Курсовая работа (т): Проектирования магистралей гидравлических и пневматических приводов машин и механизмов

Проектирования магистралей гидравлических и пневматических приводов машин и механизмов

Введение

Современная стационарная и мобильная техника активно насыщается гидравлическими системами и агрегатами, реализующими преимущества использования жидкости в качестве энерго- или теплоносителя. Так, например, в наземных транспортных средствах гидравлические системы питания, смазки и охлаждения двигателей внутреннего сгорания, рулевое управление (гидроусилители руля), ходовая часть, ее подвеску, механизмы сцепления и торможения автомобиля.

Поэтому для грамотного обслуживания, ремонта, диагностики состояния такой техники необходимо знать основные закономерности поведения рабочих жидкостей и газов, являющихся рабочей средой указанных механизмов. Задачу решает наука гидравлика, изучающая законы поведения жидкостей и газов в условиях покоя или движения и предлагающая их практическое применение в инженерной практике. В этих условиях важное значение приобретают прикладные аспекты теоретических знаний гидравлики: основы схемотехнического поиска инженерных решений, его анализа, расчета магистралей, выбора элементной базы гидравлических систем. Это позволяет формировать у студентов инженерных специальностей и специалистов устойчивые навыки и умения, для создания новой и совершенствования действующей техники.

Цель работы

Выполнение расчетно-графической работы - заключительный этап изучения студентами общетехнических дисциплин «Гидравлика», «Гидравлика и гидропривод», «Гидравлика и теплотехника», «Гидравлика и гидропневмопривод. Теплотехника».

Целью работы является закрепление полученных теоретических знаний, а также освоение ими методики расчета и проектирования магистралей гидравлических и пневматических приводов машин и механизмов.

Таблица 1. Исходные данные для расчета

где G - вес поднимаемой платформы и транспортного средства;

Dпор - диаметр поршня гидроцилиндра;

Dшт - диаметр штока;

V - скорость перемещения платформы;

Lвс, Lн, Lсл - длины соответствующих трубопроводов (всасывающего, нагнетательного, сливного).

                 3

2

                    G                           ГЦ2                                         ГЦ3

       D_{шт              ГЦ1}

                          V₁      

       D_пор

1                         V₂

                                      ДР

                               КО1

                 КР                        

                                                P

                                                        YA2

                 МН         YA1

                                 КО2

                                                                  ТПО

                 КП                          Н

                                                                     Ф

                          Б               Б             Б

Описание работы гидропривода подъемника для обслуживания транспортных средств

Принципиальная гидравлическая схема гидропривода (рис 1) подъемника состоит из следующих элементов: гидроцилиндр ГЦ1 служит для поднятия платформы 1; гидрораспределитель Р, осуществляемый пуск, остановка и изменение направления движения платформы; гидронасос Н создает поток рабочей жидкости; предохранительный клапан служит для защиты системы от перегрузок; гидроклапан КР предназначен для создания заданного противодавления в поршневой полости ГЦ1 при опускании платформы; гидродроссель ДР служит для регулирования скорости перемещения платформы; теплообменный аппарат ТПО охлаждает рабочую жидкость; фильтр Ф производит очистку рабочей жидкости, обратный клапан КО! И КО»; гидробак Б.

В исходном состоянии «Стоп» гидрораспределитель Р находится в центральной позиции, и рабочая жидкость сливается через предохранительный клапан в бак Б. При подаче электрического сигнала на электромагнит YA1 распределитель переходит в левую позицию, и поток рабочей жидкости поступает через обратный клапан КО1 в поршневую полость гидроцилиндра ГЦ1 и в штоковые полости ГЦ2 и ГЦ3, при этом тормозные устройства отпускают платформу и начинается движение платформы 1 по стойкам (направляющим) 2 вверх. При подаче электрического сигнала на электромагнит YA2 распределитель переходит в правую позицию, и поток рабочей жидкости поступает через гидродроссель ДР в штоковую полость ГЦ1 - происходит опускание платформы.

Определение максимальных нагрузок, давлений и расходов рабочей жидкости.

Задача расчета состоит в определении диаметров гидролиний и потерь, возникающих в них при движении жидкости. Расчет производится по участкам, на которые разбивают гидравлическую (пневматическую) систему, при этом под участком понимается часть трубопровода между разветвлениями, пропускающая одинаковый расход и имеющая одинаковый внутренний диаметр. Участок может включать линейные сопротивления (участки трубы) и различные местные сопротивления (повороты, сужения, расширения, гидроаппараты и т.п.)

1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

насос жидкость гидроцилиндр трубопровод

1.1 Расчет диаметров гидролиний

Внутренний диаметр гидролиний определяется:

                                                                               (1)

где  - максимальный расход жидкости на рассматриваемом участке трубопровода;

 - допустимая средняя скорость потока жидкости в данном сечении.

Расход жидкости на нагнетательном ( от насоса до цилиндра) и сливном ( от цилиндра до бака) участках трубопровода определяется:

где  - скорость перемещения платформы, м/с;

 - эффективная площадь поршневой полости цилиндра, м2;

 - эффективная площадь штоковой полости цилиндра, м2.

Рассчитаем площади поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра:

Рассчитаем давление в гидроцилиндре:

С учетом величины давления жидкости в трубопроводе по полученным значениям  подбираем трубы в соответствии с ГОСТ:

По принятым диаметрам  определяются истинные скорости  на участках гидролиний:

Толщина стенки нагнетательной гидролинии проверяется выражением:

                                                                                               (2)

где р - максимальные давления на участках трубы, принимаемые для:

= 0,05МПа; = 0,3МПа; = ;

 - стандартное значение диаметра гидролиний;

[σ] - допускаемые напряжения на разрыв материала гидролиний, принимаем равным 50 МПа т.к. трубы стальные.

Принимаем толщины стенок равными:

Значения расходов, диаметров и скоростей, являющихся исходными данными для расчета гидравлических потерь давлений, заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Исходные данные для расчёта гидравлических потерь

1.2 Расчёт гидравлических потерь в магистралях гидросистемы

Гидравлические потери давления в гидролиниях складываются из суммы потерь в линейных сопротивлениях  (на прямых участках гидролиний) и потерь в местных сопротивлениях .

1.2.1 Потери давления в линейном сопротивлении

                                                                                       (3)

где  - удельный вес рабочей жидкости;

λ - коэффициент гидровлического сопротивления;

d и l - диаметр и длина участка гидролинии;

 - средняя скорость жидкости на участке гидролинии.

Рассчитаем удельный вес рабочей жидкости:

где  - плотность рабочей жидкости, принимаем равной 885 кг/м3.

Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления  необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса:

                                                                                      (4)

где  - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости, принимаем

Так как  >  , режим движения рабочей жидкости на данном участке турбулентный и для гидравлически гладких труб  определяется по формуле Блазиуса: