Hidraulikos ir pniaumatinių sistemų kursinis darbas

Turinys

Užduotis

1. Bendroji dalis 2

2. Hidrocilindrų hidraulinis skaičiavimas 4

2.1 Duomenys skaičiavimui 4

2.2 Hidrocilindrų skersmenys 4

2.3 Stūmoklių kotų skersmenys 5

2.4 Hidrocilindrų našumas 6

2.5 Skysčio padavimo kiaurymių skersmenys 6

2.6 Darbo kameros slėgis 7

2.7 Didžiausia hidrocilindro jėga 7

3.Plokštelinio posūkio hidrovariklio hidrauliniai skaičiavimai 8

3.1 Hidrovariklio veleno skersmuo 8

3.2 Korpuso vidinis skersmuo 9

3.3 Hidrovariklio plokštelės plotis 9

3.4 Hidrovariklio tepalo debitas 10

3.5 Mažiausias padavimo angos skersmuo 10

3.6 Darbinės kameros slėgis 11

3.7 Hidrovariklio išvystomas momentas 11

4. Reversinio hidraulinio variklio skaičiavimai 12

4.1 Hidrovariklio debitas 12

5.Hidraulinių variklių parinkimas tūrinės pavaros sistemoje. siurblių parinkimas 12

5.1 Didžiausi hidrocilindrų stūmoklių judėjimo greičiai 13

6. Sistemos naudingumo koeficientas 14

8.Darbo skysčio parinkimas 14

8. Vamzdyno hidraulinis skaičiavimas 15

8.1 Vamzdynų vidiniai skersmenys 15

8.2 Faktinis tepalo srauto greitis 15

8.3 Tepalo tėkmės režimas 16

8.4Hidraulinės trinties koeficientas (Darsi koeficientas) 16

8.5 Slėgio hidrolinijos mažiausias vamzdžio sienelės storis 17

8.6 Grafinė dalis 17

Literatūros sąrašas 20

1. Bendroji dalis

Hidraulinių aparatų komplektas, kurį sudaro viena arba kelios tūrinės hidraulinės mašinos, skirtos mechaniniai energijai perduoti ir mechanizmų darbo įrenginiams priversti judėti suslėgtu darbo skysčiu, vadiname tūrine hidrauline pavara.

Tūrinės hidraulinės pavaros naudojamos statybos ir kelių tiesimo mašinose, transportavimo ir žemės ūkio mašinose, valcavimu staklynų, staklių ir liejimo įrenginiuose ir kt. Tūrines hidraulines pavaros yra skirstomos i tam tikras grupes pagal tam tikrus kriterijus, Pagal energijos šaltini būna trijų tipų:

Siurbline hidrauline pavara — tai pavara, kurioje darbo skystis hidrauliniam varikliui tiekiamas tūriniu siurbliu, įeinančiu i šios pavaros sudėti.

Akumuliatorine hidraulinė pavara — tai pavara, kurioje darbo skystis tiekiamas hidrauliniam varikliui nuo iš anksto pakrauto akumuliatoriaus.

Magistraline hidraulinė pavara — tai pavara, kurioje darbo skystis hidrauliniam varikliui tiekiamas iš magistralinė hidraulines linijos. Darbo skystį į magistralę tiekia siurblinė, kuri tiekia skystį kelioms hidraulinėms pavaroms (darbo skysčio centrine tiekimo sistema).

Pagal išėjimo grandies pobūdį:

Slenkamojo judesio, kai hidraulinio variklio išėjimo grandis atlieka slenkamąjį judesį;

Pasukamojo judesio, kai hidraulinio variklio išėjimo grandis atlieka mažesnį kaip 360o kampo pasukamąjį judesį;

Sukamojo judesio, kai hidraulinio variklio išėjimo grandis sukasi.

Hidraulinių, kaip ir kitų, mašinų. eksploatacijos laikas priklauso nuo konstrukcijos kokybes — kuo ji paprastesne. tuo mažesnės eksploatacijos išlaidos. Mašinos konstrukcijos tobulinimas yra nusakomas našumo, patikimumo, ilgaamžiškumo, tikslumo, ekonomiškumo kriterijais.

Tūrinės hidraulinės pavaros veikimo principas:

Hidraulinėje pavaroje mechaninės jėgos srautas keičiamas į hidraulinės jėgos srautą. Pastarasis varomojoje grandyje vėl keičiamas į mechaninį.

Tūrinių hidraulinių pavarų privalumai:

Maži hidraulinės pavaros ir jos agregatų matmenys bei masė vienam galios vienetui; šiuolaikinių hidraulinių variklių matmenys 5-6 kartus mažesni negu tokios pat galios elektros variklių, o siurbliai 4 kartus lengvesni negu tokios pat paskirties elektriniai agregatai;

Lengvai ir per trumpą laiką galima reversuoti (keisti kryptį);

Hidraulinių pavarų hidraulinio variklio veleno sūkius galima keisti nuosekliai nestabdant pavaros;

Hidraulinės pavaros lengvai pasaugo mechanizmus nuo perkrovų;

Lengvai galima keisti hidraulinių pavarų tiek pavienius darbo parametrus, tiek ir parametrų derinius;

Apkrautų hidraulinių variklių charakteristikos yra ,, kietos‘‘ ir jie gali ilgiau dirbti mažu greičiu;

Lengvai automatizuojamos;

Gali būti konstruojamos iš standartizuotos ir normalizuotos aparatūros, jų darbą gali prižiūrėti žemesnes kvalifikacijos personalas;

Tūrinių hidraulinių pavarų trūkumai:

Ištekant darbo skysčiui pro sistemos nesandarumus, varomosios grandies judėjimo greitis mažėja, todėl pavaros elementai turi būti gaminami preciziškai;

Kintant darbo skysčio temperatūrai, kinta ir varomosios grandies judėjimo greitis;

Sistemos elektros laidus lengviau montuoti nei vamzdžius;

Darbo skysčiai (mineralines alyva) pavojingi gaisro atveju;

Hidraulinė pavaros ne visuomet tinkamos maisto ir poligrafijos pramonei, nes mineralinė alyva gali sugadinti masto ir poligrafinę produkciją;

Hidraulinių pavarų impulsai lėčiau keičiami negu elektrinių;

Energija perduodama palyginti nedideliu atstumu.

Nežiūrint šių trūkumų, hidropavaros turi gerą perspektyvą vystant ir tobulinant statybos ir kelių mašinas.

2. Hidrocilindrų hidraulinis skaičiavimas 2.1 Duomenys skaičiavimui

Pagal duotąją užduotį apskaičiuojame jėgas F ir stūmoklių kotų judėjimo greičius v, posūkiu variklio sukimo momentą T ir sukimosi dažni :

;

;

;

;

;

;

;

; Duomenys parinkti iš 4.1 lentelės.

;

.

1 lent. Pateikiame duomenis lentelėje, apie pasirinktą darbinį slėgį visuose hidrocilindruose:

Hidrocilindrų numeriai	Nr. 1	Nr.2	Nr.3
Reikalinga jėga F kN	==
Rekomenduojamas darbinis slėgis Mpa	iki 6,3	iki 6,3	iki 6,3
Pasirinktas darbinis slėgis MPa	6,3	6,3	6,3
Santykis k=d/D	0,4	0,4	0,4
Hidrocilindrų sandarinimas		Riebokšliai
Mechaninis naudingumo koef.	0,9	0,9	0,9

2.2 Hidrocilindrų skersmenys

čia: naudinga jėga N;

p- darbinis slėgis Pa;

-mechaninis naudingumo koeficientas

Pagal standartą GOST 12447 parenku:

2.3 Stūmoklių kotų skersmenys

;

čia: k- koto skersmens koeficientas;

-hidrocilindro skersmuo, mm.

Pagal standartą GOST 12447 parenku:

2.4 Hidrocilindrų našumas

čia: v- stūmoklio judėjimo greitis m/min;

D- hidrocilindrų skrsmenys.

– hidrocilindro tūrinis naudingumo koef.

2.5 Skysčio padavimo kiaurymių skersmenys

čia: – debitas cilindre, ;

-vidutinis skysčio greitis šioje kiaurymėje ;

Pagal standartą GOST 16516 parenku:

2.6 Darbo kameros slėgis

čia: – naudinga jėga, N;

– hidrocilindro skersmuo, m;

– mechaninis naudingumo koef.

2.7 Didžiausia hidrocilindro jėga

Darbinės eigos metu:

čia: – darbinis slėgis;

– hidrocilindro skersmuo;

– mechaninis naudingumo koef.

Tuščios (atgalinės) eigos metu:

čia: – darbinis slėgis;

– hidrocilindro skersmuo;

– hidrocilindro koto skersmuo;

– mechaninis naudingumo koef.

3.Plokštelinio posūkio hidrovariklio hidrauliniai skaičiavimai

3.1 Hidrovariklio veleno skersmuo

;

čia: C-pataisa dėl veleno konstrukcijos laiptuotumo paimta iš intervalo [15;25] mm. Priimu kad c=20 mm.

– leistinieji pilnavidurio veleno sukimo deformacijos įtempimai paimti iš intervalo [35;50]Mpa. Priimu, kad =45 MPa.

3.2 Korpuso vidinis skersmuo

čia: m- santykis D/d=1.5…3, priimu, kad m=2

Pagal standartą GOST 12447 parenku:

3.3 Hidrovariklio plokštelės plotis

čia: – naudingas hidrovariklio sukimo momentas;

– pasirinktas darbinis slėgis 6,3 Mpa;

– pradinis pasirinktas darbinis slėgis 0 Mpa;

D- korpuso vidinis skersmuo;

d- hidrovariklio veleno skersmuo;

k- hidrovariklio darbo kartotinumas k=1

– mechaninis naudingumo koef. =0,8

Parenku, kad b5=18 mm.

Tikrinu sąlygą:

Kadangi , tai tolimesnis skaičiavimas atliekamas kai mm, mm ir mm.

3.4 Hidrovariklio tepalo debitas čia: – hidrovariklio sukimosi dažnis,

D- korpuso vidinis skersmuo,

d- hidrovariklio veleno skersmuo,

k- hidrovariklio darbo kartotinumas k=1,

b- hidrovariklio plokštelės plotis,

– tūrinis naudingumo koef. =0,95.

3.5 Mažiausias padavimo angos skersmuo

čia: – tepalo debitas

– vidutinis tepalo greitis angoje =5m/s

3.6 Darbinės kameros slėgis

čia: T- naudingas hidrovariklio sukimo momentas

– pradinis pasirinktas darbinis slėgis

D- korpuso vidinis skersmuo,

d- hidrovariklio veleno skersmuo

k- hidrovariklio darbo kartotinumas k=1

– mechaninis naudingumo koef. =0,8

b- hidrovariklio plokštelės plotis

3.7 Hidrovariklio išvystomas momentas

čia: – pasirinktas darbinis slėgis ,

D– korpuso vidinis skersmuo,

d– hidrovariklio veleno skersmuo,

k– hidrovariklio darbo kartotinumas k=1,

– mechaninis naudingumo koef. =0.8,

– hidrovariklio plokštelės plotis.

4. Reversinio hidraulinio variklio skaičiavimai

2 lent. Parenkamas prototipas

4.1 Hidrovariklio debitas

Čia Vo – Siurblio darbinis tūris, l;

– hidromechaninis variklio naudingumo koeficientas;

n- apsisukimai per minutę.

5.Hidraulinių variklių parinkimas tūrinės pavaros sistemoje. siurblių parinkimas

3 lent. Galutiniai skaičiavimo duomenys

Galingumo nuostoliai, susidarantys dėl tepalo nutekėjimo per hidrovožtuvą:

Čia p- darbinis slėgis, MPa

– didžiausias ir mažiausias tepalo debitas sistemoje,

Pv – galingumo nuostoliai, kW

– leistinieji galingumo nuostoliai, kW

Visų hidrocilindru darbas laike gali sutapti, todėl parenkant siurblį reikia atižvelgti , kad siurblis galetu išvystyti ir minimalių debit ir maksimalų, kuris lygus visų šioje sistemoje esančiu hidrocilindru debitu sumai.

4 lent. Siurblio parinkimas

Tipas	G12-32AM
Darbinis tūris V0, cm3	16
Darbinis slėgis, MPa	6,3
Našumas Qs, l/min	12,7
Sukimosi dažnis, aps/min	960/1500
Turinis naudingumo koeficientas t	0,83
Bendras naudingumo koeficientas s	0,7

5.1 Didžiausi hidrocilindrų stūmoklių judėjimo greičiai

čia: – siurblio debitas

– hidrocilindro skersmuo; – tūrinis naudingumo kooeficientas, =1

Gauti didžiausi kotų judėjimo greičiai didesni už projektinius, nurodytus užduotyje, todėl sistemoje bus montuojami droseliai, kurie nustatys tolygu ir pastovu kotų judėjimo greitį.

6. Sistemos naudingumo koeficientas

5 lent. naudingumo koeficientai

Hidrocilindrų mechaninis naudingumo koeficientas, m	0,9
Hidrocilindrų sandarinimas, tur	1
Plokštelinio posūkio variklio	0,8
Reversinio hidraulinio variklio	0,92
Hidraulinio siurblio G12-32M naud. Koef.	0,7

Bendras sistemos naudingumo koeficientas

Darbo skysčio parinkimas

Darbo skystis, esantis hidraulin4je sistemoje, sudaro darbinę terpę tarp varančios grandines (siurblio) ir varomosios grandies ( hidraulinio variklio). Nuo jo kokybės priklauso hidropavaros eksploatacinės savybės ir techniniai bei ekonominiai rodikliai.

Darbo skysčio pagrindinės eksploatacinės savybės: tankis, klampa, suslegiamumas, neputojimas, stabilumas, patvarumas, neutralumas, sąlyginis šilumos imlumas, šilumos pralaidumas.

Hidropavara dirba visą sezoną, temperatūrų intervale nuo -30oC iki +45oC. Todėl reikia, kad ji atliktų savo darbą esant bet kokiai temperatūrai iš šio intervalo. Pasirinkau NUTO 68 alyvą.

6 lent. Pagrindiniai svarbiausių hidraulinių alyvų duomenys

8. Vamzdyno hidraulinis skaičiavimas 8.1 Vamzdynų vidiniai skersmenys

čia: Q- siurblio debitas m3/min ;

v- vidutinis tepalo tekėjimo vamzdžiu greitis

Pasirenku, kad vidutiniai tepalo tekėjimo greičiai: Įsiurbimo- vįs= 1,5 m/s

Nupylimo – vnp=2 m/s

Slėgio- vsl=2,5 m/s

Apskaičiavus skersmenius, juos reikia suapvalinti pagal GOST 16516-80 iki artimiausio sąlyginio nominalaus skersmens

8.2 Faktinis tepalo srauto greitis

čia: Q- skysčio debitas

– sąlyginis skersmuo, m.

8.3 Tepalo tėkmės režimas

čia: v- darbinio skysčio kinematinė klampa. Tepalo NUTO 68 kinematinė klampa v= m2/s

– faktinis tepalo srauto greitis

– sąlyginis skersmuo, m

Jei Re2320, tai tepalo tekėjimas laminarinis, o jei Re > 2320 –turbulentinis.

, todėl tekėjimas vamzdžiuose laminarinis.

Hidraulinės trinties koeficientas (Darsi koeficientas)

Slėgio ir nupylimo hidrolinijomis skaičiuojamas priklausomai nuo tepalo tėkmės režimo. Mūsų atveju naudojama formulė laminariniam tepalo tėkmės režimui Re2320

8.5 Slėgio hidrolinijos mažiausias vamzdžio sienelės storis

čia: p- darbinis tepalo slėgis,

– sąlyginis skersmuo, m (slėgio vamzdyje)

– leistinieji įtempimai, =130 MPa

c- sieneles storio padidėjimas (3-5 mm)

Priimu, kad vamzdžio sienelė 2,5 mm

8.6 Grafinė dalis

8.1 Hidrocilindro tvirtinimo ąsų kiaurymių, arba tvirtinimo ašies galų skersmuo

Hidrocilindro matmenys:

B=45 mm;

C=13 mm;

B0=28 mm;

d0=5 mm.

Tvirtinimo matmenys:

Čia: F0 – koto arba plunžerio išvystoma galia, F0= kN; k – tvirtinimo koeficientas, k=1,05; q – sąlyginis slėgis šarnyriniame sujungime, q=20MPa.

Pagal standarto eilute priimu, kad d=28m.

Tada pagal formulę d=kB=2kC=1,2R randu atitinkamus matmenis B,C,R:

8.2 Atsparuminiai hidrocilindro skaičiavimai

Mažiausias hidrocilindro tūtos sienelės storis δ:

Čia: p – slėgis hidrocilindre, p=6,3 MPa;

C – storio prieaugis 3…5, C=5 mm;

[] – leistinieji įtempiai, [ MPa;

D – hidrocilindro skersmuo D=63 mm.

Mažiausias dugno sienelės storis d:

Čia: – tūtos storis;

Tvirtinimo ąsos storis e:

Sriegio ilgis, kuris sujungus detales yra glemžiamas, LS:

Darbinės eigos metu

Čia: F0 – koto išvystoma jėga darbinės eigos metu, F0= kN;

D – hidrocilindro skersmuo D=56 mm;

[σgl] – leistinieji glemžimo įtempiai, [σgl]=39 MPa.

Mažiausias varžto skersmuo:

Čia: F0 – koto išvystoma jėga darbinės eigos metu, F0=13,96 kN;

[σ] – leistinieji įtempiai, [σ]=100 MPa;

z – varžtų skaičius, z=6.

Pagal standartų lentelę parenku d8mm.

Literatūros sąrašas

1. B. Spruogis. Hidraulinių ir pneumatinių sistemų skaičiavimas ir projektavimas: mokomoji knyga. Vilnius: Technika, 2008.

2. B Spruogis. Hidraulinės mašinos ir pavaros: vadovelis. Vilnius: Mokslas, 1991.