- •Введение
- •1. Лабораторный практикум
- •1.1. Лабораторная работа № 1. Энергетические испытания шестеренного насоса с переливным клапаном
- •1.1.1. Теоретические основы
- •1.1.2. Методика выполнения эксперимента
- •1.1.3. Порядок выполнения лабораторной Работы
- •1.1.4. Содержание отчета и его форма
- •1.2. Лабораторная работа № 2. Испытания центробежных насосов
- •1.2.1. Теоретические основы
- •1.2.2. Методика выполнения эксперимента
- •1.2.3. Порядок выполнения лабораторной работы «Испытание одиночного центробежного насоса»
- •1.2.4. Порядок выполнения лабораторной работы «Испытание двух последовательно соединенных центробежных насосов»
- •1.2.5. Порядок выполнения лабораторной работы «Испытание двух параллельно соединенных центробежных насосов»
- •1.2.6. Содержание отчета и его форма
- •1.3. Лабораторная работа № 3. Исследование объемного гидропривода с дроссельным регулированием
- •1.3.1. Теоретические основы
- •1.3.2. Методика выполнения эксперимента
- •1.3.3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •1.3.4. Содержание отчета и его форма
- •1.4. Лабораторная работа № 4 испытания центробежных вентиляторов
- •1.4.1. Теоретические основы
- •1.4.2. Методика выполнения эксперимента
- •1.4.3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •1.4.4. Содержание отчета и его форма
- •1.5. Контрольные тестовые вопросы к лабораторным работам
- •2. Контрольные практические работы
- •2.1. Расчет регулирующих устройств гидравлических и пневматических систем
- •2.1.1. Пример решения задачи
- •2.1.2. Задача № 1 для самостоятельного решения
- •2.1.3. Задача № 2 для самостоятельного решения
- •2.2. Расчет гидропневматических приводов технических систем
- •2.2.1. Пример решения задачи
- •2.2.2. Задача № 3 для самостоятельного решения
- •2.2.3. Задача № 4 для самостоятельного решения
- •3. Курсовой проект
- •3.1. Тематика и содержание курсового проекта
- •3.2. Общие правила оформления курсового проекта
- •3.3. Методика гидравлического расчета сложных трубопроводных систем
- •1 Расчет гидравлического привода
- •1.1 Определение основных параметров и выбор силовых цилиндров
- •2. Выбор рабочей жидкости для гидропривода
- •1.3 Подбор распределительно-регулирующей и предохранительной аппаратуры
- •1.3.1 Выбор распределителя
- •1.3.2 Выбор напорного клапана давления
- •1.4 Подбор и расчёт вспомогательных элементов гидропривода
- •1.4.1 Расчёт и выбор гидролиний
- •1.4.2 Выбор кондиционеров рабочей жидкости
- •1.4.3 Расчет и выбор гидроемкостей
- •1.5 Определение объемных утечек и расчет потерь давления в гидроприводе
- •1.7 Обоснование способа регулирования скорости выходных звеньев гидропривода
- •1.8 Составление принципиальной гидравлической схемы гидропривода
- •1.9 Построение характеристик гидропривода и определение общего кпд
- •1.10 Расчет теплового режима работы гидропривода
- •1.11 Определение металлоемкости гидропривода
- •1.12 Приборы контроля параметров рабочей жидкости
- •Библиографический список
- •3.4.2 Гидравлический расчет приводов главного движения протяжных станков
- •Заключение
- •Библиографический список
- •12. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам: учеб. Пособие/ под ред. Б.Б. Некрасова.- м.:Высш. Шк., 1989. - 245 с.
- •13. Бутаев д.А. И др. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: учеб. Пособие/под ред. И.И. Куколевского и л.Г. Подвивза.- м.: Машиностроение, 1981. - 484 с.
- •20. Киселев п.Г. И др. Справочник по гидравлическим расчетам: учебное пособие. - м.: Энергия, 1972. – 312 с.
- •Оглавление
- •Гоувпо «Воронежский государственный технический университет»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.1. Расчет регулирующих устройств гидравлических и пневматических систем
В цепях управления и в станциях питания гидро- и пневмосистем для регулирования потоков рабочих сред, т.е. поддержания или изменения в определенных пределах давлений и расходов, используются различные по принципу действия и конструктивному исполнению дроссельные устройства, к которым относятся золотниковые распределители, сопла-заслонки и клапаны. Золотниковые распределители могут иметь различное число регулируемых дросселей, создаваемых в виде щелей кромками буртов золотника и кромками окон во втулке. Другим видом дроссельных устройств являются сопла-заслонки, в которых дросселем с регулируемым проходным сечением служит сопло, прикрываемое заслонкой. При этом цепь управления сопла-заслонки обязательно содержит хотя бы один нерегулируемый дроссель. Клапаны применяются в гидро- и пневмосистемах как в качестве автоматически действующих регулирующих устройств (предохранительные клапаны, переливные клапаны, редукционные клапаны), так и в качестве распределительных устройств, выполняющих те же функции, что и золотниковые распределители.
Все виды дроссельных устройств с регулируемыми и нерегулируемыми проходными сечениями представляют собой местные гидравлические сопротивления, установившийся расход среды через которые определяется по известным из гидравлики формулам. Если рабочей средой служит жидкость, то
(2.1)
где - объемный расход жидкости, протекающей через дроссель;
- коэффициент расхода;
- площадь проходного сечения дроссельного устройства;
- перепад давления на дроссельном устройстве;
- плотность жидкости.
Коэффициент расхода , входящий в формулу (2.1), в общем случае, зависит от формы проточной части дроссельного устройства и является функцией числа Рейнольдса, определяемого соотношением
Re = 4RV/, (2.2)
где R - гидравлический радиус, равный отношению площади поперечного сечения щели к ее смоченному периметру ;
- коэффициент кинематической вязкости жидкости;
V - скорость жидкости, которая при определении числа Рейнольдса может быть принята .
При известной зависимости для коэффициента расхода формула (2.1) позволяет рассчитать статические характеристики золотникового распределителя, сопла-заслонки или клапана. Статической характеристикой перечисленных здесь устройств называется зависимость, связывающая между собой различные установившиеся значения либо двух, либо трех следующих величин: расхода рабочей среды, перепада давления, перемещения подвижного элемента устройства.
Если в качестве рабочей среды в дроссельных регулирующих устройствах используется воздух или какой-либо другой газ, то в случае адиабатного течения совершенного газа объемный расход после дросселя вычисляют по формуле
(2.3)
где - коэффициент расхода, значения которого лежат обычно между 0,8 и 1,0;
- площадь проходного сечения дросселя;
и - давление и температура газа до дросселя;
- давление газа после дросселя;
R - газовая постоянная;
- функция, график которой показан на рис. 2.1;
k - показатель адиабаты;
.
Элементы (золотники, затворы клапанов, заслонки) дроссельных регулируемых устройств могут быть нагружены силами трения, силами давления и силами, приложенными со стороны других устройств.
Рис. 2.1. График функции
Силы трения подразделяют на силы сухого и жидкостного трения. Силы сухого трения возникают из-за неравномерного распределения давления в зазорах, действия составляющих от усилий пружин или каких-либо устройств, управляющих подвижным элементом. Наличие малых зазоров может способствовать возникновению сил трения покоя из-за облитерации (заращивания) зазоров. При создании регулирующих устройств силы сухого трения предельно уменьшают за счет высокой точности изготовления деталей, применения различных способов специальной обработки поверхностей пар трения, выполнения канавок, выравнивающих давления в зазорах, принудительным вращением пар трения или созданием вибраций и т.п. Силы жидкостного трения характеризуются касательными напряжениями, возникающими в рабочей среде на поверхностях элементов регулирующих устройств и могут быть определены с помощью закона вязкого трения Ньютона.
Силы давления рабочей среды направлены по нормалям к поверхностям элементов регулирующих устройств. Эти силы подразделяются на гидростатические и гидродинамические. Первые из них вызываются действием давления на неподвижные элементы при покоящейся или движущейся с пренебрежимо малыми скоростями рабочей среды, вторые обусловлены действием давления при движении рабочей среды или при движении элемента в этой среде. Для геометрических параметров реальных регулирующих устройств величина гидродинамических сил близка к величине гидростатической силы. Так, например, для устройства типа сопло-заслонка с острыми кромками сопла величина гидродинамической силы, воздействующей на заслонку, будет составлять , где - гидростатическая сила. Кроме того, для повышения устойчивости к автоколебаниям элементов регулирующих устройств, применяют различные способы уменьшения гидродинамических сил, например, компенсации, при котором золотнику и втулке придают форму, обеспечивающую встречное направление действия гидродинамических сил на золотник при обтекании двух его буртов рабочей средой. Поэтому при решении задач в качестве основных сил при составлении уравнений равновесия подвижных элементов устройств рекомендуется использовать только гидростатические силы.
Методика решения задач данного раздела сводится к совместному анализу уравнений (2.1) или (2.3) с уравнениями равновесия подвижных элементов различных типов регулирующих устройств.