- •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
2.2. Расчет гидропневматических приводов технических систем
В соответствии с выполняемыми функциями элементов в гидро- или пневмосистеме можно выделить: источник питания, цепи управления и исполнительные устройства. От источника питания производится снабжение остальных частей системы рабочей средой под давлением. Цепи управления представляют собой совокупность устройств, предназначенных для преобразования и передачи сигналов к исполнительным устройствам. Цепь управления и исполнительное устройство образуют гидравлический привод, если рабочей средой служит жидкость, и газовый (пневматический) привод, если рабочей средой является газ.
Методика расчета гидропневмоприводов базируется на балансе напоров потока в гидропневмосистеме с включенным в нее насосом. При установившемся движении жидкости в трубопроводе и без учета малых скоростных напоров это соотношение имеет вид
(2.12)
где - потребный напор, т.е. энергия, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения в гидросистеме при заданном расходе;
- статический напор, т. е. разность гидростатических напоров жидкости в конечных точках гидросистемы;
- сумма потерь напора в гидросистеме.
При установившемся режиме работы, когда расход в системе трубопроводов не меняется со временем, развиваемый насосом напор равен потребному напору гидросети, т.е.
. (2.13)
Задачи о работе насосов на сеть подразделяются на две основные группы:
1) Подбор насоса для данной гидросистемы при требуемой подаче . Решение таких задач основано на вычислении потребного напора и, следовательно, напора насоса . Величины и являются исходными для подбора соответствующего насоса и его двигателя.
2) Определение режима работы данного насоса в гидросистеме. Решение таких задач основано на совместном рассмотрении характеристик насоса и гидросистемы. Для решения задачи в координатах Q - Н строятся в одинаковом масштабе рабочая характеристика насоса и характеристика гидросети , представляющая зависимость потребного напора от расхода при заданном статическом напоре . При этом, величина статического напора помимо разности гидростатических напоров в конечных точках гидросистемы также включает в себя изменение гидростатического напора под действием активной внешней нагрузки, воздействующей на выходное звено гидродвигателя. Так, при использовании в качестве гидродвигателя силового гидроцилиндра дополнительное изменение гидростатического напора сети будет составлять:
(2.14)
где R - величина внешней нагрузки, воздействующей на шток-поршень силового гидроцилиндра;
- удельный вес рабочей жидкости;
S - активная площадь шток-поршня силового гидроцилиндра.
Для гидроцилиндра с односторонним шток-поршнем и противодействующей выдвижению штока внешней нагрузкой величина активной площади будет равна
, (2.15)
где и - площади поршня и штока гидроцилиндра, соответственно.
Для гидродвигателя в виде гидромотора дополнительное изменение гидростатического напора сети будет равно
(2.16)
где M - внешний крутящий момент (нагрузка) гидромотора;
- рабочий объем гидромотора.
Характеристика гидросети выражается уравнением (2.12), в котором - характеристика трубопровода, т.е. зависимость суммарных потерь напора в трубопроводе на преодоление местных гидравлических сопротивлений и сопротивлений трения по длине трубопровода от расхода жидкости. В машиностроительной гидравлике для учета суммарных гидропотерь обычно применяют общую формулу в виде
(2.17)
где величина k, называемая сопротивлением трубопровода, и показатель степени m имеют различные значения в зависимости от режима течения жидкости в трубопроводе. Для ламинарного режима течения
и m = 1; (2.18)
для турбулентного режима течения
и m = 2, (2.19)
где = ; - эквивалентная длина трубопровода;
- коэффициент Дарси (потерь на трение) при турбулентном режиме течения жидкости в трубопроводе.
При этом все потери следует приводить к расходу в нагнетательной линии гидродвигателя.
Если гидросистема представляет собой сложный трубопровод, т. е. содержит участки, соединенные между собой последовательно и (или) параллельно, то при решении задачи сложный трубопровод вначале разбивается на ряд простых, рассчитываются и строятся характеристики каждого из простых трубопроводов, затем производится сложение характеристик простых трубопроводов, причем сначала соединенных параллельно, а затем - последовательно. В результате получают суммарную кривую потребного напора для всей гидросистемы как при ламинарном, так и при турбулентном режимах течения жидкости.
Режим работы насоса в гидросистеме определяется его рабочими характеристиками, представляющими собой графические зависимости напора насоса, потребляемой им мощности и КПД от подачи насоса при постоянной частоте вращения. У объемных насосов (поршневых, роторных и др.) их подача почти не зависит от напора, поэтому ее регулирование осуществляют либо изменением частоты вращения насоса, либо применением специальных насосов переменной производительности, у которых на ходу изменяется рабочий объем насоса. Существует и более простой, хотя и менее экономичный способ регулирования подачи за счет перепуска жидкости со стороны нагнетания на сторону всасывания насоса. Для этой цели применяют различные регулируемые дроссели и переливные клапаны, а также автоматы разгрузки и другие специальные устройства. При стационарном режиме работы подача насоса и развиваемый им напор определяются точкой пересечения характеристик насоса и гидросистемы (суммарной характеристики потребного напора), в которой выполняется условие (2.13), после чего нетрудно определить скорости гидродвигателей, находя соответствующие им расходы, а также развиваемую ими мощность в соответствии с уравнением
, (2.20)
где R - величина полезной внешней нагрузки на гидродвигатель;
- скорость перемещения выходного звена гидродвигателя.
Зная КПД насоса , можно найти приводную мощность насоса в соответствии с уравнением
(2.21)
где - напор и подача насоса в рабочей точке (точке пересечения характеристик насоса и потребного напора).