Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Кафедра теоретической механики и гидравлики

Расчетно-графическая работа

Проектирование следящего гидропривода

Выполнил студент гр. А – 31

Митасов В.В.

Проверил доц. Кащенко А.А.

Харьков 2011

Цель расчетно-графической работы – закрепить и углубить знания по курсу «Гидравлика, гидропривод и гидропневмоавтоматика», а также выработать у студентов навыки инженерных расчетов гидропривода, в том числе следящего.

К расчету гидропривода необходимо приступить только после проработки теоретического материала в соответствии с программой курса.

Задача расчета гидропривода – нахождение рабочей точки с последующим построением статической характеристики гидроусилителя.

Метод расчета – графоаналитический с использованием традиционных способов.

Расчет гидропривода выполняется в два этапа:

1. Этап предварительного расчета, предусматривающий выбор основных параметров гидропривода.

2. Этап окончательного расчета, предусматривающий определение потерь давления и производительности, построение характеристики гидросистемы и гидронасоса, установление рабочей точки насоса, проверка пригодности выборных параметров гидропривода с последующим построением статической характеристики гидроусилителя

При расчете гидропривод рассматривается как один « замкнутый трубопровод», в котором расход жидкости создается насосом, а гидроусилитель - особое местное сопротивление, включенные в трубопровод и вызывающие падение давления.

Приведем исходные данные в таблице 1

Таблица 1. Исходные данные

	Наименование параметра	Обозначение	Величина	Размер	Примечание
1	Предполагаемый насос	Расчетный
2	Нагрузка	R	40	кН
3	Тип цилиндра по штоку	Двухсторонний шток
4	Полость нагнетания цилиндра	Штоковая слева
5	Подвижной элемент гидроусилителя	Шток
6	Максимальный ход плунжера золотника	b	0,88	мм
7	Диаметр плунжера золотника	a	3,6	мм
8	Длина рабочего хода штока		0,18	м
9	Время выполнение операции	t	9	с
10	Частота вращения вала насоса	n	1300	об/мин
11	Температура рабочей жидкости	tр.ж	65	С
12	Длина всасывающей магистрали	lвс.	0,8	м
13	Длина нагнетающей магистрали	lнаг	3,0	м
14	Длина сливной магистрали	lсл	2,8	м
15	Избыточное давление в гидробаке		100	кПа
16	Коэффициенты местного сопротивления
	Всасывающая магистраль	ξс	0,26
	Обратный клапан	ξо.к	2,4
	Колена в нагнетательной магистрали	ξк.н	0,9		5
	Колена в сливной магистрали	ξк.сл	0,4		2
	Предохранительный клапан	ξп.к	2,4
	Фильтра	ξф	0,84
	Тройника	ξтр	0,7
	Проходного сечения золотника	ξр.з	0,5

Рисунок 1. Расчетная схема следящего гидропривода

1-гидробак, 2 – фильтрующая сетка, 3 – всасывающий трубопровод, 4 – гидронасос с электродвигателем, 5 – обратный клапан, 6 – тройник, 7 – предохранительный клапан, 8 – нагнетающий трубопровод, 9 – гидроусилитель, 10 – передние колеса автомобиля с механизмом управления, 11 – рулевое колесо системы управления передних колес автомобиля, 12 - -сливной трубопровод, 13 – фильтр с предохранительным клапаном, R –усилие на штоке, - давление полости слива, - давление в полости нагнетания, - давление входа жидкости в гидроусилитель, - давление выхода жидкости из гидроусилителя, - избыточное давление в гидробаке

Этап предварительного расчета

1.Выбор рабочего давления, давления во всасывающей и сливной магистрали. Выбор рабочей жидкости.

Величина максимального рабочего давления в системе определяется тем давлением, при котором надежно работают выпускаемые промышленностью отдельные элементы гидропривода: насосы, трубопроводы и присоединительная аппаратура, уплотнения, распределительные и исполнительные устройства, а система в целом имеет минимум веса. В связи с этим рекомендуется выбирать рабочие давление в системе не выше 32 МПа, а давление в сливной магистрали в пределах 0,1…0,6 МПа.

Рабочее давление () в цилиндре гидроусилителя выбирается по усилию на штоке согласно данным, приведенным в таблице 2 для силовых цилиндров.

Таблица 2 Ряд номинальных давлений в гидроцилиндрах (ГОСТ 6540-68, 12445-80) и соотношения в них для некоторых параметров.

Параметр	Величина
Усилие на штоке R, кН	до 10-12					12-30		30-60		60-100		свыше 100
Давление в цилиндре р, МПа	0,63	1,0	1,6	2,5 (5)	6,3		10		16		20		25	32	40	50	63
Диаметр штока, dшт	(0,5…0,7)Dц

Из таблицы следует

После этого определяем рабочее давление в системе, которое учитывает потери давления во всасывающей, нагнетающей и сливной магистралях.

Учитываемые потери составляют от величины давления создаваемого насосом.

Определим потери во всасывающей, нагнетающей и сливной магистралях.

Потери в сливной магистрали определяем как остаточные потери

Где потери в нагнетающей магистрали

потери во всасывающей магистрали

потери в сливной магистрали и гидробаке

потери только в сливной магистрали

Давление на входе в гидроусилитель определяется величиной выбранного давления насоса с учетом потерь давления в нагнетающей магистрали в пределах от давления, создаваемого насосом.

Давление на выходе из гидроусилителя принимается равным давлению в сливной магистрали с учетом избыточного давления в гидробаке

Рабочую жидкость выбирают в зависимости от температурных условий, режима работы гидропривода и его номинального давления с целью обеспечения заданного ресурса и герметичности. Целесообразно применять минеральные масла с кинематической вязкостью (20…40)10^-6 м²/с при давлениях до 7 МПа и (40…110) 10^-6 м²/с при давлениях более 7 МПа с параметрами, приведенными в таблице 3

Таблица 3 - Минеральные масла, применяемые в гидроприводах

Наименование масла	Температура застывания t₃, ⁰С	Рабочая температура tр.ж,⁰С	Плотность, ρ,кг/м³	Вязкость,ν₅₀,м²/c
Индустриальное И-20А (ГОСТ 20799-75)	-15	70	890
И-30А	-15	70	900	(28…33)
И-40А	-15	70	910	(35…45)
И-50А	-20	70	910	(47...55)
И-70А	-10	70	910	(65…75)
И-100А	-10	70	910	(90…118)
Турбинное 22 (ГОСТ32-74)	-15	70	900	(20…23)
30	-10	70	900	(28…32)
46	-10	70	920	(44…48)
57		70	930	(55…59)
Цилиндровое 24 (ГОСТ1841-51)		70	900	(20…28)
38(ГОСТ6411-52)	+17	70	900	(32…44)
52	-5	70	900	(44…64)
Трансформаторное (ГОСТ982-68)	-45	70	884	9.6.
Веретённое АУ (ГОСТ1642-50)	-45	70	888-896	(12…14)
АМГ-10(ГОСТ6794-53)	-70	70	850	10.

Из конструктивных соображений выбираем рабочую жидкость И-100А