Некрасов В.И. Гидродомкрат с ручным приводом
Подождите немного. Документ загружается.
21. Рассчитываем безразмерное число Рейнольдса и
определяем характер течения жидкости в напорной
магистрали
Re = d
т
V
т
/ n = 2 ´ 5 000/6 = 1 666,7.
(мм ´ мм/с) / (мм
2
/с)
где n = 6,0 мм
2
/с – кинематическая вязкость рабочей
жидкости.
Если число Рейнольдса меньше 2 200, то движение потока
рабочей жидкости ламинарное.
22. Определяем полный объем цилиндра гидродвигателя при
максимальном ходе поршня, равном 100 мм,
q
3 max
= S
3
h
max
= 7850 ´
100 = 785 000 мм
3
=
= 785 см
3
= 0,785 дм
3
= 0,785 л.
23. Рассчитываем объем масляного бака
Q
б
= 1,5(q
3 max
+ q
т
) = 1,5 ´
0,785 1,2 л.
где q
т
– вместимость трубопроводов, шлангов, насоса и
вспомогательных устройств гидросистемы. При малой величине
объемов перечисленных устройств условно примем q
т
0.
Вместимость масляного бака должна превышать полную
вместимость гидросистемы не менее чем в полтора раза для
компенсации утечек рабочей жидкости и сохранения в баке
определенного уровня жидкости над отверстиями подводящих и
отводящих трубопроводов, исключения возможности вспенивания
масла и смешения его с воздухом.
21
2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД
Мощность при передаче энергии в системе снижается.
1. Определяем полный (общий) КПД технической системы
h
п
=
h
общ
= h
м
h
о
h
г
= 0,90 ´ 0,95 ´ 0,95 = 0,812.
где h
м
= 0,90 – механический КПД системы; h
о
= 0,95 –
объёмный КПД системы; h
г
= 0,95 – гидравлический КПД системы.
2. Определяем реальную силу, действующую на плунжер
гидронасоса,
F
2р
= F
2
h
м
= 1 000 ´
0,9 = 900 H.
3. Рассчитываем реальное давление рабочей жидкости под
плунжером гидронасоса
р
2р
= F
2р
/ S
2
= 900/78,5 = 11,465 МПа.
4. Рассчитываем реальную мощность создаваемую плунжером
гидронасоса
N
2р
= F
2р
V
2
= 900 ´
0,2 = 180 Вт;
N
2р
= p
2р
Q
2
= 11,465 ´ 15,7 = 180 Вт.
5. Проверим результаты расчетов по механическому КПД
22
h
м
= N
2р
/ N
1
= 180/200 = 0,9.
Полученный результат соответствует заданным условиям.
6. Определяем реальное давление рабочей жидкости на
поршень гидродвигателя
р
3р
= р
2р
h
г
= 11,465 ´ 0,95 = 10,892 МПа.
7. Проверим полученный результат по произведению
механического и гидравлического КПД
h
м
h
г
= 0,9 ´ 0,95 = 0,855;
р
3р
/ р
= 10,892/12,74 = 0,855.
Результат правильный.
8. Определяем реальную силу, действующую на поршень
гидродвигателя с учетом потери давления жидкости
F
3р
= F
2р
h
г
U
г
= 900 ´ 0,95 ´
100 = 85 500H = 85,5 кН;
F
3р
= р
3р
S
3
= 10,89 ´
7850 = 85 486,5Н = 85,5 кН.
(МПа ´
мм
2
= Па ´
м
2
= Н/м
2
´
м
2
= Н)
9. Определяем реальную скорость поршня гидродвигателя с
учетом утечек жидкости
23
V
3р
= (V
2
h
о
)/ U
г
= (0,2´0,95)/100 = 0,0019 м/с.
10. Определяем реальную подачу рабочей жидкости
гидродвигателя с учетом её утечек
Q
3р
= Q
3
h
о
= 15,7 ´ 0,95 = 14,915 см
3
/с.
11. Рассчитываем реальную мощность создаваемую поршнем
гидродвигателя
N
3р
= F
3р
V
3р
= 85500 ´
0,0019 = 162,45 Вт;
N
3р
= p
3р
Q
3р
= 10,892 ´ 14,915 = 162,45 Вт.
12. Проверим результаты расчетов по полному КПД
h
п
= N
3р
/ N
3
= 162,45/200 = 0,812.
Полученный результат соответствует ранее рассчитанному
значению.
13. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя
при реальном давлении жидкости
t
3р
= (p
3р
d
3
)/(2[s]) = 10,892 ´
100 / (2 ´ 157) =
= 3,56 мм 3,6 мм.
где [s] - допускаемое напряжение в стенках цилиндра
гидродвигателя, МПа; [s] = s
т
/ n; для цилиндра из стали 30 – s
т
=
294 МПа; из стали 35 - s
т
= 314 МПа, из стали 40 - s
т
= 333 МПа;
из стали 45 - s
т
= 353 МПа; из стали 20Х - s
т
= 637 МПа; 30Х - s
т
=
24
686 МПа; 40Х - s
т
= 785 МПа; 18ХГТ - s
т
= 883 МПа.
Коэффициент запаса прочности принимают n = 2. Для цилиндра из
стали 35 - [s] = s
т
/ n = 314/2 = 157 МПа.
14. Выполним проверочный расчет прочности
гидроцилиндра
s
3р
= (D
3
2
+d
3
2
)p
3р
/(D
3
2
-d
3
2
) =
= (107,2
2
+100
2
)10,892/(107,2
2
-100
2
) =
= 156,9 МПа £ [s] = 157 МПа.
где D
3
= d
3
+ 2 t = 100 +2 ´ 4 = 107,2 мм – наружный диаметр
гидроцилиндра.
Условие обеспечения прочности гидроцилиндра
выполнено.
15. Рассчитаем толщину стенки гидроцилиндра при
максимальном давлении 32 МПа
t
3рмах
= (p
мах
d
3
)/(2[s]) = 32 ´ 100/(2 ´ 157) = 11,9 мм.
Для уменьшения габаритных размеров применим более
прочный материал – сталь 18ХГТ
t
3рмах
= (p
мах
d
3
)/(2[s]) = 32 ´100/(2 ´ 441,5) =
= 3,62 мм 3,8 мм.
25
16. Выполним проверочный расчет прочности
гидроцилиндра при заданных условиях
s
3рмах
= (D
3
2
+d
3
2
)p
мах
/(D
3
2
-d
3
2
) =
= (107,6
2
+100
2
)32,0/(107,6
2
-100
2
) =
= 437,64 МПа £ [s] = s
т
/ n = 883/2 = 441,5 МПа.
Условие обеспечения прочности гидроцилиндра
выполнено.
2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня
гидродомкрата при изменении механического передаточного числа
Оценим влияние механического передаточного числа за счет
изменения длины рычага 1 - l
1
= 300 мм на величину отрезков l
2
=
30 мм по два отрезка в каждую сторону, получим l
1
= 240, 270, 300,
330 и 360 мм.
U
м1
= l
1
/l
2
= 240/30 = 8; U
м2
= 9; U
м3
= 10; U
м4
= 11; U
м5
= 12.
Без учета КПД:
F
3,1
= F
1
U
м1
U
г
= 100´8´100 = 80 000 Н = 80 кН;
F
3,2
= 90 кН; F
3,3
= 100 кН; F
3,4
= 110 кН; F
3,5
= 120 кН.
С учетом полного КПД:
26
F
3р,1
= F
1
U
м1
U
г
h
п
=100´8´100´0,812 =64 960 Н = 64,96 кН; F
3р,2
=
73,08 кН; F
3,3
= 81,20 кН; F
3,4
= 89,32 кН; F
3,5
= 97,44 кН.
2.5. Расчет и построение графика зависимости силы поршня
гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного
числа
Оценим влияние гидравлического передаточного числа за
счет изменения диаметра цилиндра гидродвигателя d
3
= 100 мм на
величину, равную диаметру цилиндра насоса d
2
= 10 мм, также по
два отрезка в каждую сторону, получим d
3
= 80, 90, 100, 110 и 120
мм.
U
г,1
= (d
3
/
d
2
)
2
= (80/10)
2
= 8
2
= 64; U
г,2
= 9
2
= 81; U
г,3
= 100;
U
г,4
= 11
2
= 121; U
г,5
=12
2
= 144.
Без учета КПД:
F
3,1г
= F
1
U
м
U
г1
= 100´10´64 = 64 000 Н = 64 кН;
F
3,2г
= 81 кН; F
3,3г
= 100 кН; F
3,4г
= 121 кН; F
3,5г
= 144 кН.
С учетом полного КПД
F
3р,1г
= F
1
U
м
U
г1
h
п
=100´10´64´0,812=51 968 Н = 51,968 кН;
F
3р,2г
= 65,772 кН; F
3р,3г
= 81,200 кН; F
3р,4г
= 98,252 кН;
F
3р,5г
= 116,928 кН.
На каждом графике надо нанести равномерные шкалы по
осям координат, обозначить на них величины: на оси абсцисс (по
горизонтали) первого графика длину рычага l
1
в мм, второго
графика – диаметр цилиндра гидродвигателя d
3
в мм; на оси
ординат (по вертикали) – силу F
3
в кН. На шкалах должны быть
нанесены значения величин в расчетной зоне с дополнением на шаг
в каждую сторону. Например, для первого графика по горизонтали:
27
l
1
= 210, 240, 270, 300, 330, 360 и 390 мм; по вертикали: F
3
= 60, 70,
80, 90, 100, 110, 120 и 130 кН. Для второго графика по
горизонтали: d
3
= 70, 80, 90, 100, 110, 120 и 130 мм; F
3
= 50, 60, 70,
80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 и 150 кН.
На графиках должны быть нанесены расчетные точки с
обозначением передаточных чисел и по ним проведены линии. На
рис.2.1 – две прямые: без учета КПД и с учетом КПД; на рис.2.2 –
две криволинейные зависимости, которые проводят по лекалам.
Надписи к графикам:
Рис.2.1 Влияние механического передаточного числа на
величину силы гидродвигателя.
Рис.2.2 Влияние гидравлического передаточного числа на
величину силы гидродвигателя.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ТЕКСТА
Пояснительная записка к проекту выполняется на светлой (белой)
бумаге и брошюруется в папку формата А4.
Текст следует оформлять с соблюдением следующих размеров
полей: левое – не менее 25 мм, правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее –
20 мм. Абзацы в тексте начинают с отступом в 15…18 мм. Рамки на
листах записки при машинописном способе не требуются.
Текст должен быть отпечатан машинописным способом через 1,5…
2,0 межстрочных интервала, в том числе с применением печатающих и
графических устройств вывода ЭВМ. Минимальная высота шрифта 2,5 мм.
Шрифт машинки должен быть четким, лента четного цвета средней
жирности. Плотность текста должна быть одинаковой.
Рукописное представление результатов допускается только четким,
хорошо читаемым почерком при оформлении черным, синим или
фиолетовым цветом. Расстояние между строчками 7…10 мм.
28
Страницы нумеруют арабскими цифрами. Титульный лист
включают в общую нумерацию. На титульном листе номер не ставят, на
последующих станицах номер проставляют в правом верхнем углу.
Текст документа при необходимости разделяют на разделы,
подразделы, пункты и подпункты.
Заголовки разделов размещают по центру и оформляют
прописными (крупными) буквами. Заголовки подразделов – строчными
буквами (кроме первой прописной).
Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце
заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, то их
разделяют точкой.
Все заголовки, кроме введения, заключения и списка литературы,
нумеруются арабскими цифрами. Подразделы и параграфы (пункты)
нумеруются соответственно двумя или тремя цифрами, разделенными
точкой.
Расстояние между текстом и заголовком должно быть равно 3…4
интервалам (не менее 15 мм). Подчеркивать заголовки не допускается.
Каждый раздел следует начинать с нового листа.
Текст записки должен быть четким, ясным, без грамматических
ошибок и не допускать различных толкований. Сокращения русских слов и
словосочетаний допускается только в соответствии с ГОСТ 7.12-77.
При изложении обязательных требований в тексте должны
применяться слова “должен”, “следует”, “необходимо” и производные от
них. Все формулы записываются отдельной строкой с абзаца с
интервалом 7…10 мм от предыдущего и последующего текста.
После формулы обязательно должен быть приведен пример расчета
с постановкой числовых значений в соответствии с символами.
Для результата расчета по формуле единицы измерения (в системе
СИ) указываются обязательно.
29
Перечисление символов после формулы должно начинаться со слова
“где”. В этом перечислении могут быть приведены значения величин с
указанием единиц измерения.
При машинописном исполнении текста допускается вписывать в
него отдельные слова, формулы, условные знаки и т.п. черными чернилами
(тушью, пастой).
Рисунки нумеруются арабскими цифрами последовательно в
пределах каждого раздела, указываются номер раздела и номер
иллюстрации, разделенные точкой.
Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в
процессе выполнения документа, допускается исправлять заклеиванием,
подчисткой или закрашиванием с последующим нанесением на том же
месте исправленного текста (графика).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автомобили: Специализированный подвижной состав:
Учеб. пособие/М.С. Высоцкий и др. Под ред. М.С. Высоцкого, А.И
Гришкевича. – Мн.: Выш. шк., 1989. – 240 с.
2. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач:
Учебн.пособие/ Б.М. Бим-Бад и др. – М.: Машиностроение, 1990. –
136 с.
3. Гейер В.Г. и др. Гидравлика и гидропривод. – М.: Недра,
1991.–331с.
4. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.:
Машиностроение, 1983. – 464 с.
5. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т.М.Башта и
др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
30