Огий О.В. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине Гидравлика, гідро- и пневмоприводы (на укр. языке)

Подождите немного. Документ загружается.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

О.В. Огій

М Е Т О Д И Ч Н І В К А З І В К И

до виконання курсової роботи з дисципліни

“ГІДРАВЛІКА, ГІДРО- ТА ПНЕВМОПРИВОДИ”

для студентів спеціальності 6.070106

„Автомобілі та автомобільне господарство”

усіх форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри

”Автомобілі та технології їх експлуатації”,

протокол № ___ від _________ 2008 р.,

та Методичною радою ЧДТУ,

протокол № ___ від __________2008 р.

Черкаси

2008

Рецензент: Пилипенко О.М., д.т.н., професор

Огій О.В.

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Гідравліка, гідро-

та пневмоприводи” для студентів спеціальності 6.070106 „Автомобілі та автомобільне

господарство” усіх форм навчання.. – Черкаси: ЧДТУ, 2008. – 43 с.

При виконанні курсової роботи повинні бути розглянуті наступні питання:

обґрунтування прийнятої схеми і аналіз її роботи, обґрунтування вибираного тиску,

розрахунок параметрів насосів, гідродвигунів, гідроліній і вибір гідроапаратури;

обґрунтування і розрахунок діапазону регулювання; розрахунок повного ККД і

ефективності використання встановленого двигуна.

Призначено варіанти для курсових робіт студентів усіх форм навчання.

Для студентів спеціальності “Автомобілі та автомобільне господарство” усіх форм

навчання.

Е л е к т р о н н е н а в ч а л ь н е в и д а н н я

Огій Олександр Вікторович

М Е Т О Д И Ч Н І В К А З І В К И

до виконання курсової роботи

з дисципліни

“ГІДРАВЛІКА, ГІДРО- ТА ПНЕВМОПРИВОДИ”

для студентів спеціальності 6.070106

„Автомобілі та автомобільне господарство”

В авторській редакції

Коректура і макет С.В. Чмільової

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Гарн. Times New Roman.

Ум. друк. арк.2,32. Обл.-вид. арк.3,2. Зам. № 311-06/е

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Черкаський державний технологічний університет

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 896 від 16.04.2002 р.

ЧДТУ, бульвар Шевченка, 460, м. Черкаси, 18006.

Зміст

Вступ

1. ДЕЯКІ ПИТАННЯ ПРОЕКТУВАННЯ СХЕМ ГІДРОПРИВОДУ

1.1. Вибір способу регулювання

1.2. Вибір розподільника, напірного клапана і дільника потоку

1.3. Вибір фільтру і місця його установки

1.4. Використання гідроакумулятора

1.5. Вибір робочої рідини

2. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГІДРОПРИВОДІВ

ПОСТУПАЛЬНОГО РУХУ

2.1. Підбір гідроапаратури

2.2. Визначення дійсних перепадів тиску

3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГІДРОПРИВОДІВ

ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ

4. ВИЗНАЧЕННЯ ККД ГІДРОПРИВОДУ

4.1. Визначення ККД при постійному навантаженні

4.2. Визначення ККД при роботі в циклічному режимі

5. РОЗРАХУНОК ОБ'ЄМУ ГІДРОБАКА

6. ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАВАНТАЖЕННЯ ГІДРОПРИВОДУ

7. ВИБІР ПОЧАТКОВИХ ДАНИХ

7.1. Варіанти початкових даних

7.2. Гідравлічні схеми приводів

Список рекомендованої літератури

Додаток 1. Зразок титульної сторінки курсової роботи

Додаток 2. Зразок завдання на курсову роботу

Додаток 3. Технічні характеристики насосів та гідродвигунів

Вступ

Курсова робота має за мету поглибити і розширити знання студентів в

області гідравліки, гідромашин і гідроприводів, навчити їх приймати

правильні інженерні рішення, обґрунтовані розрахунками, допомогти

вивчити відповідну науково-технічну літературу, а також виробити навики в

складанні розрахункового-пояснювальної записки і підготувати студента до

виконання дипломного проекту з елементами гідроприводів.

При виконанні курсової роботи повинні бути розглянуті наступні

питання: обґрунтування прийнятої схеми і аналіз її роботи, обґрунтування

вибраного тиску, розрахунок параметрів насосів, гідродвигунів, гідроліній і

вибір гідроапаратури; обґрунтування і розрахунок діапазону регулювання;

розрахунок повного ККД і ефективності використання встановленого

двигуна. Склад роботи: розрахункового-пояснювальної записка (25-30

аркушів), креслення гідромашини або гідроапаратури (згідно варіанту

завдання).

Розрахункового-пояснювальної записка пояснення повинна містити

наступні складові частини:

1) титульний лист ( див. Додаток 1);

2) завдання, видане і затверджене викладачем (див. Додаток 2);

3) зміст;

4) вступ;

5) основну частину;

6) висновок;

7) список використаних джерел;

8) креслення гідроелемента.

Повністю і правильно оформлений електронний варіант курсової

роботи здається на зберігання в електронний фонд кафедри.

Всі розрахунки повинні супроводжуватися необхідними поясненнями.

Розрахункові формули необхідно розміщувати по центру рядка з

обов'язковою вказівкою номера формули з правого боку. Формули також

необхідно пояснювати. Рисунки розміщуються з обов'язковою вказівкою

порядкового номера і назвою під ними. Таблиці нумеруються з правого боку.

Всі буквені позначення, що вперше вживаються в записці, повинні

пояснюватися.

При виборі числових значень тих або інших величин повинно бути

зроблено посилання на літературне джерело із вказівкою сторінки. При

отриманні за допомогою розрахунків шуканої величини, необхідно вказати її

розмірність.

Номери схем і початкові дані задаються викладачем. Правила вибору

номера схеми варіанту з початковими даними викладено в пункті 7.

Гідравлічний привід машин складний і проведення розрахунку всього

приводу в повному об'ємі вимагає значних зусиль і витрат часу, тому для

учбових цілей, як завдання, пропонуються окремі частини від повної схеми

приводу, призначені для виконання окремих функцій.

Перед виконанням завдання рекомендується уважно ознайомитися з

поясненнями, даними в наступних розділах. У даних методичних вказівках

приведені необхідні вказівки до виконання всіх розділів роботи і дано

посилання на довідкову літературу. Вони доповнюють матеріал, що

викладається на лекціях.

Для зручності користування текстовим матеріалом, викладеним в

методичних вказівках, нижче приводиться список використаних скорочень і

позначень основних змінних величин і параметрів. Розмірність всіх величин

виражається в одиницях системи СІ:

P – тиск в гідросистемі, МПа;

P* - тиск номінальний, МПа;

- тиск, що розвивається насосом, МПа;

- тиск в поршневій порожнині гідроциліндра, МПа;

- тиск в штоковій порожнині гідроциліндра, МПа;

ΔP

ДВ

- перепад тиску на гідродвигуні, МПа;

ΔР

зол1

і ΔР

зол2

– перепади тиску на гідророзподільнику, МПа;

ΔР

і ΔР

– перепади тиску в трубах l

і l

, МПа;

ΔР

аб

– перепад тиску на дроселі, МПа;

ΔР

– перепад тиску на фільтрі, МПа;

Q – витрата рідини, л/хв;

Q* - номінальна витрата рідини, л/хв;

- подача насоса, л/хв;

ДВ

- витрата рідини, що поступає в гідродвигун, л/хв;

Ц1

– витрата рідини, що поступає в поршневу порожнину, л/хв;

Ц2

– витрата рідини з штокової порожнини, л/хв;

ΔQ

– втрати рідини в силовому циліндрі, л/хв;

ΔQ

зол

– втрати в золотнику, л/хв;

ΔQ

зк

– втрати через запобіжний клапан, л/хв;

ΔQ

дв

– втрати рідини в гідродвигуні, л/хв;

ПР

- швидкість поршня при робочому ході, м/с;

ПХ

- швидкість поршня при холостому ході, м/с;

РР

- швидкість робочої рідини, м/с;

D – діаметр поршня, м;

d – діаметр штока, м;

- внутрішній діаметр трубопроводу, м;

R – зусилля на штоці, кН;

T – сила тертя, прикладена до поршня, кН;

– температура мастила в гідросистемі, °С;

НС

– температура навколишнього середовища, °С;

- площа поршня з боку поршневої порожнини, м

;

- площа поршня з боку штокової порожнини, м

;

S – хід поршня гідроциліндра, мм;

КР

- крутний момент на валу гідродвигуна, Н·м;

n – кількість обертів валу гідродвигуна, об/хв;

, t

- час робочого і холостого ходу поршня, с;

, l

- довжини трубопроводів, м;

δ – товщина стінки гідроциліндра, м;

q – робочий об’єм, см

;

z – число гідродвигунів;

ν – кінематична в’язкість мастила, стокс;

ω – кутова швидкість обертання валу гідродвигуна, рад/с;

λ – коефіцієнт гідравлічного тертя;

[σ] – допустиме напруження на розтяг, МПа;

- об’ємний ККД гідродвигуна;

- механічний ККД гідродвигуна.

1. Деякі питання проектування схем гідроприводу.

При проектуванні схем гідроприводу машин різного призначення,

інженер виходить з можливості використання готової гідравлічної апаратури

і агрегатів і рекомендацій по раціональному використанню можливостей

об’ємного гідроприводу (ГП). У зв’язку з цим стисло зупинимося на

класифікації найбільш поширених схем ГП і на деяких питаннях його

проектування.

Принципова гідравлічна схема дорожньої машини розробляється на

основі типових схем, а саме:

 схеми ГП поступального руху, в яких вихідним елементом є

гідроциліндр (або поворотний гідродвигун), переміщення поршня

якого може здійснюватися як без регулювання швидкості з фіксацією і

без фіксації його положення, так і з регулюванням швидкості

переміщення;

 схеми ГП поступального руху з послідовним включенням

гідроциліндрів, послідовність включення яких здійснюється за

допомогою гідравлічних пристроїв, а управління здійснюється по

шляху, по навантаженню або за часом;

 схеми ГП поступального руху з синхронізацією руху декількох

гідроциліндрів, синхронізація яких здійснюється за допомогою

регуляторів, дільників витрати і т.п. пристроїв;

 схеми ГП обертального руху, в яких вихідним елементом є різні типи

гідродвигунів, сполучених паралельно, послідовно або незалежно один

від одного і що живлять від одного або декількох насосів.

У названих схемах ГП можуть використовуватися різні типи насосів,

які повинні працювати ефективно в даних умовах експлуатації.

Вищенаведений перелік типових схем, безумовно, не є повним, але дає

можливість використовувати типову схему, виходячи із загальних принципів

роботи того або іншого механізму.

Принципова схема ГП визначає склад його елементів і зв’язку між

ними, дає детальне уявлення про принципи роботи ГП. Елементи на схемі

зображаються за допомогою стандартних позначень. Основою для розробки

принципової схеми ГП є вимоги до гідроприводу і умови його роботи.

При розробці гідравлічної схеми рекомендується застосовувати

нормалізовану апаратуру, оскільки застосування спеціальної гідроапаратури

приводить до підвищення вартості гідроприводу.

При розрахунку ГП необхідно задаватися тиском, який забезпечує

задане зусилля або момент, а витрата рідини визначається швидкістю або

частотою обертання виконавчого механізму і геометричними розмірами

гідромотору.

Величина тиску визначає розміри елементів ГП: високий тиск зменшує

розміри, але вимагає більш дорогих насосів і високої герметичності з’єднань.

Для визначення оптимального тиску, а також загальної мінімальної

вартості ГП при централізованому виготовленні його елементів на сучасному

технічному рівні, були проведені ряд порівняльних досліджень ГП різних

машин. Результати цих досліджень показали, що в даний час як найбільш

раціональні прийняті наступні значення робочого тиску (табл..1.1)

Таблиця 1.1 – Рекомендований робочий тиск

Вид гідроприводу Робочий тиск, що рекомендується

ГП автомобіля 0,8 МПа

ГП верстатний 6,3 МПа

ГП валочно-пакетуючих машин 10 МПа

ГП будівельно-дорожніх машин 32,40 МПа

На ці значення тиску і потрібно орієнтуватися. При цьому слід

пам'ятати, що величина робочого тиску (МПа) може бути взята лише з ряду

номінального тиску по ГОСТ 12445-80:

Таблиця 1.2 – Ряд номінального тиску

0.1 - 0.16 - 0.25 - 0.4 - 0.63 -

1 - 1.6 - 2.5 - 4 - 6.3 -

10 12.5 16 20 25 32 40 50 63 80

100 125 160 200 250 - - - - -

Вибір тиску із вказаного ряду обумовлено тим, що саме на цей тиск

орієнтуються при розробці конструкцій насосів, гідроциліндрів і всіх інших

елементів гідроприводу.

Виходячи із заданої швидкості (частоти обертання) переміщення

робочого органу номінальна витрата Q* (л/хв), вибирається по ГОСТ 13825-

80:

Таблиця 1.3 – Номінальна витрата

1 - 1.6 - 2.5 3.2 4 5 6.3 8

10 12.5 16 20 25 32 40 50 63 80

100 125 160 200 250 320 400 500 630 800

1000 1250 1600 2000 2500 - - - - -

При правильно вибраній витраті загальні втрати тиску в гідросистемі

не повинні перевищувати 5-6% від тиску насоса.

Після ухвалення рішень за всіма вказаними вище пунктами, креслиться

принципова схема ГП і складається короткий опис його роботи.

1.1. Вибір способу регулювання

Залежно від вимог, пов’язаних з експлуатацією машини, в гідроприводі

можуть застосовуватися об’ємне і дросельне регулювання швидкості або

поєднання цих способів. Об’ємне регулювання швидкості здійснюється

зміною подачі насоса або гідроциліндра залежно від робочого об’єму, який

змінюється автоматично або за допомогою управляючих пристроїв. При

дросельному регулюванні змінюються розміри прохідних перетинів дроселів

або неповним включенням золотників гідророзподільника.

Вибір способу регулювання повинен проводитися з урахуванням

оцінки об’ємного і дросельного регулювання по трьом показникам: по

характеристиках навантаження, ККД і вартості елементів ГП.

Характеристика навантаження ГП виражає залежність швидкості руху

вихідної ланки (штока гідроциліндра, або валу гідроциліндра) від

навантаження на ньому, тобто

V = f

(R) або ω = f

(М

кр

)

При цьому значення робочих об’ємів гідромашин (у разі об’ємного

регулювання) або прохідного перетину дроселя (у разі дросельного

регулювання) залишаються незмінними. Характеристика навантаження

відображає ступінь стабільності швидкості вихідної ланки при змінному

навантаженні. По цьому показнику оцінка варіантів регулювання така:

найбільшою стабільністю володіють ГП з об’ємним регулюванням, значно

гірше в цьому відношенні дросельне регулювання.

ГП з об’ємним регулюванням мають істотно вищий ККД в порівнянні з

ГП, у яких застосовано дросельне регулювання.

Як видно, за двома найважливішими показниками – характеристиками

навантажень і ККД – кращі якості має ГП з об’ємним регулюванням.

Відносно економічного показника справа йде інакше. Регульовані насоси і

гідроциліндри дорожчі, ніж нерегульовані. Тому у ГП з об’ємним

регулюванням виходять значні капітальні витрати, але проте, завдяки

вищому ККД, менші експлуатаційні витрати.

Тому об’ємне регулювання зазвичай застосовують, коли істотними є

енергетичні показники, наприклад, в ГП великої потужності і з тривалими

режимами їх безперервної роботи. ГП з дросельним регулюванням

застосовують для малопотужних систем (до 5 кВт), а також, коли режими

безперервної роботи ГП короткочасні. При цьому прагнуть застосувати

недорогі гідромашини, наприклад шестеренчасті.

У завданнях, приведених в даних методичних вказівках, у всіх схемах

ГП застосовується дросельне регулювання.

При визначенні місця установки дроселя потрібно враховувати

наступне. При знакозмінному навантаженні можливо лише одне місце

встановлення дроселя – за гідроциліндром, оскільки при інших положеннях

не забезпечується регулювання в мить, коли напрям зовнішнього

навантаження співпадає з напрям руху вихідної ланки ГП. Іншими словами

схеми з дроселем в зливній магістралі забезпечують двохсторонню

жорсткість двигуна гідросистеми (рис.1.1,а), забезпечуючи найбільшу

стійкість проти автоколивань, і особливо при малих швидкостях руху

гідравлічного двигуна.

а) б) в)

Рис.1.1 – Варіанти включення дроселя в гідросистему

Із схеми (рис.1.1,б) видно, що при різкому зниженні подачі рідини на

вході в циліндр шляхом дроселювання, поршень буде переміщуватись під

дією сили інерції рухомої маси. Застосування такої схеми особливо

недоцільно в системах з гідродвигуном обертального руху, який може

працювати в перехідних режимах з високими прискореннями вихідного валу,

внаслідок чого інерція вузлів двигуна і приєднаної до нього маси

зовнішнього навантаження, яке обертається, може досягати значної

величини. Цю схему не можна застосовувати, наприклад, у

вантажопідйомних машинах через можливість падіння вантажу. Цьому

падінню протидіють лише сила тертя поршня об циліндр і опір зливної

гідролінії. При установці ж дроселя в зливній магістралі, збільшенню

швидкості вихідної ланки чинить опір цього дроселя. Проте при різкому

гальмуванні гідромотора в лінії між гідромотором і дроселем може

виникнути недопустимо високий тиск. Для захисту системи і гідромотора від

подібного тиску в цій лінії необхідно встановити запобіжний клапан.

Рідше застосовуються системи з дроселем, підключеним паралельно до

гідродвигуна (рис.1.1,в). Рідина, що подається насосом в об'ємі Q

, ділиться

на два паралельні потоки, один з яких Q

поступає в силовий циліндр

(гідродвигун), а інший Q

ДР

переливається через дросель в бак, причому

кількісно ці потоки обернено пропорційні опорам гілок. Основним недоліком

цієї схеми є знижена жорсткість і необхідність індивідуального джерела

живлення для кожного споживача. Проте при цьому виходить вищий ККД, і

менше нагрівається робоча рідина. До того ж нагріта рідина зливається в бак,

обминаючи гідродвигун.

При установці дроселя перед гідродвигуном рідина, нагріта в процесі

дроселювання, поступає в гідродвигун, погіршуючи тим самим тепловий

режим ГП. Для забезпечення плавності руху вихідної ланки, доводиться

додатково включати в зливну магістраль підпірний клапан. Тому з двох

варіантів послідовного включення дроселя переважним є розташування

дроселя за гідродвигуном.