Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


РАЗДЕЛ 7




 

ГИДРОПРИВОД

 

Объемные гидромашины. Мощность на валу объемного насоса определяется по формуле

(7.1)

где Qн – подача насоса, м3/с; pн – давление жидкости на выходе из насоса, Н/м2; hн – полный КПД насоса; Мн – момент на валу, Н×м; – угловая скорость вала насоса, рад/с; nн – частота вращения вала, об/с.

Мощность на валу гидромотора (гидродвигателя)

(7.2)

Аналогичные параметры, сопровождаемые индексами «н» и «д», означают, что они относятся либо к насосу, либо к гидромотору (гидродвигателю).

Подача насоса и расход гидромотора вычисляются по формулам:

; (7.3)

где q – рабочий объем гидромашины; – удельный объем; U – параметр регулирования машины; hо – объемный КПД машины.

Моменты на валах гидромашин вычисляются по формулам:

(7.4)

. (7.5)

Полный КПД гидромашины

(7.6)

где hг, hм – гидравлический и механический КПД; hгм – гидромеханический КПД гидромашины.

Каталожное значение объемного КПД гидромашины, определяемое номинальными значениями давления и частоты вращения, будем обозначать для насоса , а для гидромотора .

Если параметры гидромашины отличаются от номинальных, то объемный КПД насоса вычисляется по формуле

(7.7)

КПД гидромотора

(7.8)

где pн, pд и nн, nд – текущие значения давления и частоты вращения насоса и двигателя.

Рабочие объемы гидромашин:

для поршневой гидромашины

(7.9)

где d – диаметр поршня, см; s – ход поршня, см; z – число цилиндров; mр – число рядов; k – кратность работы каждого из цилиндров за один оборот ротора;

для радиально-поршневых гидромашин

s = 2ео, (7.10)

где ео – эксцентриситет ротора, см;

для аксиально-поршневых гидромашин

(7.11)

где D – диаметр блока цилиндров, см; aо – номинальный угол наклона шайбы;

для пластинчатых гидромашин однократного действия

, (7.12)

где R – радиус статора, см; d – толщина пластин, см; b – ширина роторного блока, см; z – число пластин;

для пластинчатых насосов двукратного действия

, (7.13)

где R и r – наибольший и наименьший радиусы статора; a – угол наклона пластины к радиусу;

для шестеренных гидромашин

(7.14)

где m – модуль зацепления; do – диаметр начальной окружности шестерни; b – ширина шестерни;

для винтового насоса

(7.15)

где i – число заходов винта; z – число винтов; W – объем жидкости, заполняющей одну винтовую канавку на длине ее шага.

Гидравлические цилиндры. Из объемных гидродвигателей в системах гидропривода наиболее широкое применение получили гидравлические цилиндры поступательного движения. Усилие, развиваемое гидроцилиндром с односторонним штоком при его выдвижении под нагрузкой, определяется по формуле

(7.16)

где pд – давление жидкости в рабочей (поршневой) полости гидроцилиндра, МПа; – эффективная площадь гидроцилиндра при рабочем ходе, мм2; Ro – доля внутреннего сопротивления движению поршня, не зависящая от внешней нагрузки, вычисляется по формуле (если две уплотняющие манжеты на поршне и одна – в крышке)

(7.17)

D – диаметр цилиндра, мм; d – диаметр штока, мм; po – монтажное давление на уплотняемой поверхности (МПа); рсл – давление в сливной линии, МПа; f – коэффициент трения движения резины по стали при обильной смазке; Hy – ширина манжеты на поршне, мм; hy – ширина манжеты в крышке, мм.

В отдельных случаях применяют поворотные гидроцилиндры. Удельный объем таких двигателей определяется по формуле

(7.18)

где R – радиус внутренней поверхности цилиндра, см; r – радиус поворотного ротора, см; b – ширина пластины, см; a – угол поворота ротора.

Объемные гидросистемы. Общий КПД гидропередачи может быть определен по формуле:

(7.19)

где – коэффициент трансформации момента гидропередачи; – передаточное число гидропередачи; i – ее передаточное отношение; hс – КПД трансмиссии (сети).

Коэффициент трансформации момента и передаточное число гидропередачи при объемном (машинном) регулировании насоса могут быть определены по формулам

(7.20)

(7.21)

где hSгм = hгмнhгмдhгс – гидромеханический КПД привода; hгс = рд/рн – гидравлический КПД сети; h = hонhодhос – объемный КПД привода; hос = Qд/Qн – объемный КПД сети,

(7.22)

Уравнение баланса расхода, используемое для определения статической механической характеристики гидропередачи, имеет вид

(7.23)

где Qнт и Qдт – теоретические значения подачи насоса и расхода гидромотора; DQу = аурн – суммарные утечки в гидросистеме; ау – коэффициент утечек.

Расход жидкости через управляемый дроссель привода определяется по формуле (если дроссель установлен параллельно двигателю)

(7.24)

где pд – давление перед дросселем, определяемое на основе известной зависимости; pсл – давление в сливной линии дросселя; m – коэффициент расхода дросселя; f – площадь проходного сечения дросселя при полном его открытии; Uдр – параметр регулирования (степень открытия) дросселя.

Гидродинамические передачи. Момент на валу насосного колеса гидродинамической передачи определяется по формуле

(7.25)

где Qн – теоретическая подача насосного колеса; vнu – проекция абсолютной скорости потока на переносную в насосном колесе гидромуфты на входе и выходе; R – радиус насосного колеса на входе и выходе.

Соотношение моментов насосного и турбинного колес гидромуфты определяется выражением

Мн = Мт. (7.26)

Гидравлический КПД гидромуфты зависит от ее передаточного отношения

(7.27)

Коэффициент момента гидромуфты определяется по формуле

(7.28)

где D – активный диаметр гидромуфты.

Безразмерная характеристика гидромуфты представляет собой зависимость которая задается графически или таблично.

Приведенные характеристики гидротрансформаторов (гидродинамических передач с неподвижными лопастными колесами) имеют вид

где – коэффициент трансформации момента.

КПД гидротрансформатора определяется по формуле (7.19).

 

 

ЗАДАЧИ

 

Задача 7.1.На рисунке показана схема гидропривода. Показание манометра рн = 4 МПа, мощность на валу насоса Nн = 5 кВт. Приняв полный КПД насоса hн = 0,8, определить его подачу.

Решение. На основе формулы (7.1) находим

Ответ: Qн = 60 л/мин.

 

Задача 7.2. Определить давление насоса, если двигатель при Q = 100 л/мин и hд = 0,8 развивает мощность N = 8 кВт. Потерями давления в сети и утечками пренебречь.

Ответ: pн = 6 МПа.

Задача 7.3. Пренебрегая потерями энергии в трубопроводе, определить мощность на валу гидромотора, если pд = 10 МПа, Q = 120 л/мин, hд = 0,8.

Ответ: Nд = 16 кВт.

 

Задача 7.4.Для условия задачи 7.3 и Nд = 10 кВт определить расход гидромотора.

Ответ: Q = 75 л/мин.

 

Задача 7.5.Какой момент развивает гидромотор при мощности Nд = 6,3 кВт и частоте вращения n = 60 об/мин?

Решение. В результате преобразования размерностей находим

По формуле (7.2)

Н×м.

Ответ: Мд = 1002,7 Н×м.

 

Задача 7.6. Электродвигатель приводит в движение насос с частотой вращения n = 1500 об/мин, передавая на его вал мощность 10 кВт. Определить крутящий момент на валу насоса.

Ответ: Мд = 63,7 Н×м.

 

Задача 7.7.Момент сопротивления забоя, преодолеваемый исполнительным органом горной машины, который приводится в движение гидромотором, равен М = 3000 Н×м; его рабочий объем qд = 1 л/об. Найти давление на выходе из насоса, если hд = 0,94 и hс = 1.

Ответ: рн = 20,04 МПа.

 

Задача 7.8.Какой момент может развить гидромотор при рабочем объеме qд = 2,5 л/об, давлении рд = 25 МПа, гидромеханическом КПД, равном 0,91? Давление в сливной линии принять равным 1 МПа.

Ответ: Mд = 8694 Н×м.

 

Задача 7.9.Мощность на выходном валу гидропередачи 12 кВт при h = 0,81. Какую подачу должен развить насос, если его КПД равен 0,87, а давление на выходе 12 МПа?

Ответ: Q = 64,4 л/мин.

 

Задача 7.10.Найти полный КПД гидромашины, если известны гидромеханический КПД hгм = 0,94 и объемный hо = 0,92.

Ответ: h = 0,865.

 

Задача 7.11.КПД насоса имеют значения hон = 0,9 и hгмн = 0,9, а гидромотора hод = 0,95 и hгмд = 0,85. Определить КПД гидропередачи при hс = 1.

Ответ:h = 0,654.

 

Задача 7.12.Предохранительный клапан гидропривода отрегулирован на давление ркл = 3,5 МПа. Какой момент может развивать аксиально-поршневой гидромотор с диаметром поршней d = 40 мм, числом цилиндров в роторе z = 7, диаметром окружности по осям цилиндров D = 124 мм и углом наклона шайбы aо = 30° при hгмд = 0,85 и hс = 1?

Ответ: М = 298,2 Н×м.

 

Задача 7.13. Для условия задачи 7.12 определить расход гидромотора при объемном КПД hод = 0,94 и мощность на его валу при частоте вращения nд = 8 об/мин.

Ответ: Qд = 5,36 л/мин и Nд = 249 Вт.

 

Задача 7.14.Определить рабочий объем шестеренного насоса с модулем зацепления m = 4 мм, числом зубьев 12 и длиной зуба 27 мм.

Ответ: qн = 32,6 см3/об.

 

Задача 7.15.Определить подачу шестеренного насоса при частоте вращения n = 1450 об/мин, модуле зацепления m = 6 мм, числе зубьев шестерни z = 12, ширине зуба b = 13 мм и объемном КПД hон = 0,92.

Ответ: Qн = 47 л/мин.

 

Задача 7.16.Определить рабочий объем двухрядного радиально-поршневого гидромотора шестикратного действия, если его поршни имеют диаметр d = 38 мм, число цилиндров z = 7, а ход поршня s = 22 мм.

Ответ: qд = 2,096 л/об.

 

Задача 7.17.Определить рабочий объем пятицилиндрового аксиально-поршневого насоса с диаметром поршней d = 30 мм, диаметром окружности, проходящей через оси поршней, D = 140 мм и углом наклона a = 30°.

Ответ: qн = 285 см3/об.

 

Задача 7.18. Вычислить рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия с десятью пластинами толщиной 2,5 мм, диаметром ротора D = 160 мм, длиной b = 80 мм и эксцентриситетом е = 10 мм.

Ответ: qн = 764,2 см3/об.

 

Задача 7.19.Определить рабочий объем пластинчатого насоса двукратного действия при максимальном радиусе статора R = 120 мм, минимальном r = 100 мм, числе пластин z = 12 толщиной d = 2,5 мм, длиной b = 60 мм и углом наклона к радиусу a = 10°.

Ответ: qн = 1,586 л/об.

 

Задача 7.20.КПД гидропередачи h = 0,75, передаточное число u = 2. Каков коэффициент трансформации момента?

Ответ: k = 1,5.

Задача 7.21.Определить рабочий объем пятиходового, двухрядного радиально-поршневого гидромотора с числом цилиндров в ряду z = 9, диаметром поршней d = 35 мм и глубиной профиля статора S = 26,5 мм.

Ответ: qд = 2,295 л/об.

 

Задача 7.22. Определить рабочий объем 9-цилиндрового радиально-поршневого роторного насоса с диаметром поршней d = 35 мм и эксцентриситетом ео = 13,3 мм.

Ответ: qн = 230,3 см3/об.

 

Задача 7.23.Определить рабочий объем пластинчатого насоса, если радиус статора R = 56 мм, ширина ротора В = 25 мм, эксцентриситет ео = 2,4 мм, z = 10, d = 1,5 мм.

Ответ: qн = 40,4 см3/об.

 

Задача 7.24.Определить КПД гидропередачи, если коэффициент трансформации момента равен 23, а передаточное число 29.

Ответ: h = 0,793.

 

Задача 7.25. Определить удельный объем поворотного гидроцилиндра при его внутреннем радиусе R = 100 мм, радиусе ротора r = 30 мм и ширине пластины 60 мм; принять a = 360°.

Ответ: w = 273 см3.

 

Задача 7.26.Определить подачу трехвинтового насоса с двухзаходным винтом при объеме жидкости в канавке, равном 2,8 см3, если частота вращения винта n = 1470 об/мин.

Ответ: Qн = 24,7 л/мин.

 

Задача 7.27.Определить усилие Т, создаваемое гидроцилиндром при выдвижении штока при рабочем давлении рд = 20 МПа, давлении в сливной линии рсл = 1,5 МПа и монтажном давлении резиновой манжеты ро = 2 МПа, если диаметры поршня D = 160 мм и штока d = 55 мм, а ширина манжет Ну = 18,7 мм, hу = 8,1 мм. Коэффициент трения движения резины по стали при обильной смазке f = 0,03.

Ответ: T = 368 кН.

Задача 7.28.Определить объемный КПД насоса в номинальном режиме , если при повышении давления на выходе на 50 % он изменился до 0,9 .

Ответ:

 

Задача 7.29.Определить объемный КПД гидромотора в номинальном режиме , если при повышении давления на входе на 50 % он изменился на 10 %.

Ответ:

 

Задача 7.30.Объемный КПД нерегулируемого насоса, работающего при давлении и частоте вращения равен 0,9. Определить объемный КПД при давлении pн = 20 МПа и частоте вращения

Ответ:

 

Задача 7.31. Определить, как изменится объемный КПД гидромотора, если давление увеличилось c 10 до 15 МПа, а частота вращения уменьшилась вдвое.

Ответ:

 

Задача 7.32. Определить частоту вращения гидромотора с рабочим объемом qд = 400 см3/об при давлении pд = 10,05 МПа, если шариковый переливной клапан настроен на давление pк = 10 МПа, а подача насоса Q = 3,333 л/с.

Диаметр шарика d = 10 мм, коэффициент расхода клапана = 0,7, жесткость пружины с = 4000 Н/м, плотность рабочей жидкости r = 860 кг/м3. КПД не учитывать. Проходное сечение клапана f = 2dx, где x – смещение шарика от исходного положения.

Ответ: nд = 497,73 об/мин.

 

Задача 7.33. Определить объемный КПД насоса при угловой скорости 150 рад/с и давлении pн = 12 МПа, работающего при параметре регулирования U = 0,8. Паспортные данные насоса: и

Ответ:

 

Задача 7.34.Определить объемный КПД гидромотора, вращающегося со скоростью wд = 18 рад/с и преодолевающего нагрузку M = 1200 Н×м. Паспортные данные гидромотора:

Ответ:

 

Задача 7.35.Определить объемный КПД насоса при угловой скорости 150 рад/с и давлении pн = 12 МПа при параметре регулирования Uн = 0,8. Паспортные данные:

Ответ:

 

Задача 7.36.Определить утечку рабочей жидкости в гидромоторе с рабочим объемом qд = 1,6 л/об при угловой скорости 3,0 рад/с и объемном КПД hод = 0,9.

Ответ: DQ = 84,496 м3/с.

 

Задача 7.37.Определить утечку рабочей жидкости из насоса с рабочим объемом qн = 60 см3/об при угловой скорости 150 рад/с и объемном КПД, равном 0,92.

Ответ: DQ = 114,59 см3/с.

 

Задача 7.38.Определить скорость движения поршня гидроцилиндра диаметром 60 мм при расходе рабочей жидкости Q = 12 л/мин и объемном КПД, равном 0,98.

Ответ: v = 4,159 м/мин.

 

Задача 7.39.Построить характеристику объемного насоса p = p(Q) с рабочим объемом qн = 68 см3/об при wн = 152 рад/с и hон = 0,93 при

Ответ: Прямая, соединяющая точки Q = 98,7 л/мин, p = 0 МПа и Q = 91,8 л/мин; p = 20 МПа.

 

Задача 7.40.Определить усилие на штоке гидроцилиндра при Dп = 63 мм и dп = 45 мм, давлении в штоковой полости pд = 16 МПа, на сливе 1,5 МПа. Учесть внутренние сопротивления манжет [12] и монтажное давление 2 МПа. Принять коэффициент трения резины по стали f = 0,05.

Ответ: T = 16,496 кН.

 

Задача 7.41.Построить механическую характеристику объемной передачи с гидромотором (qд = 700 см3/об; ) и насосом (qн = 60 см3/об; ) при hс = 1.

 

Задача 7.42.Подача очистного комбайна осуществляется при помощи объемного гидропривода. Реверсивный и регулируемый насос 1 подает рабочую жидкость в реверсивный гидромотор 2, приводящий в движение подающую часть. Частота вращения изменяется при помощи параметра регулирования Uн. Для предохранения от перегрузок установлены предохранительные клапаны 3. Утечки в системе компенсируются подпиточным насосом 4 через обратные клапаны 5. Давление подпитки поддерживается постоянным и равным давлению в сливной линии гидромотора 2. Для очистки масла используется фильтр 7.

Выбрать элементы гидропривода (насосы 1 и 4, гидромотор 2 [12], клапаны 3, 5 и 6, бак 8 и фильтр 7) по заданным значениям момента на валу двигателя Мд и его частоте вращения nд.

Рассчитать и построить механическую характеристику привода nд = f1(Mд) при Uн = 1 и его скоростную характеристику nд = f2(Uн) при Mд = const и изменении параметра регулирования в диапазоне –1 £ Uн £ +1. Выбрать электродвигатели основного и подпиточного насосов.

При расчетах силами инерции при разгоне привода пренебречь. Исходные для расчетов данные принимать в соответствии с табл.7.1 (номер варианта задается преподавателем).

 

Таблица 7.1

 

Номер варианта nд, об/мин Mд, кН×м

 

Задача 7.43.Для незамкнутой системы гидропривода определить проходное сечение последовательно установленного дросселя при полном его открытии Uдр = 1 и построить механическую характеристику v = f(F) для трех значений Uдр = 1; 0,8; 0,5, если при номинальной нагрузке Fн давление в цилиндре pд = 5 МПа, переливной клапан 2 настроен на давление pк = 5,5 МПа, плотность жидкости r = 900 кг/м3, коэффициент расхода дросселя m = 0,65, давление на сливе pсл = 0,15 МПа. Скорость поршня при номинальной нагрузке vн. Принять hгмд = 1 и hгпо = 1.

Исходные данные принять в соответствии с табл.7.2 (номер варианта задается преподавателем).

 

Таблица 7.2

 

Номер варианта Fн, кН vн, м/мин
5,5
6,5

 

Задача 7.44.Механизм подачи бурильной установки, работая на масле плотностью r = 860 кг/м3, развивает усилие F. Определить площадь параллельно установленного регулируемого дросселя (m = 0,7), если при закрытых предохранительном клапане и распределителе вся подача насоса с рабочим объемом qн = 10 см3/об, частотой вращения nн = 1500 об/мин и hон = 0,9 при Uдр = 1 уходит на слив.

Принять диаметр поршня Dп = 80 мм, давление в сливной линии pсл = 0,5 МПа, hгмд = 0,9. Построить механические характеристики привода при степенях открытия дросселя Uдр = 0,3; 0,4; 0,5. F = 5×104; 6×104; 7×104; 8×104 и 10×104.

 

Задача 7.45.Используя исходные данные задачи 7.44, построить механическую характеристику v = f(F) гидропривода, заменив регулируемый дроссель на дроссель-регулятор с

 

Задача 7.46. Определить активный диаметр гидромуфты, подобной заданной, при коэффициенте момента lм = 0,062, работающей при параметрах, указанных в табл.7.2 (номер варианта задается преподавателем).

Таблица 7.2

 

Номер варианта Момент, Н×м Марка масла Плотность r, кг/м3 Частота вращения насоса, с-1
Турбинное
Веретенное
Индустриальное 12
Трансформаторное
Трансформаторное
Турбинное
Индустриальное 12
Веретенное
Турбинное 24,5
Трансформаторное

 

Ответ:для варианта 1 D = 107,3 мм.

 


 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 101; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.004 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты