Учебное пособие 800407
.pdf31
личины QН и НН являются исходными для подбора соответст-
вующего насоса и его двигателя. Вторая - определение режима ра-
боты 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 НН f(Q) и характери-
стика гидросети НПОТР f(Q), представляющая зависимость по-
требного напора от расхода при заданном статическом напоре НСТ .
При этом, величина статического напора НСТ помимо разности гидростатических напоров в конечных точках гидросистемы также включает в себя изменение гидростатического напора под действи-
ем активной внешней нагрузки, воздействующей на выходное звено гидродвигателя. Так, при использовании в качестве гидродвигателя силового гидроцилиндра дополнительное изменение гидростатиче-
ского напора сети будет составлять:
НСТ R / |
S, |
( 1.30 ) |
где R - величина внешней нагрузки, воздействующей на шток-пор- |
||
шень силового гидроцилиндра; |
- удельный вес рабочей жидко- |
сти; S - активная площадь шток-поршня силового гидроцилиндра.
Для гидроцилиндра с односторонним шток-поршнем и противодей-
ствующей выдвижению штока внешней нагрузкой величина актив-
ной площади будет равна S SП SШТ , где SП и SШТ - площади поршня и штока гидроцилиндра, соответственно. Для гидродвига-
теля в виде гидромотора дополнительное изменение гидростатиче-
ского напора сети будет равно:
32
HСТ 2 M / qМ , |
( 1.31 ) |
где M - внешний крутящий момент (нагрузка) гидромотора; qМ -
рабочий объем гидромотора.
Характеристика гидросети выражается уравнением (1.28), в кото-
ром hП - 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 гидрав-
лике для учета суммарных гидропотерь обычно применяют общую формулу в виде:
h |
П |
k Qm , |
( 1.32 ) |
|
|
|
где величина k, называемая сопротивлением трубопровода, и пока-
затель степени m имеют различные значения в зависимости от ре-
жима течения жидкости в трубопроводе.
Для ламинарного режима течения: |
|
|
||||||||||||
|
|
k |
|
128 |
lРАС |
и m = 1; |
|
( 1.33 ) |
||||||
|
|
Л |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
gd4 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
для турбулентного режима течения : |
|
|
||||||||||||
k |
|
|
( |
|
|
|
|
l |
) |
8 |
|
и m = 2, |
( 1.34 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Т |
|
|
|
i |
Т d |
2gd4 |
|
|
|||||
где lРАС = l lЭКВ ; lЭКВ |
|
|
d |
i - эквивалентная длина трубопрово- |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
Т
да; Т - коэффициент Дарси (потерь на трение) при турбулентном режиме течения жидкости в трубопроводе. При этом все потери следует приводить к расходу в нагнетательной линии гидродвигате-
ля.
33
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 ха-
рактеристики каждого из простых трубопроводов, затем произво-
дится сложение характеристик простых трубопроводов, причем сначала соединенных параллельно, а затем - последовательно. В ре-
зультате получают суммарную кривую потребного напора для всей гидросистемы как при ламинарном, так и при турбулентном режи-
мах течения жидкости.
Режим работы насоса в гидросистеме определяется его рабочими характеристиками, представляющими собой графические зависимо-
сти 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 пере-
менной производительности, у которых на ходу изменяется рабочий объем насоса. Существует и более простой, хотя и менее экономич-
ный способ регулирования подачи за счет перепуска жидкости со стороны нагнетания на сторону всасывания насоса. Для этой цели применяют различные регулируемые дроссели и переливные клапа-
ны, а также автоматы разгрузки и другие специальные устройства.
При стационарном режиме работы подача насоса QН и разви-
ваемый им напор НН определяются точкой пересечения характери-
стик насоса и гидросистемы (суммарной характеристики потребно-
го напора), в которой выполняется условие (1.29), после чего не-
34
трудно определить скорости гидродвигателей, находя соответст-
вующие им расходы, а также развиваемую ими мощность в соответ-
ствии с уравнением:
NГД R , |
( 1.35 ) |
Задача 1.7.
Насос 1 гидросистемы продольной подачи рабочего стола метал-
лорежущего станка (МРС) нагнетает масло “Индустриальное 20”
при температуре Т = 60 0 С через гидрораспределитель 2 в силовой гидроцилиндр 3, шток которого нагружен силой F (см. рис.12).
Диаметр поршня гидроцилиндра DП , штока - dШ . КПД гидроци-
линдра: механический - |
М |
0,9, объемный - |
0 |
1,0. Напорные |
|
|
|
и сливные гидролинии между агрегатами выполнены новыми стальными холод-
нотянутыми трубами с эквивалентной шероховатостью Э 0,06 мм,
длиной L и диаметром d.
35
Определить скорость перемещения стола МРС при рабочем ходе (движение поршня гидроцилиндра вправо). Плотность рабочей
жидкости при Т = 50 0 С составляет |
891кг / м3 , коэффициент |
|
температурного расширения жидкости - |
0,0007 (1 /0 |
С ). Ки- |
нематический коэффициент вязкости при Т = 60 0 С равен |
= 0,14 |
Ст. Характеристика насоса QН f(PH ) задана в табл. 8. Местные сопротивления в гидросистеме учесть только для гидрораспредели-
теля 2 |
( |
Р |
12). Другие |
исходные данные |
для расчета приве- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дены в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
табл. 9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
|
|
|
|
|
Характеристика насоса |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
QН , л / с |
0,00 |
|
|
1,50 |
|
|
|
1,65 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
РН , МПа |
4,00 |
|
|
3,00 |
|
|
|
0,00 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
|
Исходные данные для расчета к задаче 1.7 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№№ |
|
|
F, |
|
DП , |
|
|
dШ , |
|
L, |
|
d, |
|
Вар. |
|
|
КН |
|
мм |
|
|
мм |
|
см |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
|
|
|
|
100 |
|
50 |
|
150 |
|
15 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
200 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6. |
|
|
|
|
90 |
|
40 |
|
150 |
|
15 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36
7. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
8. |
|
|
|
200 |
15 |
|
|
|
|
|
|
9. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
10. |
|
100 |
50 |
150 |
15 |
|
|
|
|
|
|
11. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
12. |
25 |
|
|
200 |
15 |
|
|
|
|
|
|
13. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
14. |
|
90 |
40 |
150 |
15 |
|
|
|
|
|
|
15. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
16. |
|
|
|
200 |
15 |
|
|
|
|
|
|
17. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
18. |
30 |
100 |
50 |
150 |
15 |
|
|
|
|
|
|
19. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
20. |
|
|
|
200 |
15 |
|
|
|
|
|
|
21. |
|
90 |
40 |
150 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 9 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
22. |
30 |
90 |
40 |
150 |
15 |
|
|
|
|
|
|
23. |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
24. |
|
|
|
200 |
15 |
|
|
|
|
|
|
Задача 1.8.
37
В установке гидравлического пресса (см. рис.13) насос 1 засасы-
вает масло “Индустриальное 50” при температуре Т = 60 0 С из ба-
ка 2 и через трехпозиционный гидрораспределитель 3 нагнетает его в силовой гидроцилиндр 5 пресса. При прессовании жидкость по трубопроводу подается в правую сторону мультипликатора 4. При возвращении подвижного инструмента пресса в исходное верхнее положение жидкость подается по трубопроводу в силовой гидроци-
линдр 5 шток-поршень которого при этом перемещается вверх и,
вытесняя жидкость по трубопроводу, заправляет ею мультиплика-
тор 4. Объемные потери жидкости компенсируются насосом 1 через обратный клапан 6.
Определить полезную мощность силового гидроцилиндра 5 при его рабочем ходе (при движении поршня вниз), если создаваемое насосом давление РН , а подача - QН . Диаметры: поршня - DП ,
штока - dШТ . КПД гидроцилиндра: механический - М 0,90, объ-
емный -
38
О0,95.Диаметр поршня подвижного элемента мультипликато-
ра: большого - D1 , малого - D2 . КПД мультипликатора (механический и объемный) принять равным единице. Разводка гидролиний выполнена новыми стальными сварными трубами с эквивалентной
шероховатостью |
Э |
0,07 диаметром d и длиной между агрега- |
|
|
|
тами L = 2 м. В расчете учесть местные гидравлические сопротив- |
||
ления в фильтре 8 ( |
Ф 4 ) и гидрораспределителе 3 ( Р 10), |
принимая, что сопротивления обоих каналов распределителя одинаковые. Кинематический коэффициент вязкости жидкости при Т =
60 О С принять =
= 0,38 Ст. Плотность жидкости при Т = 50 О С составляет = 910 кг / м3 , коэффициент температурного расширения жидкости -
0,0007 1 /О С. Другие исходные данные для расчета приведе-
ны в табл. 10.
Таблица 10 Исходные данные для расчета к задаче 1.8
№№ |
|
П а р а м е т р ы |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вар. |
Q,л/с |
Р,МПа |
D ,мм |
D ,мм |
D ,мм |
d |
,мм |
d,мм |
|
|
|
1 |
2 |
П |
|
ШТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
0,33 |
6,5 |
200 |
150 |
150 |
|
50 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
200 |
150 |
150 |
|
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39
4. |
|
|
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
0,33 |
6,5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
|
|
250 |
150 |
150 |
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
|
|
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
|
|
200 |
150 |
150 |
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
11. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
12. |
0,42 |
5,0 |
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
13. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
|
|
250 |
150 |
150 |
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
16. |
|
|
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
17. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
18. |
|
|
200 |
150 |
150 |
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20. |
0,5 |
3,5 |
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
21. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22. |
|
|
250 |
150 |
150 |
50 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
23. |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
24. |
|
|
|
|
200 |
75 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 1.9.
40
Принципиальная схема гидропривода прижима инструмента к упо-
ру, например, при шлифовании твердых сплавов, полировании, до-
водке, прессовании и т.п. приведена на рис. 14. В приведенной схе-
ме усилие прижима детали регулируется сопротивлением - дроссе-
лем 3, включенным параллельно гидроцилиндру 4. В зависимости от степени открытия дросселя 3 меняется характеристика системы и, следовательно, местоположение рабочей точки. При этом меняет-
ся развиваемое насосом 1 давление и усилие прижима. Диаметр ци-
линдра од-
ностороннего действия - DП .
Определить усилие F прижима детали к упору, если открытие дросселя 3 - S. Номинальный расход насоса QН , номинальное дав-
ление РН = 6,3 МПа, объемный КПД насоса |
О |
0,85. Характе- |
ристика предохранительного клапана : при |
Q = 0 |
Р = РН , при |
Q = QН |
|
|