оболочка, подверженная равномерно распределенному давлению . С достаточной для инженерной практики точностью минимально до-пустимая толщина стенки определяется:
,
где - толщина стенки трубы, м;
- расчетное давление на выходе из насосной установки, ;
- внутренний паспортный диаметр трубы, м;
- допускаемое напряжение, .
Для труб, выполненных из стали 20, .
Из справочников толщина стенки трубы выбирается так, чтобы действи-тельная толщина стенки трубы несколько превышала расчетное значе-ние , т.е. .
По таблице 3.2 выбираем трубу с параметрами:
мм, мм > 1,16 мм.
10 ВЫБОР ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
В качестве приводного электродвигателя обычно используется трехфаз-ный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обще-промышленного применения. Электродвигатель выбираем при соблюдении следующих условий:
;
,
где и - соответственно номинальные паспортное и расчетное значе-ния активной мощности на валу ротора насоса;
и - соответственно номинальные паспортные значения частоты вращения роторов электродвигателя и насоса.
Расчетная номинальная мощность на валу ротора насоса при дроссель-ном регулировании скорости
,
где - расчетная мощность на валу ротора насоса, кВт;
- расчетное значение номинального давления на выходном штуце-ре насоса ( точка А ), МПа;
- значение номинальной производительности ( подачи ) на выход-ном штуцере насоса ( точка А ), м3/с;
- общий КПД выбранного типоразмера насоса.
кВт.
Из каталога [1] выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором 4А132М4У3, имеющий следующую техническую характеристику:
номинальная мощность - 11 кВт>10,14 кВт;
синхронная частота вращения - 25 об/с= =25 об/с;
масса – 100 кг.
11 РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ И СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
При дроссельном регулировании скорости вывод уравнения механиче-ских и скоростных характеристик гидропривода осуществляется из усло-вия равновесия сил, действующих на исполнительный орган привода, и уравнения неразрывности потока рабочей жидкости.
Уравнение сил, действующих на поршень гидроцилиндра,
.
Для гидроцилиндра с двухсторонним расположением штоков одинакового диаметра эффективные площади поршня со стороны нагнетательной и сливной полостей гидроцилиндра равны, т.е. , тогда
,
где - давление на входе в гидроцилиндр,
;
тогда - давление на выходе из гидроцилиндра,
.
Уравнение давлений имеет вид
,
или
,
где и - соответственно суммарные потери давления жидко-сти в нагнетательном и сливном трубопроводах, ;
- расчетный перепад давления на гидроцилиндре, .
Уравнение неразрывности жидкости для нагнетательного трубопровода-
,
где и - соответственно скорости движения жидкости в элементах нагнетательного трубопровода и скорость движения поршня;
и - соответственно площади поперечного сечения отдельных элементов нагнетательного трубопровода и эффективная площадь поршня гидроцилиндра.
Тогда , но , следовательно, ,
или .
Для дросселя можно записать:
,
где - площадь проходного отверстия дросселя по условному про-ходу, .
Так как скорость потока жидкости входит в формулу потерь давления в квадратичной зависимости, то определенные ранее потери давления жидко-сти в соответствующих элементах трубопровода нужно умножить на ко-эффициенты:
и .
Суммарные потери давления жидкости в нагнетательном трубопро-воде могут быть выражены зависимостью
,
где - коэффициент сопротивления нагнетательного трубопровода, Н•с2/м,
.
Аналогично могут быть выражены суммарные потери давления жид-кости в сливном трубопроводе ( участок ВГ ):
,
где - коэффициент сопротивления сливного трубопровода, Н•с2/м,
- коэффициент сопротивления дросселя, Н с2,
.
Тогда уравнение равновесия сил, действующих на поршень гидроцилин-дра примет вид
.
Отсюда скорость движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с,
.
;
;
;
.
Механические и скоростные характеристики гидроприводов рассчиты-ваем для заданного диапазона бесступенчатого регулирования скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра от до .
В зависимости от заданных пределов регулирования скорости движения поршня ( штока) гидроцилиндра определяются максимальная и минималь-ная площади проходного сечения дросселя по условному проходу.
где и - соответственно заданные пределы изменения ско-рости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с;
- заданное номинальное усилие на штоке гидроцилиндра, Н;
и - соответственно максимальная и минимальная пло-щади проходного сечения дросселя по условному проходу, м2.
- расчетное давление на выходе из насоса, .
Проверка правильности расчетов:
,
где - максимальная площадь проходного отверстия выбранного ти-поразмера дросселя ( определяется по условному проходу дросселя ).
Принимая несколько значений в пределах (про-межуток разбиваем на несколько значений ), а также из-меняя F в пределах , вычисляем параметры механических и скоростных характеристик гидропривода.
Максимальное значение усилия сопротивления на штоке гидроцилиндра, при действии которого поршень ( шток ) остановится ( =0 ), определится из условия.
, откуда
Методика определения скорости движения поршня гидроцилиндра на основании уравнения равновесия сил, действующих на гидроцилиндр, не учитывает конечную производительность источника питания. Поэтому при подстановке в формулы малых усилий F могут получиться значительные скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра. В действительности в гидроприводе установлен насос с нерегулируемым рабочим объемом, кото-рый имеет конечную паспортную номинальную производительность . Максимально возможная ( предельная ) скорость движения поршня ( штока) гидроцилиндра определяется:
.
Следовательно, расчет скоростей движения поршня имеет смысл произ-водить только до тех пор, пока .
Полученные в результате вычислений данные занесены в таблицу 1. Ис-пользуя данные таблицы 1, построены механические (естественная и искус-ственные) характеристики и скоростные характеристики гидропривода (ри-сунок 2).
а)
б)
Рисунок 2 – Механические ( а ) и скоростные ( б ) характеристики гидро-привода
Таблица 1 – Параметры механических и скоростных характеристик гид-ропривода
Усилие
F
на штоке,
Н Скорость υ движения штока, м/с, при
,м2
,м2
Fмакс=12874 0 0 0
FЗ=8157 0,01 0,36 0,57
0,75FЗ=6118 0,012 0,43 0,69
0,5FЗ=4079 0,014 0,49 -
0,25FЗ=2039 0,015 0,54 -
F=0 0,017 0,592 -
12 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ МОДЕЛИ СЛЕДЯЩЕГО ГИДРОПРИВОДА
Цель анализа и синтеза динамической модели следящих гидроприво¬дов с дроссельным и объемным регулированием скорости – проверить ус¬тойчивость работы гидропривода по характеру переходного процесса и при необходимости определить параметры корректирующих устройств.
Гидроприводы , оснащенные гидроаппаратурой с пропорциональным электрическим управлением , имеют стандартные узлы : электронный уси¬литель – сумматор БУ2110 и пропорциональный магнит ПЭМ6. Передаточ¬ные функции указанных гидроаппаратов:
12.1 Передаточная функция дросселя с пропорциональным
электрическим управлением
Дроссель состоит из следующих элементов: пропорционального электро¬магнита ПЭМ6, гидравлического потенциометра и цилиндрического золотника, выполняющего функции дросселя. Дроссель имеет обратную электрическую связь.
|
|