Разработка следящего гидропривода

1 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СЛЕДЯЩЕГО ГИДРОПРИВОДА

7

6

Рисунок 1. 2 - Функциональная схема следящего гидропривода с дроссе-лем, установленным на выходе из исполнительного органа

1 - насос с нерегулируемым рабочим объемом; 2 - приводной электро-двигатель; 3 - предохранительный клапан с пропорциональным электри-ческим управлением; 4- регулируемый дроссель с пропорциональным электрическим управлением; 5 - гидрораспределитель c электрогидравли-ческим управлением; 6 - усилитель ( сумматор ); 7 - гидроцилиндр с двухсторонним расположением штоков; 8 - тахогенератор; 9 - передаточ-ный механизм; 11 - преобразователь прямолинейного движения в пово-ротное.

Дроссель на выходе из исполнительного органа устанавливается в гидро-приводах, на исполнительный орган которых действует знакопеременная ста-тическая сила сопротивления. Особенностями конструкций следящих приводов являются применение регуляторов и другой аппаратуры с пропорциональным электрическим управлением, наличие обратных связей. Кроме этого для обес-печения динамической устойчивости следящего электрогидравлического при-вода используются электрические и гидромеханические корректирующие уст-ройства. Для очистки жидкости применяются фильтры.

Гидроклапан давления предназначен для поддержания заданного давле-ния в трубопроводе.

Гидрораспределитель предназначен для изменения направления жидко-сти.

Гидравлический замок предназначен для прохода жидкости к исполни-тельному органу привода при наличии давления нагнетания и запирания жид-кости в полостях исполнительного органа при отсутствии давления нагнетания.

Реле давления контролирует уровень давления масла в гидросистеме, по-давая электрический сигнал.

Манометры служат для визуального контроля давления.

2 ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА, РАСЧЁТ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Гидравлический цилиндр выбираем из каталога [3] при соблюдении следую-щих условий:

где и - соответственно паспортное и заданное значения толкающего номинального усилия на штоке;

и - соответственно паспортное и заданное значения максимального хода штока гидроцилиндра;

и -соответственно паспортное и заданное максимальные значения ско-рости движения штока.

Выбираем гидроцилиндр с двухсторонним расположением штоков Г22-23, имеющий техническую характеристику:

D=50 мм; d=16 мм; =500 мм; =10500 Н; =1,5 ; =0,95; m=2,8 кг при номинальном давлении .

=10500 Н> =8157 Н;

=1,5 > =0,57 ;

=500 мм> =495 мм.

Для выбранного типоразмера гидроцилиндра определяем расчётные значения необходимого перепада давления и объёмного расхода жидкости на входе в гидроцилиндр и - на выходе.

Эффективные площади поршня:

.

Необходимый перепад давления:

.

Расход жидкости:

,

где - необходимый перепад давления, ;

- давление в нагнетательной полости гидроцилиндра, ;

- давление в сливной полости гидроцилиндра, (при выборе гидроци-линдра предполагается, что );

- диаметр поршня гидроцилиндра, м;

- диаметр штока гидроцилиндра, м;

- механический КПД гидроцилиндра;

и - соответственно объёмные расходы жидкости на входе (в нагнета-тельном трубопроводе) и на выходе (в сливном трубопроводе) гидроцилинд-ра, ;

Для гидроцилиндра с двухсторонним расположением штоков, если штоки имеют одинаковый диаметр и в кинематической паре «поршень-цилиндр» ус-тановлены уплотнения, объёмные расходы жидкости на входе и на выходе из гидроцилиндра одинаковы.

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ

Гидравлический расчёт трубопроводов заключается в выборе оптимального внутреннего диаметра трубы и в определении потерь давления по длине трубо-провода.

Расчётное значение внутреннего диаметра трубы

где Q- расчётный объёмный расход жидкости в трубопроводе,

[]- допускаемая скорость движения жидкости,

- диаметр трубы, м.

Допускаемая скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе гидропривода выбирается по нормативным данным, изложенным в таблице 3.1 метод. указаний, в зависимости от расчётного перепада давления р на исполни-тельном органе привода ([]=3м/c). Для сливного трубопровода допускаемая скорость движения жидкости принимается []=2м/с, а для всасывающего- .

.

Из справочной литературы [1] выбираем внутренний диаметр бесшовной хо-лоднодеформируемой трубы так, чтобы действительный внутренний диаметр трубы был равен расчётному значению или больше него, т.е.

Принимаем бесшовные холоднодеформируемые трубы на нагнетательном и сливном трубопроводе:

труба имеющая наружный диаметр 25 мм, толщину стен-ки 2 мм и внутренний диаметр мм.

Определяем действительную скорость движения жидкости в нагнетательном и сливном трубопроводах:

где Q- объёмный расход жидкости в трубопроводе,

Потеря давления при движении жидкости по нагнетательному трубопроводу (участок АБ) и сливному трубопроводу (участок ВГ) определяется:

где - потеря давления, - коэффициент сопротивления;

- плотность рабочей жидкости, ; - длина участка трубопровода, - внутренний диаметр выбранной трубы, - действительная скорость движения жидкости по участку трубопровода,

Коэффициент сопротивления

,

где - число Рейнольдса.

Число (критерий) Рейнольдса

,

где - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, .

4 РАСЧЁТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

Участки трубопровода, при прохождении жидкостью которых вектор скоро-сти изменяется или по величине, или по направлению, называются местными гидравлическими сопротивлениями (например, внезапное или плавное расши-рение или сужение, изменение направления движения жидкости и т.д).

Потеря давления при прохождении местного гидравлического сопротивления

где - скорость движения потока жидкости после прохождения местного гидравлического сопротивления, (если поперечное сечение трубопровода не изменяется, то принимается скорость движения жидкости в трубопроводе); - коэффициент местного гидравлического сопротивления.

Для выбора некоторых значений коэффициента можно воспользоваться таблицей 4.1 метод. указаний.

=1,2; =0,52; =0,28; =0,15.

Суммарные потери давления в местных сопротивлениях при последова-тельном их соединении определяются как сумма потерь давления в отдельных сопротивлениях:

=(21,2+40,52+30,28+40,15) =0,022 .

=(11,2+50,52+40,28+30,15) .

5 ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ

Гидравлическая аппаратура выбирается из справочника [3] при соблюдении следующих условий:

где и - соответственно номинальное паспортное давление гидроаппа-рата и расчетный перепад давления на исполнительном органе привода;

и - соответственно номинальный паспортный объемный расход гидроаппарата и расчетный максимальный расход на входе в исполнительный орган привода.

При выборе гидроаппаратуры можно воспользуемся таблицами 5.1 … 5.10 метод. указаний.

Для выбранного типоразмера гидроаппарата определяется действительная потеря давления при прохождении расчетного расхода через гидроаппарат:

где - паспортное значение потери давления при проходе через гидроап-парат номинального паспортного расхода;

- действительное значение расхода, проходящего через гидроаппарат.

1. Предохранительный клапан ПКПД20-20, имеющий техническую харак-теристику:

номинальное давление - 2010¬6 >6,3106 ;

номинальный расход – 16,710-4 >1010-4 ;

потеря давления – 0,3106 ;

объемный расход утечек – 2,510-6 ;

диаметр условного прохода – 0,02м;

масса – 7,8кг.

Потеря давления жидкости