- •Предисловие
- •Основы машиностроительной гидравлики
- •Насосы и гидравлические двигатели в гидросистемных приводах
- •Аппаратура управление и оборудование гидроприводов
- •Методы регулирования и основы расчета гидроприводов
- •Пневматический привод – пневмопривод
- •Объем аудиторной нагрузки и виды контроля для студентов очно-заочной формы обучения (46 часов)
- •Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения
- •Темы практических занятий
- •Перечень лабораторных работ
- •Библиографический список
- •3. Методические указания к изучению дисциплины
- •Введение
- •Общие сведения о гидравлических приводах
- •Основы машиностроительной гидравлики
- •Вопросы для самопроверки
- •Насосы и гидравлические двигатели в гидрообъемных приводах
- •Аппаратура управления и оборудования гидроприводов
- •Методы регулирования и основы расчета гидроприводов
- •Задание Задача 1
- •Указания
- •Задача 2
- •Указания
Указания
В гидроприводах с закрытой циркуляцией жидкости подача насоса Qн и расход в гидромоторе с учетом объемных потерь равны
Qн=Qгм, (1)
где Qн=qнnн∙ηобн∙ηобгм (2)
Qгм=qгмnгм (3)
С учетом параметра регулирования насоса из уравнений (1), (2), и (3) определяются минимальное (nгм)min при ε=0,3 и максимальное (nгм)мах при ε=1 значения числа оборотов гидромотора.
Давление р в напорной линии 4, развиваемое насосом, равно давлению в гидромоторе ргм
р=ргм (4)
Давление ргм определяется из уравнения момента нагрузки М
, (5)
где ηмехгм=0,9 – механический КПД гидромотора
Эффективная (гидравлическая мощность) насоса равна
N=p∙Qн (6)
Потребляемая мощность насоса равна
Nп= (7)
где ηмехн=0,9 – механический КПД насоса
Расчеты величин р, N и Nп выполнить при параметре регулирования насосом εн=1.
Задача 2
Определить скорость перемещения поршня в пневмоприводе под нагрузкой Р.
Заданы: диаметр поршня 4 – D, длина трубопровода (рис.2) – l, его внутренний диаметр d, коэффициент пневмораспределителя 3 – ζ. Давление в ресивере 1 – р0, давление в штоковой полости 5 пневмоцилиндра принять равным атмосферному. Температура воздуха в ресивере, пневмоцилиндре и окружающей среде – 200С.
Рис. 2 Схема пневмопривода
Варианты и исходные данные приводятся в таблице 4.
Таблица 4
Параметры |
Варианты и исходные данные |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Последняя цифра шифра |
||||||||||
Р0, МПа |
0,6 |
0,65 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,45 |
0,50 |
0,55 |
D, мм |
80 |
70 |
100 |
90 |
85 |
90 |
70 |
100 |
105 |
90 |
Р, кН |
0,16 |
0,15 |
0,25 |
0,20 |
0,22 |
0,25 |
0,16 |
0,18 |
0,19 |
0,21 |
|
||||||||||
l, м |
6,2 |
6,4 |
6,0 |
5,8 |
5,6 |
6,1 |
5,9 |
5,8 |
6,0 |
6,2 |
d, мм |
10 |
10 |
10 |
8 |
8 |
12 |
10 |
12 |
12 |
12 |
ζ |
13 |
15 |
11 |
10 |
9 |
12 |
10 |
14 |
13 |
11 |
Указания
Воспользуемся методикой расчета пневмопривода, изложенной в учебном пособии [1] в п.65.
Скорость установившегося движения поршня vп определяется по величине массового расхода воздуха G, поступающего в пневмоцилиндр, и рабочей площади поршня Sп, м/с:
, (8)
где ρ – плотность воздуха в поршневой полости;
Sп – площадь сечения поршня, м2
(9)
Для определения массового расхода G используется зависимость Сен-Венана-Вантцеля [1], кг/с
G= , (10)
где y= - относительное давление, (11)
вычисленное по абсолютным давлениям в ресивере (р0)абс и в поршневой полости гидроцилиндра рабс;
μс – коэффициент расхода подводящего трубопровода;
n – показатель степени в уравнении политропного процесса (среднее значение для воздуха n=1,35).
В формуле (10) неизвестные величины y, μс и ρ0 определяются в следующем порядке. Вычисляется по формуле (9) площадь поршня Sп.
Определяется давление (р0)абс и рабс, Н/м2
(р0)абс=р0+ратм;
Рабс= , (12)
где ратм – атмосферное давление (среднее значение ратм=105Па).
По формуле (11) находится значение y, которое необходимо сопоставить с критическим значением yк, соответствующим переходу от подкритической области истечения воздуха в пневмоцилиндр при заполнении поршневой полости к надкритической области.
Для определения yк предварительно рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода ζс
, (13)
где ζвых – коэффициент сопротивления в выходном отверстии ресивера (ζвых=0,5);
ζвх – коэффициент сопротивления во входном отверстии цилиндра (ζвх=1);
λ – коэффициент гидравлического трения трубопровода, рассчитываемый
для квадратичной области сопротивления по формуле Прандтля
, (14)
В формуле (14) значение эквивалентной шероховатости ∆ принять ∆=0,05мм.
По графику зависимости yк=f(ζс), представленному на рис.3, взятому из [1], определяется значение yк и сопоставляется с вычисленным значением y.
Если у>yк, то область истечения подкритическая. При этом в формулу (10) подставляется значение у.
Если у<ук, то область истечения надкритическая. И тогда в формулу (10) подставляется значение у=ук.
Рис. 3
Для определения коэффициента расхода μс, величина которого зависит от величины относительного давления у и коэффициента сопротивления ζс, следует воспользоваться графиком μ=f(y,ζc), представленному на рис.4, взятому из работы [1].
Для определения плотности воздуха в ресивере ρ0 воспользуемся уравнением Клапейрона-Менделеева, кг/м3
, (15)
где R=290 Дж/кг∙ºК – газовая постоянная,
Т0 – температура в ресивере в оК.
Рис. 4
После определения расхода G по формуле (10) следует уточнить область гидравлического сопротивления трубопровода. Для этого определяется число Рейнольдса:
, (16)
где µ - динамический коэффициент вязкости воздуха в трубопроводе, определяемый в зависимости от температуры Т по формуле. Па·с
, (17)
где µ0=1,68·10-5 Па·с соответствует температуре Т0=293 оК, Т1= Т0·yn-1/n, оК – температура воздуха в трубопроводе.
Вычисленное значение Rе сопоставляется со вторым предельным числом Рейнольдса
. (18)