Расчет давлений в неподвижной жидкости
Государственное учреждение
Высшего профессионального образования
«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Транспортные и технологические машины»
ГИДРАВЛИКА, ГИДРОМАШИНЫ И ГИДРОПРИВОД
Методические рекомендации к практическим занятиям
для студентов специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»
и направления подготовки 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», профиль «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»
Могилев 2016
УДК 532:62-82
ББК 30.123:34.447
Г 46
Рекомендовано к изданию
Учебно-методическим отделом
«Белорусско-Российского университета»
Одобрено кафедрой СДПТМиО «24» мая 2016 г., протокол № 10
Составитель: докт. техн. наук, проф. Е.И. Берестов
Рецензент: канд. техн. наук А.Е. Науменко
Предназначены для выполнения практических занятий студентами специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и направления и 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», профиль «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».
Учебно-методическое издание
ГИДРАВЛИКА, ГИДРОМАШИНЫ И ГИДРОПРИВОД
Ответственный за выпуск И. В. Лесковец
Технический редактор С. Н. Кросовская
|
|
|
Компьютерная верстка Н. П. Полевничая
Подписано в печать . Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Печать трафаретная. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж экз. Заказ №
Издатель и полиграфическое исполнение
Государственное учреждение высшего профессионального образования
«Белорусско-Российский университет».
Свидетельство о государственной регистрации издателя,
изготовителя, распространителя печатных изданий
№ 1/156 от 24.01.2014.
Пр. Мира, 43, 212000, Могилев.
© ГУВПО «Белорусско-Российский
университет», 2016
Содержание
| Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 4 |
| 1. Графическое изображение гидрооборудования на схемах . . . . . . . . | 5 |
| 2. Расчет давлений в неподвижной жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 13 |
| 3. Расчет параметров и режима движения жидкости . . . . . . . . . . . . . . | 16 |
| 4. Расчет и выбор гидродвигателей и насосов по силовым и скоростным параметрам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 19 |
| 5. Расчет потерь давлений в гидросистеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 22 |
| 6. Проверочный расчет гидродвигателей, расчет мощности и КПД гидропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 25 |
| 7. Обеспечение работоспособности гидросистем мобильных машин . | 27 |
| 8. Изучение типовых гидросистем мобильных машин . . . . . . . . . . . . . | 33 |
| 9. Тепловой расчет гидропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 37 |
| 10 Гидроприводы с пропорциональным управлением . . . . . . . . . . . . . | 40 |
| Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 44 |
| Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 45 |
|
|
|
Введение
В конструкциях мобильных машин в настоящее время доминирующее положение занял гидропривод, используемый для приведения в действие рабочих органов, вспомогательных устройств и, в некоторых случаях, хода. Гидропривод открывает широкие возможности для автоматизации, контроля и оптимизации рабочих процессов, что в целом в значительной степени облегчает работу оператора, снижает его утомляемость, повышает производительность машины. Гидропривод легко поддается модернизации, состоит в основном из унифицированных деталей, серийно выпускаемых специализированными заводами, и имеет достаточную долговечность.
|
|
|
В методических рекомендациях излагаются основные теоретические положения, используемые для расчета гидропривода строительных, дорожных и других мобильных машин, и содержатся задачи для решения. Методические указания составлены применительно к требованиям рабочих программ по дисциплине «Гидравлика, гидромашины и гидропривод» для студентов специальности 1-36 11 01 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и направления подготовки 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», профиль «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».
Для лучшего усвоения материала при решении задач необходимо ознакомиться с теоретическими положениями и подвергнуть каждую задачу тщательному изучению, определяя влияние входящих в нее факторов на конечный результат.
Графическое изображение гидрооборудования на схемах
Изображение гидропривода с помощью условных обозначений называется принципиальной схемой. Схема принципиальная - схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия (ГОСТ 2.701-2008. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению).
|
|
|
Схемами принципиальными пользуются для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, контроле и ремонте. Они служат основанием для разработки других конструкторских документов, например, схем соединений (монтажных) и чертежей.
Элементы гидропривода изображаются на схемах в положении “на складе”, то есть в том положении, в котором они находятся при хранении (ГОСТ 2.704-2011. ЕСКД. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем).
Условные графические обозначения приведены в ГОСТах:
- ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения;
- ГОСТ 2.780-96. ЕСКД. О бозначения условные графические. Кондиционеры рабочей среды, емкости гидравлические и пневматические;
- ГОСТ 2.781-96. ЕСКД. О бозначения условные графические. Аппараты гидравлические и пневматические, устройства управления и приборы контрольно-измерительные;
- ГОСТ 2.782-96. ЕСКД. О бозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические;
- ГОСТ 2.784-96. ЕСКД. О бозначения условные графические. Элементы трубопроводов.
Каждый элемент или устройство, входящие в изделие и изображенные на схеме, должны иметь буквенно-цифровое позиционное обозначение, состоящее из буквенного обозначения и порядкового номера, проставленного после буквенного обозначения. Буквенное обозначение должно представлять собой сокращенное наименование элемента, составленное из его начальных или характерных букв, например клапан - К, дроссель - ДР.
Буквенные позиционные обозначения наиболее распространенных элементов приведены в таблице 1.1. При отсутствии буквенных обозначений в стандартах или в иных нормативных документах на поле схемы должны быть приведены соответствующие пояснения.
Наиболее распространенные условные графические обозначения приведены в таблицах 1.2 - 1.5.
Таблица 1.1 - Буквенные обозначения основных элементов по ГОСТ 2.704-2011
| Аппарат теплообменный | AT |
| Вентиль | ВН |
| Влагоотделитель | ВД |
| Гидроаккумулятор (пневмоаккумулятор) | АК |
| Гидроаппарат золотниковый | РЗ |
| Гидроаппарат клапанный | РК |
| Гидробак | Б |
| Гидродвигатель поворотный | Д |
| Гидродроссель | ДР |
| Гидрозамок | ЗМ |
| Гидроклапан | К |
| Гидроклапан выдержки времени | КB |
| Гидроклапан давления | КД |
| Гидроклапан обратный | КО |
| Гидроклапан предохранительный | КП |
| Гидроклапан редукционный | КР |
| Гидромотор | М |
| Гидрораспределитель | Р |
| Гидроусилитель | УС |
| Гидроцилиндр | Ц |
| Делитель потока | ДП |
| Манометр | МН |
| Насос | Н |
| Насос аксиально-поршневой | НА |
| Насос-мотор | НМ |
| Насос пластинчатый | НП |
| Насос радиально-поршневой | HP |
| Регулятор потока | РП |
| Реле давления | РД |
| Термометр | Т |
| Устройство (общее обозначение) | А |
| Устройство воздухоспускное | УВ |
| Фильтр | Ф |
Таблица 1.2 - Обозначения условные графические по ГОСТ 2.780-96
| Наименование | Обозначение |
| Фильтр | 
|
| Охладитель без указания линий подвода и отвода окружающей среды | 
|
| Гидробак под атмосферным давлением и с давлением выше атмосферного |  
|
| Аккумулятор пневмогидравлический | 
|
Таблица 1.3 - Обозначения условные графические по ГОСТ 2.781-96
| Наименование | Обозначение |
| Обозначение элементов мускульного и механического управления по ГОСТ 2.721 | |
| Электромагнитное управление c одной обмоткой одностороннего действия и с двумя противодействующими обмотками в одном узле, двухстороннего действия |  
|
| Управление подводом или сбросом давления с внутренней линией управления (канал управления находится внутри аппарата) и с наружной линией управления (канал управления находится снаружи аппарата) |  
|
| При параллельном управлении (ИЛИ) обозначения механизмов управления показывают рядом друг с другом (электромагнит или нажимная кнопка независимо воздействуют на аппарат), при последовательном управлении (И) обозначения показывают в линию (электромагнит приводит в действие пилот, который приводит в действие основной аппарат) |  
|
| Распределитель 4/3 (число основных линий /число позиций) с одноступенчатым пилотным управлением. Пилотная ступень. Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, пружинное центрирование, управление одним электромагнитом с двумя противоположными обмотками, с мускульным дублированием, наружным подводом потока управления. Основная ступень. Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, центрирование давлением и пружинное, срабатывает от сброса давления управления; линии управления в нейтральной позиции под давлением. На упрощенном обозначении отдельные треугольники показывают центрирующее давление |  
|
| Клапан обратный без пружины (открыт, если давление на входе выше давления на выходе) и с пружиной (открыт, если давление на входе выше давления на выходе плюс давление пружины) |  
 
|
| Гидрозамок односторонний и двухсторонний |  
 
|
| Клапан «ИЛИ» (входная линия, соединенная с более высоким давлением, соединяется с выходом в то время как другая входная линия закрыта) |  
|
| Клапан напорный (предохранительный или переливной) прямого действия, прямого действия с электромагнитным управлением и непрямого действия - с обеспечением дистанционного управления |  
 
|
| Дроссель регулируемый |  
|
| Дроссель с обратным клапаном (со свободным проходом потока в одном направлении, но дросселированием потока в другом направлении) | 
|
| Вентиль | 
|
| Регулятор расхода двухлинейный |  
|
| Делитель потока (поток делится на две части, расходы которых находятся в установленном соотношении, стрелки обозначают стабилизацию расходов по давлению) | 
|
Таблица 1.4 - Обозначения условные графические по ГОСТ 2.782-96
| Наименование | Обозначение |
| Насос нерегулируемый с нереверсивным и реверсивным потоком |  
|
| Насос регулируемый с нереверсивным и реверсивным потоком |  
|
| Насос с одним направлением вращения регулируемый с ручным управлением и регулируемый по давлению, с регулируемой пружиной и дренажом |  
|
| Гидромотор нерегулируемый с нереверсивным и реверсивным потоком |  
|
| Поворотный гидродвигатель | 
|
| Насос-мотор нерегулируемый с одним и тем же направлением потока, с реверсивным направлением потока и с любым направлением потока |   
|
| Насос-мотор регулируемый с одним и тем же направлением потока, с реверсивным направлением потока и с любым направлением потока, с ручным управлением, наружным дренажом и двумя направлениями вращения |   
|
| Насос-мотор регулируемый, с двумя направлениями вращения, пружинным центрированием нуля рабочего объема, наружным управлением и дренажом (сигнал n вызывает перемещение в направлении N) | 
|
| Цилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком | 
|
| Цилиндр телескопический с односторонним выдвижением | 
|
| Цилиндр двухстороннего действия с постоянным торможением в конце хода со стороны поршня и с двух сторон |  
|
| Цилиндр двухстороннего действия с регулируемым торможением в конце хода со стороны поршня и с двух сторон и соотношением площадей 2:1 |   
|
| Насос ручной | 
|
| Насос шестеренный | 
|
| Насос пластинчатый | 
|
| Насос радиально-поршневой | 
|
| Насос аксиально-поршневой | 
|
Таблица 1.5 - Обозначения условные графические по ГОСТ 2.784-96
| Наименование | Обозначение |
| Трубопровод: - линии всасывания, напора, слива; - линии управления, дренажа, выпуска воздуха, отвода конденсата |
|
| Соединение трубопроводов | 
|
| Пересечение трубопроводов без соединения | 
|
| Трубопровод гибкий, шланг | 
|
| Поворотное соединение: - однолинейное; - трехлинейное |  
|
| Быстроразъемное соединение с запорным элементом (соединенное и разъединенное) | 
|
На рисунке 1.1 изображен реальный гидропривод, а на рисунке 1.2 – его схема гидравлическая принципиальная.
I – при нейтральной позиции золотника распределителя; II – при подаче жидкости в поршневую полость гидроцилиндра; III - при подаче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра; IV – при плавающем положении гидроцилиндра
Рисунок 1.1 – Гидропривод цилиндра
Рисунок 1.2 – Схема гидравлическая принципиальная
Порядок выполнения работы
Изучаются условные графические и буквенные обозначения элементов гидропривода.
В отчете приводятся условные обозначения и схема гидравлическая принципиальная, изображенная на рисунке 1.2. С помощью преподавателя изучается работа этой схемы, и указываются ее недостатки.
Расчет давлений в неподвижной жидкости
Давление является одной из самых важных величин в гидравлике. Под давлением понимается сила, действующая на единицу поверхности
,
где p - давление;
F – сила;
S – площадь.
В гидростатике рассматривается гидростатическое давление, которое обладает следующими свойствами:
- всегда направлено по нормали к поверхности;
- в любой точке жидкости одинаково во всех направлениях.
 |
Если давление определяется от абсолютного нуля, то оно называются абсолютным, если от условного нуля – избыточным (рисунок 1.1). За условный нуль принимается атмосферное давление. Если абсолютное давление меньше атмосферного, то возникает разрежение, и избыточное давление в этом случае называют вакуум.
Рисунок 1.1 – Схема для расчета давлений выше (А) и ниже (В) атмосферного
Основное уравнение гидростатики выражает гидростатическое давление в любой точке неподвижной жидкости, находящейся под действием только сил тяжести и внешних давлений и имеет вид (рисунок 1.2)
,
где p0 – внешнее давление на поверхность жидкости;
ρ – плотность жидкости;
g – гравитационное ускорение;
h – глубина погружения.
Рисунок 1.2 – Схема для расчета давления в точке внутри покоящейся жидкости
Давление в точке внутри покоящейся жидкости равно давлению на ее поверхности плюс давление от веса жидкости, находящейся выше точки.
Гидростатическое давление в любой точке неподвижной жидкости можно выразить через давление в любой другой точке (рисунок 1.3).
,
где p1 и p2 – давление в соответствующих точках жидкости;
h – глубина погружения одной точки относительно второй.
Рисунок 1.3 – Схема для расчета давления в точке внутри покоящейся жидкости, выраженного через давление в другой точке
Давление в точке покоящейся жидкости равно давлению в любой другой точке ± давление слоя жидкости, расположенного между глубиной погружения одной точки относительно другой.
Задача 1.
| Покоящийся при неподвижном поршне и открытый сверху и снизу сосуд массой 16 кг состоит из двух цилиндрических частей, внутренние диаметры которых равны D=0,5 м и d=0,3 м. Определить, какой минимальный объем W воды должен быть налит в верхнюю часть сосуда, чтобы сосуд всплыл над поршнем. Трением сосуда о поршень пренебречь. Ответ.W= 0,009 м3. |
Задача 2.
| Цилиндрический сосуд диаметром D=0,2 м и высотой а=0,4 м, заполненный водой, опирается на плунжер диаметром d=0,1 м. Определить показание манометра М и усилия в болтовых группах А и В, если вес верхней крышки сосуда G1=3 кН, вес цилиндрической части сосуда G2=1,5 кН, вес нижней крышки сосуда G3=1,2 кН. Ответ.М=738кПа; PA=20,2 кН; PВ=18,7 кН. |
Задача 3.
| Определить предварительное поджатие x пружины, нагружающей дифференциальный предохранительный клапан, необходимое для того, чтобы клапан открывался при давлении p=3 МПа. Диаметры поршней: D1=22 мм, D2=20 мм, а жесткость пружины С=8 Н/мм. Ответ.x=25 мм. |
Порядок выполнения работы
В отчете приводится теоретический материал, изученный на занятиях, и решения задач 1-3.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 499; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!