РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК ПОВОРОТНИХ ДВИГУНІВ І ГІДРОМОТОРІВ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
До практичних робіт
по дисципліні "ОСНОВИ ТЕОРІЇ ГІДРОПРИВОДУ"
Для студентів спеціальності
6.090209 "Гідравлічні і пневматичні машини"
Денної і заочної форм навчання
Суми 2011
РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК ГІДРАВЛІЧНИХ ЦИЛІНДРІВ
Мета заняття– навчитись проводити елементарні розрахунки при визначенні характеристик поршневих гідроциліндрів.
Загальні відомості про гідравлічні двигуни
Гідравлічним об’ємним двигуном називається енергетична машина, призначена для перетворення гідравлічної енергії рідини у механічну енергію твердого тіла в процесі поперемінного заповнення рідиною робочих камер та витіснення її із цих камер.
Гідроциліндри
Гідроциліндром називається гідравлічний об’ємний двигун, в якому вихідна ланка рухається лінійно, зворотно-поступально.
Гідроциліндри застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити лінійні переміщення робочого органу машин (в механізмах подач верстатів, у приводах роботів, допоміжних та транспортних пристроїв, у механізмах переміщення робочих органів будівельних машин та ін.), у механізмах затиску та фіксації робочих органів машин.
Поршневі гідроциліндри
   |
Основними параметрами поршневого гідроциліндра (рис. 1.1) є діаметр поршня dп, діаметр штока dш та хід штока l. Оскільки гідроциліндр – це гідравлічний двигун, то він повинен перетворювати гідравлічну енергію робочої рідини в механічну енергію поступального руху штока. Теоретичне зусилля, яке розвиває гідроциліндр, визначається по формулі
|
|
|
 ,
| (1.1) |
де p1, p2 – тиск у порожнинах гідроциліндра; S1, S2 – площі поршня, на які діє тиск.
Площі поршня визначаються за формулами
| (1.2) |
Дійсне зусилля Pд буде меншим від теоретичного за рахунок втрат механічної енергії, які зумовлюють зменшення зусилля на величину ΔPм
 .
| (1.3) |
Механічні втрати в гідроциліндрі складаються з втрат при відносному ковзанню деталей (пари поршень–циліндр, ущільнення штока).
Механічні втрати в гідроциліндрах характеризуються механічним ККД ηц.м.
Механічний ККД гідроциліндра – це відношення дійсного зусилля до теоретичного. Механічний ККД гідроциліндра визначається за формулою
 .
| (1.4) |
Дійсне зусилля визначається по формулі
 .
| (1.5) |
Теоретична швидкість руху vт штока гідроциліндра визначається за формулою
| (1.6) |
де 
– витрати рідини в порожнині гідроциліндра.
Дійсна швидкість руху vд штока завжди буде менша за теоретичну за рахунок непродуктивних об’ємних втрат рідини ΣΔQоб через ущільнення, які зумовлюють зменшення швидкості на величину 
|
|
|
Непродуктивні об’ємні втрати рідини в гідроциліндрах враховуються об’ємним ККД ηоб та відносними об’ємними втратами εоб.
Об’ємний ККД гідроциліндра – це відношення дійсної швидкості до теоретичної. Об’ємний ККД гідроциліндра визначається за формулою
 .
| (1.7) |
Відносні об’ємні втрати – це відношення непродуктивних об’ємних витрат рідини до теоретично необхідних
 .
| (1.8) |
Об’ємний ККД та відносні об’ємні втрати зв’язані між собою залежністю
 .
| (1.9) |
Дійсна швидкість руху штока гідроциліндра визначається за формулами
 ,
| (1.10) |
з урахуванням об’ємного ККД гідроциліндра, або
 ,
| (1.11) |
з урахуванням відносних об’ємних втрат.
З формул (1.5, 1.10, 1.11) видно, що характеристики гідроциліндра при висуванні та втягуванні штока несиметричні. При висуванні штока гідроциліндр розвиває більше зусилля, ніж при втягуванні при одному й тому ж перепаді тисків 
, але рухається з меншою швидкістю при одних і тих же витратах рідини Qд в робочій порожнині.
Для гідроциліндрів з двостороннім штоком (рис. 1.2) 
, тому його характеристики симетричні. Швидкість руху штока гідроциліндра визначається за формулами (1.10, 1.11), а формула (1.5) для визначення зусилля спрощується
|
|
|
 ,
| (1.12) |
Задачі
Задача 1.1. Визначити зусилля 
, яке розвиває шток гідроциліндра (рис. 1.3) Діаметр поршня 
, діаметр штоку 
, тиск 
, 
приведені в табл. 1.1. Прийняти 
.
Задача 1.2. Визначити зусилля 
, яке розвиває шток гідроциліндра (рис 1.4). Діаметр поршня 
, діаметр штоку , тиск , приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.3. Визначити зусилля 
, яке розвиває шток гідроциліндра (рис. 1.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск , приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.4. Визначити зусилля , яке розвиває шток гідроциліндра (рис. 1.6). Діаметр поршня , діаметр штоку 
, тиск приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Таблиця 1.1.
| Вар | Діаметр, мм | Тиск, МПа | Сила, кН | ||||
|
|
| 
|
|
|
|
| |
| 1 | 25 | 20 | 17.68 | 32 | 2 | 14 | 4 |
| 2 | 32 | 25 | 22.63 | 32 | 2 | 20 | 8 |
| 3 | 40 | 32 | 28.28 | 32 | 2 | 30 | 12 |
| 4 | 50 | 40 | 35.36 | 32 | 2 | 50 | 18 |
| 5 | 63 | 50 | 44.55 | 32 | 2 | 80 | 30 |
| 6 | 80 | 63 | 56.57 | 32 | 2 | 125 | 50 |
| 7 | 100 | 70 | 70.71 | 32 | 2 | 200 | 100 |
| 8 | 125 | 80 | 88.39 | 32 | 2 | 200 | 200 |
| 9 | 140 | 100 | 98.99 | 32 | 2 | 400 | 200 |
| 10 | 160 | 100 | 113.14 | 32 | 2 | 500 | 320 |
Задача 1.5. Визначити тиск 
в гідроциліндрі (рис. 1.3). Діаметр поршня , діаметр штоку 
, тиск 
та зусилля 
приведені в табл. 1.1. Прийняти 
.
|
|
|
Задача 1.6. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.4). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск 
та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.7. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.8. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.6). Діаметр поршня , діаметр штоку та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.9. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.3). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.10. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.4). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.11. Визначити тиск в гідроциліндрі (рис. 1.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , тиск та зусилля приведені в табл. 1.1. Прийняти .
Задача 1.12. Визначити швидкість штоку 
гідроциліндра (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати 
приведені в табл. 1.2. Прийняти 
.
Задача 1.13 Визначити швидкість штоку гідроциліндра (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати 
приведені в табл. 1.2. Прийняти 
.
Задача 1.14. Визначити швидкість штоку гідроциліндра (рис. 1.8). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.15. Визначити швидкість штоку гідроциліндра (рис. 1.9). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.16. Визначити швидкість штоку гідроциліндра (рис. 1.10). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.17. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість штоку 
приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.18. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість штоку приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.19. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.8). Діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість штоку 
приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.20. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.9). Діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість штоку 
приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Таблиця 1.2.
| Вар | Діаметр, мм | Витрати, дм3/хв | Швидкість, мм/с | |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 1 | 25 | 20 | 17.68 | 5 | 2 | 140.00 | 280.00 | 175.00 |
| 2 | 32 | 25 | 22.63 | 8 | 2 | 130.00 | 260.00 | 162.50 |
| 3 | 40 | 32 | 28.28 | 10 | 4 | 120.00 | 240.00 | 150.00 |
| 4 | 50 | 40 | 35.36 | 12.5 | 4 | 110.00 | 220.00 | 137.50 |
| 5 | 63 | 50 | 44.55 | 16 | 10 | 100.00 | 200.00 | 125.00 |
| 6 | 80 | 63 | 56.57 | 25 | 10 | 90.00 | 180.00 | 112.50 |
| 7 | 100 | 70 | 70.71 | 32 | 16 | 80.00 | 160.00 | 100.00 |
| 8 | 125 | 80 | 88.39 | 63 | 25 | 70.00 | 140.00 | 87.50 |
| 9 | 140 | 100 | 98.99 | 80 | 50 | 60.00 | 120.00 | 75.00 |
| 10 | 160 | 100 | 113.14 | 80 | 63 | 50.00 | 100.00 | 62.50 |
Задача 1.21. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.10). Діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість штоку 
приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.22. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Задача 1.23. Визначити витрати у гідроциліндрі (рис. 1.7). Діаметр поршня , діаметр штоку , витрати приведені в табл. 1.2. Прийняти .
Контрольні питання
1. Що називається гідравлічним об’ємним двигуном?
2. Що називається гідроциліндром?
3. Де застосовуються гідроциліндри?
4. Основні параметри поршневого гідроциліндра.
5. Як визначається теоретичне зусилля, яке розвиває гідроциліндр з одностороннім штоком?
6. Як визначається теоретичне зусилля, яке розвиває гідроциліндр з двохстороннім штоком?
7. Як визначається дійсне зусилля, яке розвиває гідроциліндр з одностороннім штоком?
8. Як визначається дійсне зусилля, яке розвиває гідроциліндр з двохстороннім штоком?
9. Чому дійсне зусилля, яке розвиває гідроциліндр, менше за теоретичне?
10. Як враховуються механічні втрати в гідроциліндрі?
11. Що називається механічним к.к.д. гідроциліндра?
12. Як визначається механічний к.к.д. гідроциліндра?
13. Як визначається теоретична швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в поршневу порожнину?
14. Як визначається теоретична швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в штокову порожнину?
15. Як визначається дійсна швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в поршневу порожнину, якщо відомий об’ємний к.к.д.?
16. Як визначається дійсна швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в поршневу порожнину, якщо відомі відносні об’ємні втрати?
17. Як визначається дійсна швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в штокову порожнину, якщо відомий об’ємний к.к.д.?
18. Як визначається дійсна швидкість штоку гідроциліндра з одностороннім штоком при подачі рідини в штокову порожнину, якщо відомі відносні об’ємні втрати?
19. Чому дійсна швидкість штоку гідроциліндра відрізняється від теоретичної?
20. Як враховуються об’ємні втрати?
21. Що називається об’ємним к.к.д. гідроциліндра?
22. Як визначається об’ємний к.к.д. гідроциліндра?
23. Що називається відносними об’ємними втратами?
24. Як визначаються відносні об’ємні втрати?
25. Чому гідроциліндр з одностороннім штоком має несиметричні характеристики?
26. Який гідроциліндр має симетричні характеристики і чому?
РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК ПОВОРОТНИХ ДВИГУНІВ І ГІДРОМОТОРІВ
Мета заняття– навчитись проводити елементарні розрахунки при визначенні характеристик моментних та рейково-поршневих гідроциліндрів і гідромоторів.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!