Гидродомкрат с ручным приводом

                      МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Сургутский институт нефти и газа (филиал)

 

 

                                                                    Кафедра: Эксплуатация транспортно-    

                                              технологических машин

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Гидравлические и пневматические системы»

Тема: «Гидродомкрат с ручным приводом»

                                                                   

 

                                                          Выполнил: студент АТХзс-10

                                 

                                                                  Принял: : доцент, канд. техн. наук                         

                                 Некрасов В.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Сургут 2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                                                             3

1. Объёмный гидропривод                                                                                4

1.1 Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом                        4

1.2 Работа гидродомкрата с ручным приводом,

       основные параметры  объёмного гидропривода                                       5

2. Расчет  гидродомкрата с ручным приводом                                                 8

2.1 Задание  – исходные данные                                                                       8       

2.2 Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД                     8

2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД                     12

2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата  при изменении механического передаточного числа        15

2.5 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного числа     16

Заключение                                                                                                       17

Список литературы                                                                                          18

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольной работы – закрепить знания в области гидропривода, приобрести навыки расчетов механических и гидравлических устройств, ощутить взаимосвязи между элементами этих устройств, рассчитать гидродомкрат с ручным приводом с учетом основных параметров объёмного гидропривода: рабочий объём, подача, давление, мощность, коэффициент полезного действия и т.д.

При выполнении контрольной работы недостаточно простого выполнения математических действий, необходимо внимательно контролировать проставляемые в формулы физические значения, их величины и размерности, последовательность расчетов, анализировать  полученные результаты.

Все познаётся в сравнении.

Учебная дисциплина «Гидравлические и пневматические системы» основана на курсах: «Устройство  автомобилей», «Основы конструкции  ТТМ», «Гидравлика» и создает основу для изучения следующих специальных  дисциплин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД

 

1.1.Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом

 

Гидродомкрат предназначен для подъёма грузов, с последующей их фиксацией в поднятом состоянии с помощью различных упоров для обеспечения безопасности при выполнении ремонтных работ и технического обслуживания транспортно-технологических машин, а также других машин и оборудования.

Гидродомкрат с ручным приводом (рис. 1) состоит из рычага 1 ручного привода, плунжера 2 объемного насоса, поршня 3 гидравлического двигателя поступательного движения, масляного бака 4.

 

 

Рис.1. Схема  гидродомкрата с ручным приводом

1 – рычаг  ручного привода, 2 – плунжер гидронасоса, 3 – поршень гидродвигателя, 4 – масляный бак, 5 – гидроцилиндр насоса, 6 – гидроцилиндр двигателя, 7 - всасывающая магистраль, 8 – напорная (нагнетательная) магистраль, 9 – дополнительная магистраль слива, 10 и 11 – обратные клапаны, 12 – запорный вентиль,    13 – серьга рычага.

 

Плунжер 2 установлен в гидроцилиндре 5 насоса, а поршень 3 в гидроцилиндре 6 двигателя. Масляный бак 4 и гидроцилиндры 5 и 6 объединены трубопроводами 7, 8 и 9, которые называются гидролиниями. На гидролиниях 7 и 8 установлены обратные клапаны 10 и 11, которые выполняют функцию распределителей потока и обеспечивают непрерывность действия насоса 2 домкрата. Клапан 10 пропускает рабочую жидкость по трубопроводу 8 только в направлении от цилиндра 5 к полости цилиндра 6, а клапан 11 – по трубопроводу 7 от бака 4 к цилиндру 5.

Полость цилиндра 6 соединена дополнительной гидролинией 9 с баком 4. В гидролинии 9 установлен запорный вентиль 12, который перекрывает эту линию при работе насоса. Гидролиния 7, соединяющая бак 4 с насосом 2, называется всасывающей, а гидролиния 8, соединяющая насос 2 с гидродвигателем 3 – напорной. Рычаг 1 соединен с плунжером 2 серьгой 13, обеспечивающей их совместную работу без защемления.

 

Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные  параметры объёмного гидропривода

 

Оъёмный гидропривод – это совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубоприводов) и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Принцип действия объёмного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля – давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точка этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Гидравлические  машины служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию (гидравлические двигатели – гидромоторы, которых может быть несколько).

Гидроаппаратура – это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители – устройства для изменения направления потока жидкости.

Вспомогательные устройства – это так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие её качество и состояние. К ним относятся различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы.

Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

Принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении и опорожнении ограниченных пространств (рабочих камер), периодически сообщающихся с местами входа и выхода рабочей жидкости.

При перемещении  рукоятки рычага 1 вверх серьга 13 поднимает плунжер 2 в гидроцилиндре насоса 5. Рабочая жидкость из бака 4 по всасывающей магистрали 7 и обратному клапану 11 поступает в подплунжерное пространство. Обратный клапан 10 напорной магистрали 8 в это время закрыт.

Если приложить  силу F₁ к наконечнику рычага 1, то серьга 13 передаст усилие F₂ на плунжер 2. Рабочая жидкость под давлением p₂ преодолевает сопротивление обратного клапана 10 и по нагнетательному каналу 8 поступает в гидроцилиндр двигателя 6. Обратный клапан 11 и запорный вентиль 12 в это время закрыты.

Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 5 и 6 будет одинаковым и равным 

 

р = F₂/S₂ = F₃/S₃,

 

где S₂ и S₃ – площади поршней цилиндров 5 и 6.

Совершая  неоднократные движения рычагом 1 на величину h₁, перемещаем плунжер 2 на величину h₂, перекачиваем рабочую жидкость из бака 4 в цилиндр гидродвигателя 6, где, преодолевая силу F₃, перемещаем поршень 3 на величину h₃.

Если открыть  запорный клапан 12, то рабочая жидкость по дополнительной магистрали 9 перетекает из цилиндра гидродвигателя 6 в масляный бак 4.

При ходе плунжера 2 насоса из одного крайнего положения в другое объем жидкости в цилиндре 5 изменяется на величину

q₂ = h₂ S₂;

где  h₂ - ход плунжера 2, S₂ - площадь гидроцилиндра 5 насоса.

 Этот  объем определяет  теоретическую подачу насоса за один рабочий ход и называется рабочим объёмом.

В насосах, где  входное звено совершает не возвратно-поступательное, а непрерывное вращательное движение, рабочим объемом гидромотора называют подачу за один оборот вала.

Рабочий объем насоса служит его основным параметром и указывается в технической характеристике. Он измеряется в дм³ (литрах) или см³, обозначается q.

 

q = h₂ (p d₂²) / 4 = h₃ (p d₃²) / 4;      (1)

  h₂ d₂² = h₃ d₃² ;  V₂ d₂² = V₃ d₃²;      (2)

  h₂ / h₃ = d₃² / d₂²  = V₂ /V₃ ;                (3)

 

где d₂, d₃ – соответственно диаметр плунжера 2 и диаметр поршня 3; V₂, V₃ – скорость плунжера и поршня; h₃ – ход поршня 3.

 

Для гидроприводов  подобного типа хода плунжера насоса и поршня исполнительного цилиндра обратно пропорциональны квадратам диаметров их цилиндров (плунжеров, поршней) или рабочим площадям. Скорость плунжеров (поршней) также обратно пропорциональна их рабочим площадям, так как их перемещения происходят в одно и то же время.

Произведение  рабочего объема «q» на число рабочих ходов или оборотов входного вала насоса «n» в единицу времени есть теоретическая подача насоса, она измеряется в дм³/с или л/мин и служит одним из основных параметров гидропривода, так как определяет скорость исполнительных механизмов, она обозначается Q.

Q = q n = V₂ S₂ = V₃ S₃.   (4)

 

К основным параметрам также относится рабочее давление жидкости «р», оно указывается в технической характеристике.

 

р = F / S;  F_{2 =} p S₂;   F₃ = p S₃;                   (5)

F₃ / F₂ = (p S₃) / (p S₂) = d₃² / d₂² = (d₃ / d₂)². (6)

 

Т.е. сила F₃ во столько раз больше силы F₂ , во сколько площадь поршня 3 гидродвигателя больше площади плунжера 2 насоса или отношения диаметров поршня и плунжера в квадрате.                               

Сопоставив  соотношения (6) и (3), получим

                    

F₃ / F₂ = h₂ / h₃  = (d₃ / d₂) ² = U_г.   (7)

 

Это соотношение  обратной пропорциональности представляет собой гидравлическое передаточное число U_Г = (d₃ / d₂) ² гидропривода с гидродвигателем поступательного движения. Оно аналогично механическому передаточному числу U_М = l₁ / l₂  простого рычага. Если к длинному концу рычага 1 приложить силу F₁, то этим рычагом можно преодолеть силу F₂, во столько раз большую силы F₁, во сколько раз короткое плечо рычага l₂ меньше длинного l₁. А путь (ход плунжера) h₂ во столько раз меньше пути h₁, во сколько раз короткое плечо рычага меньше длинного. Это правило рычага представляется также в виде обратной пропорциональности, т.е.

F₂ / F₁ = h ₁ / h ₂ = l₁ / l₂ = U_М.   (8)

 

Механические  потери складываются из потерь на трение в подшипниках, сальниках (уплотнениях), поршней и т.п. о жидкость; они учитываются механическим КПД. Механический КПД выражает влияние потерь на трение в механизме на эффективность его работы и для гидродомкрата с ручным приводом (без учета потерь поршня 3 гидродвигателя) равен

 

h_м = N₂ / N₁;      (9)

 

где N₁ = F₁ V₁ ;  N₂ = F₂ V₂ = p₂ Q₂  - соответственно мощность на рукоятке рычага 1 и на плунжере 2 гидронасоса.

 

  Объемные потери оцениваются объемным КПД и определяются утечками жидкости из напорной полости через зазоры между рабочим органом и корпусом гидромашины. Для большинства поршневых насосов h_о = 0,85 – 0,98.

Гидравлические  потери возникают в рабочих органах гидромашины и представляют разность между теоретическим и действительным давлением жидкости. Гидравлические потери оцениваются гидравлическим КПД. Гидравлические КПД, определяемые потерями напора в клапанах, находятся в пределах h_г = 0,8 – 0,9.