Вимоги до оформлення курсової роботи. Загальні вимоги до виконання курсової роботи

Загальні вимоги до виконання курсової роботи

В курсовій роботі студент повинен розкрити зміст теми, показати знання літературних джерел і нормативних актів. Зміст курсової роботи має відповідати робочому плану дисципліни і відображати суть теми та розглядається. Курсова робота повинна задовольняти такі вимоги:

- обсяг текстової частини визначається кількістю годин СРС, які виділяють для дисципліни на курсову роботу навчальним планом (зазвичай не перевищує 25-30 сторінок формату А4);

- графічна частина подається в тексті пояснювальної записки у вигляді відповідних рисунків та відповідно до індивідуального завдання виконується на окремих аркушах (загальним об'ємом до 1 аркушу А1 формату)

- у випадку повного збігання тем курсової роботи індивідуальне завдання має містити не лише різні числові вихідні дані, але й передбачати самостійне викладення студентом тексту пояснювальної записки з метою уникнення використання одного і того ж електронного варіанту.

Вимоги до оформлення курсової роботи

Загальні вимоги

Для підготовки тексту пояснювальної записки (ПЗ) застосовується редактор MS WORD for WINDOWS, з використання шрифту Times New Roman (Cyr), 14 пт., міжрядковий інтервал 1,5, поля зверху, зліва та знизу 25 мм, справа – 15 мм. Текст ПЗ друкується на принтері на одному боці стандартного аркушу формату А4 на білому папері одного сорту. Насиченість знаків повинна бути однаковою впродовж рядка, сторінки та всієї ПЗ. Терміни, поняття, положення, на які необхідно звернути увагу друкуються іншим шрифтом або врозрядку.

Розміри рисунків не повинні перевищувати розмір сторінки.

Всі сторінки ПЗ повинні бути пронумеровані, починаючи з 3 сторінки. Титульна сторінка та індивідуальне завдання не нумеруються. Порядковий номер сторінки друкується з правої сторони нижнього поля сторінки.

Формули

При використанні формул потрібно дотримуватись техніко-орфографічних правил.

Довгі та громіздкі формули розміщують на окремих рядках. Це стосується також і всіх нумерованих формул. Кілька коротких однотипних формул можна подати в одному рядку. Невеликі формули, що не мають самостійного значення розташовують безпосередньо по тексту.

Пояснення значень символів і числових коефіцієнтів треба подавати безпосередньо під формулою в тій послідовності, в якій вони дані у формулі. Значення кожного символу і числового коефіцієнта треба подавати з нового рядка. Перший рядок пояснення починається зі слова "де" без відступу. Рівняння і формули треба відділяти зверху і знизу одним пустим рядком.

Нумерувати слід лише ті формули на які є посилання в тексті. Порядкові номери позначають арабськими цифрами в круглих дужках, притиснутими до правого краю сторінки. Номер формули вкладається із номеру розділу і порядкового номеру формули; вони розділені крапкою. Допускається нумерація формул в межах всієї ПЗ. Номер, який не вміщується в рядку з формулою, переноситься у наступний, нижче формули. Номер групи формул розміщених на окремих рядках і об'єднаних фігурною дужкою (парантезом), ставиться справа від вістря парантеза, яке знаходиться в середині групи формул і звернене в сторону номера.

Формула входить до речення як його рівноправний елемент, тому в кінці формул і в тексті перед ними розділові знаки ставлять відповідно до правил пунктуації.

Побудова ПЗ

ПЗ повинна починатись з титульного листа, приклад оформлення якого наведено в додатку А. Після титульного листа розташовують індивідуальне завдання (додаток Б), а потім зміст.

В змісті вказують назви розділів і пунктів із вказанням номерів сторінок. Зміст включається в загальну кількість сторінок та нумерується.

Текст розділяють на розділи та пункти.

Розділи повинні мати порядкові номери в межах всієї ПЗ, позначені арабськими цифрами без крапки. Пункт повинен мати нумерацію в межах кожного розділу. Номер пункту має складатися з номерів розділу і пункту, розділених крапкою. В кінці номера пункту крапку не ставлять.

Якщо розділ складається з одного пункту, він не нумерується.

Пункти при необхідності можуть бути розбиті на підпункти, які повинні мати порядкову нумерацію в межах кожного пункту.

Назви розділів повинні бути короткими. Назви розділів записують у вигляді заголовка (симетрично до тексту) великими буквами. Переноси в заголовках не допускаються. Крапку в кінці заголовку не ставлять. Якщо заголовок складається з двох речень, їх розділяють крапкою.

В кінці ПЗ приводиться список літератури, яка була використана при її написанні. Виконання списку і посилання на нього в тексті ­– відповідно до чинних стандартів з бібліотечної та видавничої справи. Список літератури включають в зміст ПЗ.

Оформлення ілюстрацій і додатків.

Кількість ілюстрацій має бути достатньою для ясного викладу тексту. Ілюстрації можуть бути розміщенні як по тексту ПЗ, так і вкінці тексту або додатках. Всі ілюстрації нумерують в межах розділу і порядкового номеру ілюстрації, розділених крапкою, наприклад: Рисунок 1.1, Рисунок 1.2. Посилання на ілюстрації дають так: "… на рис. 1.1 …" або "… на рисунку 1.1 …". Посилання на раніше згадувані ілюстрації дають зі скороченням слова "дивись", наприклад: "див. рис. 1.2".

Ілюстрації повинні мати назву і, за необхідності, пояснювальні дані. Ілюстрація позначається словом "Рисунок", яке разом із назвою ілюстрації розміщують безпосередньо під ілюстрацією, наприклад: "Рисунок 3.1 – Гідравлічна схема".

Ілюстративний матеріал, таблиці або текст допоміжного характеру дозволяється давати у вигляді додатків. Додатки оформляються як продовження даної ПЗ та розташовуються перед списком використаної літератури. Кожен додаток повинен починатися з нової сторінки. Додаток повинен мати заголовок, надрукований вгорі малими літерами з першої великої симетрично відносно тексту сторінки. Посередині рядка над заголовком малими літерами з першої великої повинно бути надруковано слово "Додаток" і велика літера, що позначає додаток. Додатки слід позначати послідовно великими літерами української абетки, за винятком літер Ґ, Є, З, І, Ї, Й, О, Ч, Ь, наприклад, "Додаток А, Додаток Б". Один додаток позначається як додаток А.

Нумерація сторінок ПЗ та додатку має бути наскрізна. Ілюстрації і таблиці в додатках нумеруються в межах кожного додатку.

Якщо в ПЗ є додатки, то посилання на них дають в основному тексті рукопису, а в змісті перераховують всі додатки із вказанням їх номерів і заголовків (за наявністю).

1. Розрахунок простих об’ємних гідроприводів

Вихідними даними для розрахунку простого об’ємного гідроприводу є: принципова розрахункова схема, зусилля на штоках гідроциліндрів чи крутні моменти на валах гідродвигунів, швидкості переміщення штоків гідроциліндрів чи частоти обертання валів гідродвигунів, довжини ділянок гідроліній, що з’єднують гідроагрегати, граничні експлуатаційні температури. Деякі вихідні дані, наприклад номінальний тиск в гідросистемі, марка робочої рідини, необхідно вибирати. Можна рекомендувати наступний загальний порядок розрахунку.

1. Вибір номінального тиску, МПа, із ряду нормативних, встановлених ГОСТ 12445-80: 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32. Для бульдозерів автогрейдерів вибирається середній тиск (до 6,3МПа), для приводу інших вантажопідйомних та дорожньо-будівельних машин – високий тиск (до 20МПа).

2. Вибір робочої рідини виконується в залежності від температурних умов, режиму роботи гідроприводу та його номінального тиску. Нормальна температура робочої рідини становить 50-60ºС. При такій температурі рекомендується застосовувати робочі рідини з кінематичною в’язкістю =0,2…0,36см²/с при тиску до 7 МПа і =0,6…1,1см²/с при тиску 7…20 МПа.

3. Вибір гідроциліндра. Діаметр гідроциліндра вираховується із співвідношення

D= ,

де - площа поршня; - зусилля на штоках; - номінальний тиск; - механічний ККД гідроциліндра, що дорівнює 0,93…0,97. Діаметр гідроциліндра, а також діаметр його штока уточнюють відповідно до нормативних значень.

4. Вибір насоса виконується по загальним витратам рідини в гідросистемі і номінальному тиску. Для визначення подачі насоса спочатку знаходять його потужність як суму потужностей N_Д всіх одночасно працюючих гідродвигунів. При цьому потужність, споживана гідроциліндром,

N_ц= ,

де Р – зусилля на штокові гідроциліндра; - швидкість переміщення поршня; - ККД гідроциліндра, який можна прийняти як 0,90.

Потужність гідродвигуна

,

де М – крутний момент на валу гідродвигуна; - кутова швидкість; - повний ККД гідродвигуна, який можна попередньо прийняти 0,75…0,85.

Потужність насоса

,

Де =1,1…1,3 - коефіцієнт запасу по швидкості; =1,1…1,2 – коефіцієнт запасу по зусиллю; - сумарна потужність всіх працюючих одночасно гідродвигунів.

Необхідна подача насоса

,

де - номінальний тиск.

По відомим значенням і вибирається насос, розраховується частота його обертання

,

де - число насосів; - робочий об’єм; - об’ємний ККД насоса.

В гідросистемах легкого та середнього режимів роботи доцільно використовувати шестеренчасті насоси, а для важких режимів – аксіально- та радіально-поршневі насоси.

5. Вибір гідромотора можна зробити по робочому об’єму

,

де М – заданий крутний момент, Нм; - тиск при вході в гідродвигун, МПа; - механічний ККД гідродвигуна. В гідроприводах будівельних та дорожніх машин в основному використовуються шестеренчасті (типу НШ і МНШ) і аксіально-поршневі гідромотори (типу 210).

6. Тип і марку гідророзподільника вибирають по номінальному тиску, подачі насоса і кількості гідродвигунів. Для гідроприводів, працюючих в легкому та середньому режимах, вибирають, як правило, моноблокові розподілювачі, а для працюючих у важкому режимі – секційні.

7. Розрахунок трубопроводів складається у визначенні їх діаметрів та втрат тиску. Розрахунок ведеться по ділянкам, що виділяються в гідравлічній схемі. Ділянкою вважається частина гідролінії між розгалуженнями, що пропускає одну витрату при однаковому діаметрі. На ділянці можуть бути гідроапарати, місцеві опори.

За відомими витратами і розрахованій середній швидкості розраховують діаметр трубопроводу

і округлюють до ближчих стандартних значень. Рекомендується вибирати швидкості: для всмоктуваної гідролінії 0,5…1,5м/с, для зливної 1,4…2,2 м/с, для напірної – 3…6м/с.

8. Розрахунок втрат тиску в гідролініях необхідний для розрахунку ККД гідроприводу. У вірно спроектованій гідросистемі втрати тиску не повинні перевищувати 6% номінального тиску.

При розрахунку втрат тиску гідравлічну схему розділяють на замкнуті контури, що складаються із послідовних ділянок трубопроводів із різними гідроагрегатами. В такому контурі втрата тиску

,

де - втрата на тертя; - втрата в місцевих опорах; - втрати в гідроагрегатах. Втрати на тертя та в місцевих опорах рахуються по формулам:

,

де – густина рідини;

– коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині або коефіцієнт Дарсі;

– довжина трубопроводу;

– його діаметр;

– середня швидкість течії рідини.

де – коефіцієнт місцевого опору;

– швидкість після місцевого опору.

9. Вибір фільтра та його типорозміру рахується по втратах робочої речовини у зливній гідролінії та потрібної для даного гідроприводу тонкості фільтрації.

10. Розрахунок потужності і ККД гідроприводу. Повна потужність гідроприводу дорівнює потужності, що використовується насосом,

.

Повний ККД гідроприводу дорівнює добутку механічного, об’ємного та гідравлічного ККД системи

,

Причому

, , ,

де величини, що відмічені індексом «н», відносяться до насосу, індексом «д» - до гідродвигуна, індексом «р» - до гідророзподілювача, - тиск насоса, - втрати тиску в системі.

ККД правильно спроектованого гідроприводу =0,6…0,8.

Оскільки при практичних розрахунках неможливо підібрати насос, гідроциліндр та гідродвигун, що забезпечують точні значення основних заданих папаметрів системи, необхідно провести перевірочний розрахунок, в результаті якого знаходяться дійсні значення зусилля на штокові Р, швидкості переміщення поршня, частоти обертання та крутного моменту гідродвигуна.

2.Розрахунок гідроприводу поступального руху.

Вихідні дані. Спроектувати гідравлічний привод поступального руху за заданою схемою, якщо задано:

Найбільше робоче зусилля Р = 20000 Н;

Швидкість переміщення від v = 0,3 – 6 м/хв;

Максимальний тиск в гідроприводі р_Н = 12 МПа

Послідовність виконання розрахункової частини.

1. По визначаємо робочу площу циліндра :

,

де – коефіцієнт гідравлічних втрат ;

;

.

Користуючись таблицею 4 (додаток В), приймаємо . При цьому дійсне

.

Відхилення від не повинно перевищувати 15 – 20%, що в даному випадку виконується.

3. Вибираємо діаметр штока з додатку, табл. 4 (додаток В) .

4. Визначаємо , вважаючи, що привод з .

5. По табл. 1-3 вибираємо насос, який забезпечує відповідну подачу. Вибираємо НШ-10. У випадку, коли необхідне отримати важко, можна змінювати в межах допуску (20–25%), оскільки має більш тонку градацію, ніж .

Виконуємо гідравлічний розрахунок по максимальній подачі. Перший крок: визначаємо за допустимою швидкістю 4–12 м/с (менші значення для тиску до 2,5 МПа та довгих трубопроводів, більші – для тисків до 16 МПа і коротких трубопроводів):

;

.

Найближче стандартне , тоді розрахункове

.

7. Вибираємо робочу рідину. Для машинобудування за ГОСТ 20799-75 рекомендується лише И–12А, И–20А, И–30А або АМГ–10 зі спеціальними присадками, що застосовуються у великому температурному діапазоні. В даному випадку приймаємо И–20А. Визначаємо :

.

В гідроприводах це значення відповідає зазвичай усталеному турбулентному рухові в гідравлічно гладких трубах.

Тоді

;

.

8. Для зручності розрахунку рекомендується користуватися для місцевих опорів (якщо є табличні дані; див додаток В, табл.6), коли

або, якщо відомі табличні :

.

В даному розрахунковому випадку користуємось табл. 6 та схемою на рис. 2.1. Вихідні дані зводимо в розрахункову таблицю, де нумеруємо опори за монтажно-розрахунковою схемою. В довжини ділянок труб включаємо їх власні місцеві опори (коліна, трійники, штуцери).

Приклад заповнення розрахункової таблиці:

Номер елемента

Розглянемо в якості найбільшого опору при здійсненні зворотного ходу, коли по трасі 1–2–3–4–5–8–10–11 іде витрата , а по трасі 7–9–12 – злив . Тоді сумарний опір

Рис. 2.1 – Схема для визначення опорів

Приймаємо допустиме , а відповідно до нього всі елементи з'єднувальної арматури і апаратури керування у відповідності до каталогу.

9. Визначаємо гідравлічну потужність і одночасно потужність приводу

.

Приводна потужність, в даному випадку, приймається аналогічною, оскільки можлива довготривала робота з максимальним робочим зусиллям. Для врахування динаміки зворотнього ходу необхідний спеціальний розрахунок, що виходить за рамки даного курсу.

3. Розрахунок гідропривода обертального руху

Вихідні дані. Спроектувати гідравлічний привод обертального руху за заданою схемою, якщо задано:

Рисунок 3.1 - Типова схема гідропривода обертального руху:
1 – нерегульований насос, 2 – зворотній клапан, 3 – регулюючий дросель,
4 – гідророзподільник, 5 – гідромотор, 6 – фільтр, 7 – бак, 8 – запобіжний клапан.

робоче навантаження на вихідний вал гідромотора М_КРГ = 40Н·м,

номінальна частота обертання вала гідромотора n = 1000 об/хв.,

робоча рідина масло мінеральне ІГП-30,

довжина напірного трубопроводу l _{ТР Н} = 2 м,

довжина зливального трубопроводу l _ТРЗЛ = 1,5 м,

тиск на зливі (на виході із зливального трубопроводу) Р_ЗЛ ⁼ 20 кПа.

3.1 Попередній розрахунок гідропривода.

Вибираємо номінальний тиск Р_НОМ = 6,3МПа. Визначаємо параметри гідромотора Р_Г і W_ОГ. Розрахунковий перепад тисків у гідромоторі

Р_{Г РОЗ} = 0,9Р_НОМ = 0,9 · 6,3 = 5,67 МПа.

Розрахунковий робочий об'єм гідромотора

де η_МГ = 0,9.

Вибираємо гідромотор Г15-24Н із такими основними параметрами [7]:

робочий об'єм W_ОГ = 80 см³ = 8·10 ⁵м³;

номінальний тиск на вході Р_{1 НОМ} = 6,3 МПа;

номінальна частота обертання n_{Г НОМ} = 960 об/хв.;

номінальний крутильний момент М_{КРГ НОМ} = 66,7 Н·м;

номінальна витрата Q_{Г НОМ} ⁼ 76,8 л/хв. = 12,3·10^{-4 м 3}/с;

ККД при номінальних параметрах

об'ємний η_ОГ = 0,97,

повний η_Г = 0,87.

Обраний гідромотор за своїми параметрами відповідає необхідним вихідним даним.

Визначаємо витрату рідини, яка споживається гідромотором

.

Визначаємо параметри насоса. Вважаємо, що тиск на виході з на­соса Р_вих ⁼ Р_НОМ = 6,3 МПа, частота обертання вала насоса дорівнює частоті обертання вала приводного електродвигуна n_Н = 960 об/хв.

Тоді розрахунковий робочий об'єм насоса

де Q_{H НОМ} = Q_Г; η_ОН = 0,9.

Вибираємо з каталогів (або довідної літератури) існуючий насос
Г12-25AM із такими параметрами [7]:

робочий об'єм W_ОН = 125 см³ = 12,5·10^{-5 м3};

номінальний тиск на виході Р_{ВИХ НОМ} = 6,3 МПа;

номінальна частота обертання Р_{Н НОМ} = 960 об/хв.;

ККД при номінальних параметрах

об'ємний η_ОН = 0,92

повний η_Н = 0,85;

номінальна подача Q_{H НОМ} = 110,4 л/хв. = 1,84·10^-3 м³/с.

З урахуванням номінальної подачі реального насоса (Q_{H НОМ} = 1,8·10^-3м³/с) визначаємо споживану ним потужність

.

По розрахунковій номінальній подачі підбираємо гідравлічну апаратуру.

Вибираємо із каталогу [7]:

зворотний клапан ПГ51-24 із d_у = 20мм і номінальною витратою 80 л/хв. = 1,36·10^-3 м³/с;

дросель ПГ77-14 з d_у=20мм і максимальною витратою 80 л/хв.=1,3·10^-3 м/с;

гідророзподільник типу В16 із d_у = 16 мм і максимальною витратою 100 л/хв. = 1,66·10^-3м³/с;

фільтр Ф10 з номінальною витратою 63 л/хв. = 1,05·10^-3м³/с;

запобіжний клапан непрямої дії (ТУ2-053-1748-85) із d_у = 20 мм і номінальною витратою 100 л/хв. = 1,66·10^-3м³/с.

Визначаємо розрахункові значення внутрішніх діаметрів тру­бопроводів. Виходячи з розрахункового значення Q_{H РОЗ} = Q_Г =1,36·10^-3 м³/с, для напірного трубопроводу

,

де V_{P Н} = 8 м/с – прийнята швидкість рідини в напірному трубопроводі; для зливального трубопроводу

Тут V_{P ЗЛ} = 3 м/с – прийнята швидкість рідини в зливальному трубопроводі.

3.2. Перевірочний розрахунок гідроприводу.Уточнюємо необхідну подачу гідронасоса Q_H. Для цього визначаємо витоки робочої рідини в тих гідроагрегатах, що по функціональному призначенню залучені до напірного трубопроводу (див. рис. 3.1). До таких агрегатів в аналізованій схемі відносяться гідророзподільник 4 і запобіжний клапан 8 (у закритому стані). Вважаємо, що витоки рідини з напірного трубопроводу через зворотній клапан 2 і дросель 3 відсутні.

Згідно технічним характеристикам запобіжного клапана сумарні витоки при номінальному тиску Q_{ВД КЛ} ≈ 400 см³/хв. =0,66·10^-5 м/с.

Для гідророзподільника серії В максимальні витоки при номі­нальному тиску Р = 20 МПа складають Q_{ВД РОЗП} = 150 см³/хв. = 0,25·10^-5 м³/с. У аналізованому прикладі тиск істотно менше 20МПа, тому витоки рідини через гідророзподільник будуть також менші. Проте, з огляду на знос золотника в процесі експлуатації, у розрахун­ках можна прийняти Q_{ВД РОЗП} = 0,25·10^-5 м³/с.

Тоді необхідна подача насоса

Q_H = Q_Г + Q_{ВД КЛ} + Q_{ВД РОЗП} = 1,36·10^-3 + 0,66·10^-3 + 0,25·10^-3 = 1,37·10^-3 м³/с.

По розрахункових значеннях внутрішніх діаметрів d_{ТР Н РОЗ} і d_{ТР ЗЛ РОЗ} підбираємо існуючі трубопроводи. Для напірної гідролінії вибираємо трубопровід із зовнішнім діаметром d_{tp Н} = 18 мм, товщиною стінки δ_Н = 1 мм. Для зливальної гідролінії вибираємо сталевий трубопровід із зовнішнім діаметром d_{tp ЗЛ} = 22 мм і товщиною стінки δ_ЗЛ = 1 мм.

Тоді реальні внутрішні діаметри трубопроводів і швидкості течії рідини в них

d_{ТР Н} = d_{тр Н} - 2δ_Н = 16 мм = 16·10^{-3 м,}

d_{ТР ЗЛ} = D_{TP ЗЛ} - 2δ_ЗЛ = 20 мм = 20·10^{-3 м,}

Розраховуємо число Рейнольдса. Для мінерального масла ІГП-30 коефіцієнт кінематичної в'язкості

ν= 180сСт= 180·10^-6м²/с при t = 20°С,

Для напірного трубопроводу

.

Для зливального трубопроводу

.

Таким чином, при температурі масла t = 20°C режим течії ріди­ни в трубопроводах ламінарний. При ламінарному режимі коефіцієнт Дарсі

,

.

Виходячи із заданої довжини трубопроводів, визначаємо втрати тиску.

Для напірного трубопроводу при ламінарному режимі плину рідини

,

тут ρ = 885 кг/м³ - густина рідини.

Для зливального трубопроводу

Визначаємо втрати тиску в гідроагрегатах, з'єднаних послідовно. Втрати тиску у фільтрі при номінальній витраті Q_{Н НОМ} за технічними характеристиками складають ΔР_{Ф ДОВ} = 0,1 МПа. Оскільки номінальна витрата через фільтр Q_{Ф НОМ} менше дійсної витрати (1,05-10^-3 м³/с < 1,37·10^-3 м³/с), то, визначаємо дійсний перепад тиску

Втрати тиску в зворотному клапані при номінальній витраті через нього Q_{КЛ НОМ} складають ΔР_{КЛ ДОВ} = 0,3 МПа. Так як Q_{КЛ НОМ} = Q_Н приймаємо для подальших розрахунків ΔР_{КЛ ДОВ} ⁼ ΔР_КЛ

Втрати тиску в дроселі при максимальній витраті Q_ДРmax і максимальному його відкритті ΔР_{ДР ДОВ} = 0,25 МПа. Оскільки Q_ДРmax ≈ Q_H для подальших розрахунків довідковий перепад тисків ΔР_{ДР ДОВ} = ΔР_ДР.

Втрати тиску (повні) у розподільнику при витраті Q_H складають ΔР_{РОЗП ПОВНИЙ} = 0,22 МПа.

Визначаємо дійсний перепад тисків у гідромоторі

де - механічний ККД гідромотора.

Тиск Р₂ на виході з гідромотора

Р₂ ⁼ Р_ЗЛ + ΔР_Ф + 0,5 ΔР_{РОЗП ПОВНИЙ} + ΔР_{ТР ЗЛ} =

=0,2+0,17+0,11+0,083=0,563МПа,

Звідси тиск Р₁ на вході в гідромотор.

Р₁ = Р₂ + Р_Г = 0,563 + 3,53 = 4,093 МПа,

Визначаємо тиск на виході з насоса.

Р_ВИХ = Р₁ + ΔР_КЛ + ΔР_ДР + 0,5 ΔР_{РОЗП ПОВНИЙ} + ΔР_{ТР Н} =

= 4,093 + 0,3 + 0,25 + 0,11+ 0,272 = 5,025 МПа,

Таким чином, максимальний тиск на виході з насоса Р_ВИХ, виходячи з заданих умов, дорівнює 5,025 МПа. Необхідно відзначити, що даний приклад розрахунку проведено без урахування втрат тиску в прохідниках, штуцерах, трійниках і інших подібних місцевих опорах. Розрахунок втрат у цих місцевих опорах проводиться, використовуючи довідкові значення коефіцієнта Вейсбаха. Очевидно, що тиск на виході з насоса в цьому випадку буде більшим на суму цих втрат.

Уточнюємо споживану насосом (гідроприводом) потужність, ви­користовуючи вираз

^.

При постійному робочому об'ємі насоса W_OH = 12,5·10^{-5 м3} - const необхідна частота обертання n його валу, визначається за співвідношення

Звідси

Таким чином, для обертання валу насоса від електродвигуна необхідно застосування редуктора або пасової передачі з передаточним відношенням

.

4. Розрахунок гідроапаратів.

1. Розрохунок гідродроселів. Гідродросель – це гідроапарат керування витратою, призначений для створення опору потокові робочої рідини. Він представляє собою місцевий опір з наперед заданими характеристиками, що забезпечує підтримання бажаного перепаду тиску при певній витраті рідини.

Розрізняють лінійні дроселі (в'язкісного опору) та нелінійні. В перших втрати тиску визначаються, в основному, тертям рідини в каналі, що має достатньо велику довжину. При цьому встановлюється ламінарний режим течії і перепад тиску прямо пропорційний швидкості течії в першій степені. Витрата через дросель в цьому випадку визначається за формулою

,

де та – довжина та діаметр каналу дроселя; – кінематична вязкість; – густина рідини; – перепад тиску на дроселі; та – тиск до і після дроселя.

Рис. 4.1. – Лінійний (а) та нелінійний (б) тип дроселів.

В нелінійних дроселях втрати тиску обумовлені відривом потоку від стінок і вихороутворенням. Найбільш поширеними з них є квадратичні дроселі, втрати тиску в яких прямо пропорційні квадрату витрати:

,

де – коефіцієнт витрати, що дорівнює для щільових дроселів 0,64...0,70, для голкових 0,75...0,8; – площа прохідного перерізу дроселя. Найпростіший квадратичний дросель (рис 4.1, б) представляє собою дуже малий отвір з гострою кромкою, довжина якого складає 0,2...0,5 мм.

Розрахунок гідроклапанів тиску. Гідроклапан тиску – це гідроапарат, в якому розміри робочого прохідного перерізу змінюються під впливом потоку робочої рідини, та який призначений для керування тиском робочої рідини. Гідроклапани бувають регулюючі та направляючі.

Напірний гідроклапан – це гідроклапан тиску, призначений для обмеження тиску в підведеному до нього потоці рідини. Запірно-регулюючий елемент напірних гідроклапанів буває кульковий, конічний та золотниковий.

Рис. 4.2. – Кромочний клапан. а) конструктивна схема; б) розрахункова схема.

Витрата рідини, що проходить через щілину напірного гідроклапана,

де = 0,62...0,70 – коефіцієнт витрати; – площа щілини клапана; – перепад тиску в клапані; та – тиск на вході і на виході з клапана. Для кромочних клапанів (рис 4.2,а)

,

де – діаметр вхідного канала; – висота підйому запірно-регулюючого елемента; – половина кута конуса, причому

,

де – швидкість у вхідному каналі, яка зазвичай не перевищує 15 м/с, і лише при тисках вище 20 МПа її допустиме значення 30 м/с.

Рівновага запірно-регулюємого єлемента клапана в момент початку відкриття характеризується рівістю

,

де – зусилля пружини в момент відкриття клапана, – жорсткість пружини, – попередня деформація пружини.

При усталеному русі рідини через щілину відкритого клапана (рис. 4.2, б) рівновага його запірно-регулюючого елемента виражається рівнянням

,

де – зменшення сили через рух потоку в зоні щілини, що приблизно визначається за формулою

– швидкість рідини в щілині; – витрата; – збільшення сили в результаті натікання потоку зі сторони сідла

,

– швидкість рідини у вхідному каналі клапана.

Розрахунок золотникового розподілювача. Гідророзподілювач – це направляючий гідроапарат, що призначений для управління пуском, зупинкою та направленням потоку працюючої рідини в двох чи більше гідролініях в залежності від зовнішнього керуючого впливу. Найбільш розповсюдженими в техніці є золотникові розподілювачі.

В золотниковий, наприклад чотирьохлінійний, розподілювач рідина надходить від насоса через вікно 1, а з розподілювача вона направляється через вікно 2 до гідродвигуна (рис. 4.3). Злив рідини із гідродвигуна також відбувається через золотник – через вікна 3 та 4.

Рис. 4.3. – Розрахунок золотника.

При усталеному режимі витрати рідини через золотник

,

де =0,60…0,75 – коефіцієнт витрати;

= - площа перекриваємого прохідного перерізу золотника (D – діаметр золотника, x – ширина робочої щілина перекриваємого каналу, - перепад тиску в золотнику, - тиск при вході, - тиск при виході із золотника).

Осьова сила, необхідна для перестановки золотника (при відсутності пружинного повернення), знаходиться за формулою:

F_з=F_и+F_гд+F_тр,

де F_и - сила інерції; F_гд – осьова гідродинамічна сила; F_тр – сила тертя, що дорівнює сумі сил тертя спокою та руху зі змащуванням F_тр.с по експериментальним показникам сила тертя спокою дорівнює приблизно (0,23…0,34) F_з , а сила тертя руху із змащуванням

F_тр.с = ,

де - кінематична в'язкість; - густина рідини; - швидкість руху золотника; - площа щілини, яку перекриває золотник; - радіальний зазор між плунжером і корпусом розподілювача.

При протіканні рідини крізь золотниковий розподілювач виникають осьові гідродинамічні сили. Одна із них F_1гд виникає внаслідок зниження тиску в області кромки вихідної щілини 5 (рис 3), а інша F_2гд - внаслідок течії потоку в торець зливної кромки 6. Оскільки ці сили діють в одну сторону, протилежній перестановочній силі F₃ , їх враховують сумою.

Наприклад для чотирьохлінійного розподілювача

F_гд = F_1гд + F_гд2=2 ,

де Q – витрати рідини; - її густина; - перепад тиску в золотнику; - кут нахилу потоку відносно осі золотника при витіканні із виточки(згідно з теоретичними дослідженнями Ю.Е. Захарова =69º).

Сила інерції залежить від прискорення а та приведеної маси m золотника та зв'язаних з ним деталей

.

5 Тепловий розрахунок гідросистеми

Оскільки на практиці найбільш часто застосовуються нормалізовані станції гідроприводу, що мають певну місткість масла, тому тепловий розрахунок, як правило, полягає у визначенні кількості тепла, що виділяється в гідросистемі, температури масла в гідробаці і кількості охолоджуючої води, яку необхідно подавати в теплообмінник для того, щоб не допускати перегріву масла в гідробаці понад допустиму температуру. Нижче наводиться, як приклад, тепловий розрахунок станції гідроприводу типу 5У4841. Гідропривод керує роботою циліндрів силової головки і затиску. Живлення гідроприводу маслом проводиться від здвоєного пластинчатого насоса серії Г12-2 продуктивністю 8/50 л/хв. Масло, що нагнітається насосом високого тиску з продуктивністю 8 л/хв, використовується для робочої подачі головки і затиску заготовок, а масло, що нагнітається обома насосами, – для здійснення швидкого ходу механізмів верстата. Час циклу роботи верстата 1,2 хв.

Послідовність роботи механізмів верстата і режим роботи насосів приведена в таблиці 5,1. При робочій подачі (70% загального часу циклу) в циліндри поступає тільки 10% масла від насоса високого тиску. Решта рідини зливається через запобіжний клапан з тиском 50 кгс/см² (тиск робочої подачі 40 кгс/см²). Отже, вся енергія втрат в насосі і 90% енергії, що визначається ефективною потужністю насоса, перетворюються на тепло і нагрівають масло:

N_{8л прив} = 1,25 кВт при 50 кгс/см²;

N_{8л еф} = 0,61 кВт при 40 кгс/см² (по табл. 5);

N₁ = N_{8л прив} - N_{8л еф} = 1,25 - (0,1 · 0,61) = 1,19 кВт;

Q = 0,7 N₁ 3600 = 2970 кДж/год.

Все масло, що подається насосом швидкого ходу, зливається через запобіжний клапан з тиском 3 кгс/см². Вся енергія приводу насоса перетворюється на теплову в клапані:

N₂ = N_{50л прив} = 1,0 кВт при 3 кгс/см² (по табл. 5),

Q₂ = 0,7 N₂ 3600 = 2520 кДж/год.

Таблиця 5,1 - Початкові дані для прикладу розрахунку об'єму масла в гідробаці

Положення «Стоп» складає 12% загального часу циклу. При цьому все масло, що подається насосом високого тиску з тиском 50 кгс/см² і насосом швидкого ходу з тиском 3 кгс/см² зливається через клапани; отже, вся енергія насосів перетворюється на теплову:

N₃ = N_{8л прив} + N_{50л прив} = 1,25 + 1,0 = 2,25 кВт;

Q₃ = 0,12 N₃ 3600 = 920 кДж/год.

Решта елементів циклу складає 18% загального часу. Все масло, що нагнітається обома насосами, поступає в циліндри з тиском 20 кгс/см². На теплову енергію перетворюється тільки енергія втрат, що визначається різницею приводної і ефективної потужності насосів:

N_{8л прив} = 0,70 кВт;

N_{8л эф} = 0,34 кВт;
N_{50л прив} = 2,80 кВт;

N_{50л еф} = 1,82 кВт при 20 кгс/см² (по табл. 5);
N₄ = 0,70 + 2,8 - 0,34 - 1,82 = 1,34 кВт;
Q₄ = 0,18 N₄ 3600 = 880 кДж/год;
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ = 7290 кДж/год.

По формулі (30) визначаємо кількість тепла (Q_г), яку може відвести поверхня гідробака місткістю 160 л при допустимому нагріванні масла ΔТ=25°:

кДж/год.

Оскільки Q_г значно менше кількості тепла Q, що виділяється в гідросистемі, то для зменшення нагріву масла в станції гідроприводу повинен бути встановлений теплообмінник.

Розрахуємо необхідну витрату охолоджуючої води (при установці в гідробаці водяного теплообмінника з робочою площею 0,8 м², допустимій температурі нагрівання масла ΔT = 25° С і різниці початкових температур масла і охолоджуючої води ΔT₁ = 5° С):

л/год.

Визначаємо температуру нагрівання масла при збільшенні годинної витрати води до 200 л/ч (для підвищення стабільності роботи гідроприводу подачі силової головки):

Приведений вище метод "теплового розрахунку станцій гідроприводу з нерегульованими насосами дозволяє простими способами з достатньою для практичної мети точністю розраховувати необхідний об'єм масла в гідробаках, температуру нагрівання масла і витрату охолоджуючої води відповідно до вибраних насосів і режимів роботи гідросистем.

Контрольні запитання.

1. Яка різниця між рідиною та твердим тілом?

2. Що показує коефіцієнт об'ємного стиснення? Який його зв'язок з модулем пружності?

3. Що називається в'язкістю рідини?

4. Який зв'язок між динамічним і кінематичним коефіцієнтами в'язкості? Яка їх розмірність в одиницях СІ та в одиницях інших вимірювальних систем?

5. Які властивості гідростатичного тиску?

6. Як формулюється закон Паскаля і який його зв'язок з основним рівнянням гідростатики?

7. Наведіть приклади гідравлічних машин, дія яких базується на законі Паскаля.

8. Дайте класифікацію видів руху рідини.

9. Від яких характеристик потоку залежить режим течії рідини?

10. Яка різниця між турбулентним та ламінарним режимом течії рідини?

11. Від яких факторів залежать гідравлічні опори при ламінарному та турбулентному режимах руху?

12. Рівняння нерозривності.

13. Рівняння Бернулі.

14. Рівняння витрати.

15. Диференційні рівняння руху ідеальної рідини та їх інтегрування (рівняння Ейлера).

16. Розрахункові формули для коефіцієнта гідравлічного тертя.

17. Які опори називаються місцевими?

18. Як визначаються місцеві втрати тиску? Від чого залежить коефіцієнт місцевого опору?

19. Гідравлічні агрегати та їх умовне позначення.

20. Гідронасоси, види та класифікації.

21. Вибір гідронасосів.

22. Гідромотори, види та класифікації.

23. Вибір гідромоторів.

24. Керуюча апаратура та її вибір.

25. Фільтри, види, класифікація, вибір параметрів.

26. Ємності для рідини, принципи вибору.

27. Гідравлічні ущільнення.

Додаток А

Зразок титульного аркуша до курсової роботи

Міністерство освіти та науки України

Поиск по сайту: