Проект установки для стряхивания шишек хвойных пород деревьев

2.2 Проектирование гидропривода захвата и улавливателя

2.2.1 Выбор гидрораспределителя

 

Исходя из давления в гидросистеме Р=14 МПа и технической характеристики насоса, подбираем гидрораспределитель.

 

Таблица  2.2.1 – Техническая характеристика насоса.

Марка насоса	Раб. объем	Подача, л/мин	Давление нагнетателя  МПа	Частота вращ. Об/мин	Мощн. насоса, кВт	КПД
						Объем-ный	Пол-ный
НШ 100-3	98,8	139,3	14	1500	42,8	0,94	0,85

 

Для данного гидропривода выбираем гидрораспределитель золотниковый реверсивный, с ручным управлением.

 

Таблица 2.2.2 – Технические характеристики гидрораспределителя.

Типо размер	Макс. расход, л/мин	Номинальное давление, МПа	Максим. давление, МПа	Давление предохранительного клапана, МПа
Р80-2/1	120	14	17,5	14,5

 

2.2.2 Расчёт потерь напора в системе гидропривода

 

Суммарные потери давления в гидросистеме гидропривода ∆Р определяются по формуле [7]:

 

∆Р =∑∆Р_тр+ ∑∆Р_м+∑∆Р_г, (2.2.1)

 

где  ∆Р_тр – потери давления при трении движущейся рабочей жидкости в трубопроводах;

∆Р_м – потери давления в местных сопротивлениях трубопроводов;

∆Р_г – потери давления в годроаппаратуре.

 

А. Потери давления на трение

 

Потери давления на трение определяются по формуле:

 

, (2.2.2)

 

где    γ – объемный вес рабочей жидкости;

λ – коэффициент сопротивления  трения;

D_у – внутренний диаметр трубопровода;

 l – длина участка трубопровода без местных сопротивлений;

υ – скорость движения рабочей  жидкости на рассматриваемом участке;

g – ускорение свободного  движения.

 

Для определения коэффициента сопротивления трения предварительно определяется число Рейнольдса:

 

,                                                (2.2.3)

 

где   υ – коэффициент кинематической вязкости жидкости.

 

 

При числах Рейндсольса 2300<Re>10000 режим движения является переходным, отсюда коэффициент сопротивления для стальных шероховатых труб равен:

                       (2.2.4)

 

где ∆ - высота выступов шероховатости, для стальных труб ∆ = 0,04мм =4×10^-5м.

 

 

 Па

 

Б. Потери давления от местных  сопротивлений

 

Потери давления в местных  сопротивлениях определяются по формуле [7]:

 

,                                   (2.2.5)

 

где    ζ – коэффициент местного сопротивления;

b – поправочный коэффициент, при переходном и турбулентном движениях b=1.

 

Для колена 45^о ζ=0,42, а для колена с закруглением на 90⁰ ζ=1,2.

 

 

В) Потери давления в гидроаппаратуре

 

∑∆Р_г=0,3+0,15+0,4=0,85 МПа

 

∆Р=0,0248+0,0565+0,85=0,93 МПа

 

2.2.3 Определение КПД гидропривода

 

Полный КПД гидропривода определяется по формуле [7]:

 

η = η_г η_о η_м, (2.2.6)

 

где    η_г – гидравлический КПД;

η_о – объемный КПД;

η_м – механический КПД.

 

Гидравлический КПД гидропривода, учитывающий гидравлические потери в насосе, гидродвигателе, трубопроводе и определяется по формуле:

 

, (2.2.7)

 

 

где   Р_н – давление, развиваемое насосом, МПа;

Р_ц – давление, в цилиндре, МПа.

 

 

Объемный КПД гидропривода, учитывающий потери жидкости в насосе, гидроцилиндре, трубопроводе и определяется по формуле:

 

, (2.2.8)

 

где Q_н – подача насоса, л/мин;

∆Q – общие потери жидкости, л/мин.

 

Общие потери жидкости в  гидросистеме складываются из утечек в насосе, в цилиндре гидродвигателя, в золотнике:

 

∆Q=σ_н Р_н + σ_ц Р_ц + σ_з Р_з,                               (2.2.9)

 

где  σ_н – удельная утечка жидкости в насосе, σ_н=5 см³/мин на 0,1 МПа;

σ_ц – удельная утечка жидкости в цилиндре гидродвигателя, σ_ц=0,15 см³/мин на 0,1 МПа;

σ_з – удельная утечка жидкости в золотнике, σ_ц=0,15 см³/мин на 0,1 МПа;

Р_н – рабочее давление, развиваемое насосом;

Р_ц – давление в гидроцилиндре;

Р_з – давление в золотнике.

 

∆Q=0,05^.14+0,0015^.13,07+0,0015^.14=0,74 л/мин.

 

 

Механический КПД гидропривода, учитывающий потери мощности на преодоление  сил трения в сальниках, манжетах, цилиндрах насоса и гидродвигателя и определяется по формуле:

η_м= η_мн η_мц,,                                         (2.2.10)

 

где   η_мн – механический КПД насоса, η_мн=0,99

η_мц – механический КПД гидродвигателя, определяемый по формуле:

 

, (2.2.11)

 

где  Т_тр – суммарное усилие трения в гидроцилиндре;

Р_п – давление, воспринимаемое поршнем гидроцилиндра.

 

                                                (2. 2.12)

 

 

                                       (2.2.13)

 

где   – диаметр уплотнительного соединения;

– ширина рабочей части манжеты;

– рабочее давление;

– монтажное давление, составляющее 0,2…0,5 МПа;

– коэффициент трения, равный для резины 0,1…0,13.

 

 

 

Механический КПД гидропривода

 

η_м=0,99^.0,97=0,96

 

Полный КПД гидропривода

 

η =0,93^.0,99^.0,96=0,88

 

2.2.4 Определение усилия развиваемого гидроцилиндром

 

После определения потерь давления в системе гидропривода и действительного давления в  гидроцилиндре, можно рассчитать силу, передаваемую поршнем гидроцилиндра  рабочему органу, [7]:

 

                            (2.2.14)

 

где - механический КПД привода.

 

 

2.2.5  Определение скорости выдвижения штока захвата

 

Скорость выдвижения штока захвата при средних оборотах двигателя n=1000 об/мин., определяется по формуле:

 м/с                         (2.2.15)

 

где   – производительность насоса при n=1000 об/мин;

 – ход поршня, =0,2 м;

– оббьем гидроцилиндра, м³;

 – число параллельно соединенных гидроцилиндров.

– объемный КПД гидропривода, =0,99.

 

Оббьем гидроцилиндра  захвата определяется по формуле:

 

м³                                (2.2.16)

 

 м³

 

 

Производительность насоса при n=1000 об/мин определяется по формуле:

 

   м³/с                             (2.2.17)

 

где   – рабочий оббьем насоса, =98,8 см³;

– объемный КПД насоса, =0,94.

 

   м³/с

 

м/с