P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

Transkrypt

1 P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A WYDZIAŁ BUDOWNICTWA, MECHANIKI I PETROCHEMII INSTYTUT INŻYNIERII MECHANICZNEJ LABORATORIUM NAPĘDÓW I STEROWANIA HYDRAULICZNEGO I PNEUMATYCZNEGO Instrkcja do ćwiczeń laboratoryjnych Temat: Ćwiczenie nr 7 Projekt zbiornika hydralicznego PŁOCK 2007

2 SPIS TREŚCI 1. WPROWADZENIE CEL PROJEKTU ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE OBLICZENIA ZBIORNIKA ZAKRES PROJEKTU... 9 LITERATURA

3 1. WPROWADZENIE Każdy kład hydraliczny msi osiadać zbiornik czynnika roboczego, z którego czynnik ten jest rzez omę obierany i do którego wraca o oddani energii ciśnienia w odbiornik. Pojemność, kształt i wyosażenie zbiornika zależą od wiel czynników. O ojemności zbiornika decydją rodzaj i liczba zasilanych odbiorników i konieczność zaewnienia dostatecznego chłodzenia olej w cel niedoszczenia wzrost jego temeratry onad staloną wartość, jeśli nie rzewidje się w kładzie dodatkowej chłodnicy. Przy stalani ojemności zbiornika należy również względnić konieczność ozostawania w nim olej rzez kilka mint, w cel możliwienia wydzielenia się owietrza oraz oadnięcia na dno zanieczyszczeń stałych. Całkowita ojemność zbiornika składa się z objętości martwej V min, objętości żytecznej V, objętości owietrza nad zwierciadłem V oraz objętości elementów wbdowanych w zbiornik V c, a zatem: V V + V + V + V z = min Objętość V min jest wyznaczona rzez minimalny doszczalny oziom zwierciadła cieczy H min (rys. 1). Poziom H min rzyjmje się zwykle nie mniejszy niż 100 mm, onieważ końce rzewodów ssawnego i sływowego owinny zawsze ozostawać w zanrzeni. Objętość żyteczna V w kładach naędowych z siłownikami jest wyznaczona różnicą oziomów H max i H min. Poziom H max wystąi wówczas, gdy tłoki lb nrniki zajmją w cylindrach skrajne wewnętrzne ołożenie, H min natomiast rzy ełnym skok roboczym siłowników. Różnica ta będzie największa w rzyadk siłowników jednostronnego działania. W kładach z siłownikami dwstronnego działania i z jednostronnym tłoczyskiem różnicę oziomów zwierciadła cieczy wyznaczają objętości tłoczysk. Przy stalani objętości V należy względniać stoień równoczesności działania siłowników, aby nie zależniać ojemności zbiornika od warnków, które w czasie eksloatacji kład mogą w ogóle nie wystęować. c Rys. 1. Schemat zbiornika stacjonarnego kład naędowego

4 W kładach naędowych z silnikami hydralicznymi oziom cieczy w zbiornik ozostaje stały. Objętość żyteczną V dobiera się w tym rzyadk zazwyczaj jako wielokrotność łącznej wydajności mintowej ΣQ wszystkich zasilanych ze zbiornika om. Najczęściej rzyjmje się ( ) V 2 5 [m 3 ] (1) = Qg Dobrana w ten sosób objętość Vy słży do obliczenia liczby cykli O rzetłaczania całej masy cieczy w ciąg godziny, definiowanej jako: Qg O = 60 [1/h] (2) V Im mniejsza będzie liczba O, tym dłższy będzie czas rzebywania olej w zbiornik, a tym samym będą lesze warnki do jego schładzania oraz do wydzielania się nierozszczalnego owietrza i cząstek zanieczyszczeń stałych. Graniczna wartość liczby O nie owinna być większa niż Wartości większe niż 15 można dościć dla zbiorników w kładach naędowych samojezdnych maszyn roboczych lb rządzeń stacjonarnych o małym stoni natężenia racy. W kładach naędowych ze sterowaniem lb reglacją dławieniową liczbę O należy rzyjmować mniejszą niż 12. Objętość V części zbiornika onad maksymalnym oziomem zwierciadła cieczy wynika stąd, że wysokość odszki owietrznej nie owinna być mniejsza niż 10 15% całkowitej wysokości zbiornika. Jest ona otrzebna o to, aby łatwić rozkład iany owstającej rzy większych natężeniach rzeływ strmienia sływowego. W wysokości odszki owietrznej zbiornika samojezdnych maszyn roboczych należy względnić także możliwość wahań zwierciadła rzy jeździe o ochyłościach oraz w czasie rozrch i hamowania mechanizm jazdy. Wystęjące w czasie racy kład naędowego straty mocy zamieniają się na cieło, które odnosi temeratrę czynnika obiegowego. Jeśli kład nie jest wyosażony w chłodnicę, to zbiornik jest tym zesołem, w którym msi się dokonywać wymiana cieła między cieczą a otoczeniem. Wymiary i konstrkcja zbiornika mszą względniać także i tę jego rolę. Dobieranie ojemności zbiornika na odstawie liczby cykli rzetłaczania w ciąg godziny jest tylko rzybliżone. Nie gwarantje, że będzie zaewnione niezbędne wymagane chłodzenie kład. Zbiornik należy srawdzić, zatem od kątem równowagi cielnej, rzy zadanej różnicy temeratr czynnika roboczego i otoczenia. Straty mocy w kładzie nie są stałe. Zależą od cykl roboczego maszyny, sosob sterowania oraz od rodzaj reglacji (dławieniowej lb objętościowej) rzyjętej w kładzie naędowym. Pełny zakres obliczeń cielnych zbiornika hydralicznego zostanie rzedstawiony w kt CEL PROJEKTU Celem ćwiczenia jest: zaoznanie się z bdową i zasadą fnkcjonowania zbiorników hydralicznych, zaoznanie się z metodyką obliczeń zbiorników hydralicznych, - 4 -

5 3. ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE Przedmiotem rojekt jest zbiornik hydraliczny dla stacjonarnego kład hydralicznego naęd siłownika dwstronnego działania. Schemat tego kład rzedstawiony został na rys Rys. 2. Schemat kład hydralicznego naęd siłownika dwstronnego działania. 1 siłownik dwstronnego działania, 2 rozdzielacz czterodrogowy, trójołożeniowy, 3 filtr na zlewie, 4 zawór rzelewowy, 5 zbiornik, 6 oma, 7 silnik elektryczny. Dane do rojekt 1. Parametry stałe wydajność omy Q [m 3 /s] srawność ogólna siłownika sc 2. Parametry sw roboczego ciśnienie robocze r [Pa] srawność omy r straty ciśnienia w instalacji str1 [Pa] 3. Parametry sw owrotnego ciśnienie [Pa] srawność omy straty ciśnienia w instalacji str2 [Pa] 4. Parametry stan jałowego ciśnienie [Pa] srawność omy straty ciśnienia w instalacji str3 [Pa] 5. Pozostałe arametry czas rch roboczego t r [s] czas rch owrotnego t [s] czas stan jałowego t [s]

6 Wartości wyżej arametrów należy dobrać na odstawie tabeli 1 i wg algorytm odanego rzez rowadzącego zajęcia. 4. OBLICZENIA ZBIORNIKA 4.1. Objętość zbiornika wg kryterim zaotrzebowania na olej wszystkich odbiorników ( ) V 2 5 [m 3 ] = Q Srawdzenie kryterim doszczalnej liczby cykli Qg O = 60 [1/h] V 4.2.Objętość zbiornika wg kryterim cieła wydzielanego w kładzie Moc obierana rzez omę: Srawność instalacji: Srawność ogólna kład: N Sw roboczy r ir or Q r = [W] = = r r str1 r r ir sc Moc tracona w kładzie i zamieniana na cieło: N ( ) = 1 [W] tr N r or Moc obierana rzez omę: Srawność instalacji: Srawność ogólna kład: N Sw owrotny r ir o Q = [W] = = str 2 i sc Moc tracona w kładzie i zamieniana na cieło: N ( ) = 1 [W] t N o - 6 -

7 Moc obierana rzez omę: Srawność instalacji: Srawność ogólna kład: N r ir o Stan jałowy Q = [W] = = str3 i sc Moc tracona w kładzie i zamieniana na cieło: N ( ) = 1 [W] t N o Średnia moc tracona N ti ti N tśś = [W] t Strmień cieła oddawany rzez ścianki zbiornika z ( Tc T ) kc Az Φ = 0 [W] gdzie: k c wsółczynnik rzenikania cieła rzez ścianki zbiornika, dla stali wartość wsółczynnika wynosi: W k c = ( 10 14) 2 m K T c doszczalna maksymalna temeratra olej T 0 temeratra otoczenia, A z owierzchnia zbiornika odrowadzająca cieło do otoczenia. Aby zachowany był warnek równowagi cielnej zbiornika strmień cieła wydzielający się odczas racy kłady msi być odrowadzony do otoczenia, a więc: Φ z = N tsr Wobec tego, owierzchnia odrowadzająca cieło wyniesie: i A z = N tsr k [m 2 ] c ( T ) c T 0 Wymiary zbiornika Należy założyć, że zbiornik będzie wykonany jako rostoadłościan o odstawie kwadratowej o dłgości a i wysokości H. Wobec tego owierzchnia odrowadzająca cieło wyniesie: A z 2 = 2 a + 4 a H - 7 -

8 Korzystając z wartości objętości obliczonej na odstawie kt oraz z wartości owierzchni ze względ na równowagę cielną obliczamy otrzebne dłgość odstawy a oraz wysokość zbiornika H. Pozostałe wymiary zbiornika Pozostałe wymiary zbiornika (oznaczenia wg rys. 3) należy dobrać wg nastęjących kryteriów: h 1 = ( ) [mm], h 2 = (0,1 0,15)H [mm], h 3 = ( ) [mm], d = (30 60) [mm], h 4 = (1,5 2,5)d [mm], h max = H h 2 [mm], 2 3 h = hmax 3 4 h min > h 3 + h 4 Rys. 3. Schemat rojektowanego zbiornika i jego charakterystycznych wymiarów

9 5. ZAKRES PROJEKTU Projekt owinien zawierać: schemat instalacji hydralicznej, dla której rojektowany jest zbiornik, zestawienie danych do rojekt wg tabeli 1, obliczenia zbiornika wg algorytm zawartego w instrkcji, schematyczny rysnek rojektowanego zbiornika z naniesionymi wymiarami zyskanymi na odstawie obliczeń. LITERATURA: 1. J. Liski Naędy i sterowanie hydraliczne, WKiŁ, Warszawa S. Stryczek Naęd hydrostatyczny. Elementy i kłady, WNT, Warszawa Z. Szydelski Naęd i sterowanie hydraliczne w ciągnikach i samojezdnych maszynach roboczych. WNT, Warszawa