Расчёт простых объёмных гидроприводов
Исходными данными для расчёта простого объёмного гидропривода являются: принципиальная расчётная схема, усилия на штоках гидроцилиндров или крутящие моменты на валах гидромоторов, скорости перемещения штоков гидроцилиндров или частоты вращения валов гидромоторов, длины участков гидролиний, соединяющих гидроагрегаты, граничные эксплуатационные температуры. Некоторые исходные данные, например номинальное давление в гидросистеме, марка рабочей жидкости, подлежат выбору.
Рекомендуется следующий общий порядок расчёта.
1 Выбор номинального давления, МПа, из ряда нормативных по ГОСТ 12445-80: 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32. Для бульдозеров и автогрейдеров выбирается среднее давление (до 6,3 МПа), для приводов прочих грузоподъёмных и дорожных машин – высокое давление (до 20 МПа).
2 Выбор рабочей жидкости производится в зависимости от температурных условий, режима работы гидропривода и его номинального давления.
3 Нормальная температура рабочей жидкости составляет 50-60° С. При такой температуре рекомендуется применять рабочие жидкости с кинематической вязкостью 
0,2…0,36 см2/с при давлениях до 7 МПа и 
0,6…1,1 см2/с при давлениях 7…20 Мпа.
4 Выбор гидроцилиндра. Диаметр гидроцилиндра определяется из соотношения
,
где Sл – площадь поршня;
R – усилие на штоке;
p – номинальное давление;
𝜂мц – механический КПД гидроцилиндра, равный 0,93…0,97. Диаметр гидроцилиндра, а также диаметр его штока уточняют в соответствии с нормалью ОН2-2–176–69.
|
|
|
5 Выбор насоса производится по общему расходу жидкости в гидросистеме и номинальному давлению. Для определения подачи насоса находят сначала его мощность как сумму мощностей Nдвсех одновременно работающих гидродвигателей. При этом мощность, потребляемая гидроцилиндром, равна
,
где R – усилие на штоке гидроцилиндра;
𝜐п – скорость перемещения поршня;
𝜂ц – КПД гидроцилиндра, который можно принять равным 0,9.
Мощность гидромотора
где M – крутящий момент на валу гидромотора;
𝜔 – угловая скорость;
𝜂гм – полный КПД гидромотора, который можно предварительно принять равным 075…0,85.
Мощность насоса
,
где k с = 1,1…1,3 – коэффициент запаса по скорости;
k у = 1,1…1,2 – коэффициент запаса по усилию;
N д – суммарная мощность всех одновременно работающих гидродвигателей.
Необходимая подача насоса
где p – номинальное давление.
По известным значениям 
и p выбирается насос, вычисляется частота его вращения
,
где 
– число насосов;
𝑉0 – рабочий объём;
𝜂он – объёмный КПД насоса.
В гидросистемах лёгкого и среднего режимов работы целесообразно применять шестерённые насосы, а для тяжёлых и весьма тяжёлых режимов – аксиально- и радиально-поршневые насосы.
|
|
|
5 Выбор гидромотора можно произвести по рабочему объёму
,
где 
– заданный крутящий момент, Н∙м;
pм – давление на входе в гидромотор, МПа;
Δpс – потеря давления в сливной гидролинии от гидромотора до бака, МПа;
𝜂мм – механический КПД гидромотора
В гидроприводах строительных и дорожных машин в основном используются шестерённые (типа НШ и МНШ) и аксиально-поршневые гидромоторы (типа 210).
6 Тип и марку гидрораспределителя выбирают по номинальному давлению, подаче насоса и количеству гидродвигателей. Для гидроприводов, работающих в лёгком и среднем режимах, выбирают, как правило, моноблочные распределители, а для работающих в тяжёлом и весьма тяжёлом режимах – секционные распределители.
7 Расчёт трубопроводов состоит в определении их диаметров и потерь давления. Расчёт производится по участкам, выделяемым в гидравлической схеме. Участком считают часть гидролинии между разветвлениями, пропускающую один расход при одинаковом диаметре. На участке могут быть гидроаппараты, местные сопротивления. По известному расходу и расчетной средней скорости определяют диаметр трубопровода
|
|
|
и округляют до ближайших стандартных значений. Рекомендуется выбирать скорости: для всасывающей гидролинии – 0,5…1,5 м/с, для сливной – 1,4…2,2 м/с, для напорной – 3…6 м/с.
8 Расчёт потерь давления в гидролиниях необходим для определения КПД гидропривода. В правильно спроектированной гидросистеме потери давления не должны превышать 6% номинального давления.
При расчёте потерь давления гидравлическую схему разделяют на замкнутые контуры, состоящие из последовательных участков трубопроводов с различными гидроагрегатами. В таком контуре потеря давления равна
,
где ΔpТ – потери на трение;
Δpм – потери в местных сопротивлениях;
Δpг – потери в гидроагрегатах. Потери на трение и в местных сопротивлениях определяются по формулам
, 
𝜌.
Расшифровка формул приводится в курсе «Гидравлика и гидропневмопривод».
9 Выбор фильтра и его типоразмера производится по расходу рабочей жидкости в сливной гидролинии и требуемой для данного гидропривода тонкости фильтрации.
10 Расчёт мощности и КПД гидропривода. Полная мощность гидропривода равна мощности, потребляемой насосом,
Полный КПД гидропривода равен произведению механического, объёмного и гидравлического КПД системы
|
|
|
,
причём
, 
, 
где величины, отмеченные индексом «н», относятся к насосу, индексом «д» – к гидродвигателю, индексом «р» – к гидрораспределителю,
pн – давление насоса,
Δp – потери давления в системе.
КПД спроектированного гидропривода должно быть в пределах
𝜂 = 0,6…0,8.
В приводах многих транспортных и строительных машин (прессах, бульдозерах, скреперах, подъемных и др.) применяется схема гидропривода, изображенная на рисунке 1. Гидропривод состоит из бака 1, насоса 2, обратного клапана 3, гидрораспределителя 4, гидроцилиндра 5, трубопровода 6, предохранительного клапана 7, фильтра 8.
Значения усилия на потоке F, скорости перемещения рабочего органа V и рабочего давления в гидроприводе P, длины трубопроводов 1 приведены в таблице выбора данных и задач.
Пример расчёта
1) рассчитать и выбрать стандартный гидроцилиндр;
2) рассчитать диаметр трубопровода;
3) определить требования и выбрать стандартную гидроаппаратуру обратный клапан, гидрораспределитель, предохранительный клапан, фильтр;
4) рассчитать потери давления в гидроприводе;
5) определить требования и выбрать стандартный насос.
ГЦ – гидроцилиндр, Р – распределитель, Н – насос, КП – клапан,
Ф – фильтр, ДР – дроссель
Рисунок 4 - Гидросхема привода
Дано: F=60 кН; р=8 МПа; 
=0,04 м/с; 𝓁=3 м
По заданному усилию и давлению определяем диаметр поршня:
где 0,5F – усилие на штоке одного гидроцилиндра;
р – заданное давление;
=0,93 – механический кпд гидроцилиндра;
Применяем по ГОСТ 19447-80 диаметр гидроцилиндра. D=80 мм, диаметр штока 
=0,5D=40 мм.
Принимаем стандартный гидроцилиндр ГЦ1-80×40×320.
Выбираем рабочую жидкость. Примем масло индустриальное И-50 с кинетической вязкостью 
=0,45 
м²/с, плотность ρ=900 кг/м3.
Выбор насоса производим по общему расходу жидкости и заданному давлению.
Мощность одного гидроцилиндра
где 
– скорость поршня, м/с;
=0,9 – объемный КПД.
Мощность насоса
=2 
,
где 
=1,2 – коэффициент запаса по скорости;
=1,1 – коэффициент запаса по усилию.
=2 
1,333 1,2 1,1=3,52 кВт.
Определим подачу насоса
выбираем насос маркиНПлК50116 (пластинчатый насос регулируемый), рабочий объем 
, подача Q=63 л/мин, давление р=8 МПа. Определим размер соединительных трубопроводов, приняв предварительно скорость течения масла 3 м/c.
Диаметр условного прохода
м=21мм.
Принимаем по ГОСТ 16516-80 условный приход 
=20мм.
Фактическая скорость течения масла
.
Определим режим течения жидкости по числу Рейнольдćа
<Reкр=2320.
Режим ламинарный
Коэффициент гидравлического трения 
Определяем гидравлические потери в трубах 
;
ℓ – длина трубопровода;
d – диаметр трубы;
ρ – плотность масла;
– скорость течения.
∆ 
=0,043 
– 900=32443 Па= 0,032МПа;
Потери в местных сопротивлениях примем 20% от линейных, тогда суммарные потери в трубах ∆ + ∆ 
= 1,2∆ =1,2 0,032=0,039 Мпа.
Выбираем обратный клапан типа Г51-33, с диаметром 
.
Расход Q=63 л/мин, потери давления ∆ 
=0,25 Мпа.
Выбираем гидрораспределитель ПГ73-24, с Q=80 л/мин, рабочее давление р=20 МПа, потери давления ∆ 
=0,30 Мпа.
Выбираем фильтр по расходу рабочей жидкости 0,12Г41-14 с Q=50 л/мин, потери давления ∆ 
=0,10 Мпа.
Определим потери давления в системе
Σ∆р=0,039 + 0,30 + 0,25 + 0,10= 0,689≈0,7 Мпа.
КПД гидропривода 
Выбранные гидромашины проверяем по номинальным параметрам на действительное усилие на штоках гидроцилиндра, скорости перемещения поршня, частоты вращения и крутящего момента гидромотора указанные в задании.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 253; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!