Расчет статистических характеристик гидропривода с машинным регулированием

Расчет статистических характеристик гидропривода

Одним из заключительных этапов расчета гидропривода и проверки правильности подбора гидромашин и гидроаппаратов является расчет и построение статистических характеристик гидропривода. Статистические (механические) характеристики показывают зависимость выходных кинематических параметров (скорости поршня V _п гидроцилиндра или частоты вращения вала n _м гидромотора) от нагрузки на гидродвигателях (усилия R _н на штоке гидроцилиндра или момент сопротивления на валу гидромотора M _м) при разных параметрах регулирования регулирующих элементов.

Для расчета характеристик в качестве исходных данных берутся экстремальные значения кинематических и силовых параметров из циклограмм нагружения гидроприводов.

Известны два вида регулирования гидроприводов: машинное и дроссельное. Рассмотрим методики расчета статистических характеристик при каждом из этих видов регулирования.

Машинное регулирование объемного гидропривода может осуществляться тремя способами:

- регулируемый насос – нерегулируемый гидродвигатель (гидроцилиндр или гидромотор);

- нерегулируемый насос – регулируемый гидромотор;

- регулируемый насос – регулируемый гидромотор *

Исходными данными для расчета характеристик гидропривода с машинным регулированием являются: момент сопротивления на валу гидромотора М _м, Н·м; частота вращения вала гидромотора (диапазон измене-

*Примечание Последний способ на практике применяется крайне редко и поэтому рассматриваться не будет.

ния) n _м, об/с; объемный КПД гидромотора η_ом; его рабочий объем q _м, см³/с; номинальное давление Р _м.ном, Па; нагрузка на штоке гидроцилиндра R _н, Н; скорость поршня гидроцилиндра (диапазон изменения) V _п, м/с; подача насоса Q _н, м³/с; частота вращения вала насоса n _н, об/с; объемный КПД насоса η_он; номинальное давление, развиваемое насосом Р _н.ном, Па.

В ходе расчета предварительно определяют следующие параметры – коэффициент момента гидромотора, м³,

;

- теоретическую подачу насоса, м³/с,

Q _н.т = Q _н /η _он

- объемные потери в насосе, м³/с,

ΔQ _н.т = Q _н (1 - η _он);

- расход гидромотора при номинальной частоте вращения n _м.ном, м³/с,

Q _м. = q _м · n _м.ном/ η _он;

- объемные потери в гидромоторе, м³/с,

ΔQ _м = Q _м (1 - η _он);

- коэффициент объемных потерь насоса а _н и гидромотора а _м, м⁵/(Н·с),

а _н = ΔQ _н/ Р _н.ном, а _м = ΔQ _м/ Р _м.ном;

- общий коэффициент объемных потерь

а = а _н + а _м;

- площадь поршня гидроцилиндра, м², для случаев:

шток толкает

F _ц = (π·D ²)/ 4;

шток тянет

F _ц = [ π·(D ² – d _шт²)]/ 4;

где D и d _шт – диаметры поршня и штока, м.

Уравнение статистических характеристик для гидропривода с регулируемым насосом и нерегулируемым гидродвигателем, имеют вид:

- для возвратно-поступательного движения, м/с,

,

- для вращательного движения, об/с,

,

где - текущее значение параметра регулирования насоса, = 0 ÷ 1.

Уравнение статистической характеристики для гидропривода с регулируемым гидромотором и нерегулируемым насосом имеет вид

где U _м - параметр регулирования гидромотора, U _м = 0 ÷ 1

Минимальный параметр регулирования насоса:

- при вращательном выходном движении гидропривода

U _н.min = (а · М _м )/(К _м · Q _нт ),

- при возвратно-поступательном выходном движении гидропривода

U _н.min = 1 – η _он.

Коэффициент диапазона регулирования

К _рег = 1/ U _н.min.

Минимальная частота вращения вала гидромотора или скорость движения поршня гидроцилиндра

n _н.min = n _м /K _рег или V _п.min = V _п /K _рег^.

При параметре регулирования насоса U _н =1, задаваясь текущими значениями усилия на штоке гидроцилиндра от R _н = 0 до R _н = R _н.мах, получают текущие значения скорости поршня гидроцилиндра V _п, После этого, измеряя несколько раз параметр регулирования насоса U _н =0,8; 0,6; 0,4; 0,2, вновь при различных значениях R _н получают новые текущие значения V _п. По результатам расчета проводят построение статистических характеристик гидропривода поступательного движения с регулируемым насосом, общий вид которых представлен на рис.3.12.

Аналогичные действия проводят и для случая расчета статистических характеристик гидропривода вращательного движения с регулируемым насосом, только вместо усилия на штоке гидроцилиндра R _н необхо димо задаваться моментом сопротивления на валу гидромотора М _м от М _м = 0 до М _м = М _м.мах. При этом получают текущие значения частоты вращения вала гидромотора n _м. Общий вид статистических характеристик такого гидропривода представлен на рис.3.13.

Если же вместо регулируемого насоса применен регулируемый гидромотор, то необходимо изменять несколько параметр регулирования гидромотора U _м =0,8; 0,6; 0,4; 0,2. Остальные действия такие же, как и в предыдущем случае. Для примера на рис. 3.14 показан общий вид статистических характеристик этого гидропривода.

Дата добавления: 2014-11-08