Второй пример расчета гидропривода поступательного действия

При различных параметрах регулирования гидронасоса

Uн	Момент гидромотора, Н·м
	48,72	47,799	46,878	45,957	45,036
0,9	43,848	42,927	42,006	41,085	40,164
0,8	38,976	38,055	37,134	36,213	35,292
0,7	34,104	33,183	32,262	31,341	30,420
0,6	29,232	28,311	27,390	26,469	25,548
0,5	24,360	23,439	22,518	21,597	20,676
0,4	19,488	18,567	17,646	16,725	15,804

По результатам расчета строим графики (рис.4.2) статистических характеристик гидропривода с регулируемым гидронасосом.

На этих же графиках определяем две рабочие точки 1 и 2 при параметрах регулирования гидронасоса U_н1 = 0,49 и U_н2 = 0,71.

4.3.1. Исходные данные для расчёта

Рабочее усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра – 19,0 кН.

Скорость движения штока гидроцилиндра – .

1. Рабочее давление Р_р =16 МПа

2. Рабочая жидкость: масло минеральное М-10В2.

- коэффициент кинематической вязкости = 110·10^-6, м²/с; (при 50˚С);

- массовая плотность ρ_ж=886 кг/м, (при 50˚С);

- модуль упругости Е_ж=1,34 … 1,72 10⁹ Па;

3. Сумма коэффициентов местных сопротивлений и длина трубопроводов:

- линия всасывания =2, l_вс =0,4 м;

- линия нагнетания 16, l_нг =4м;

- линия слива 20, l_сл =5м;

4. Рекомендуемые значения скорости движения рабочей жидкости:

- на линии всасывания =0,5… 1, ;

- на линии нагнетания =3…6, ;

- на линии слива =1…1,5 ;

5. Выбранные значения КПД гидромашин гидропривода:

Гидроцилиндра:

- объёмный КПД-0,98;

- механический КПД-0,97;

Гидронасоса:

- объёмный КПД-0,96;

- механический КПД-0,95;

6. Время закрытия (срабатывания) гидрораспределителя t_зак=0,01 сек.

4.3.2. Расчёт размеров гидроцилиндра и расхода рабочей жидкости

Определение внутреннего диаметра гидроцилиндра

Внутренний диаметр D гидроцилиндра определяем в зависимости от расчётного направления и заданного наибольшего рабочего усилия F.

Режим прямого хода:

Для определенности рассмотрим сначала работу гидроцилиндра на режиме прямого хода его штока (на режиме его выталкивания).

Рис. 4.3. Основные геометрические параметры и

схема нагружения гидроцилиндра

На рис. 4.3 этот режим соответствует движению поршня и штока вправо. На этом рисунке параметры на режиме прямого хода штока помечены индексом 1; на режиме обратного хода штока эти параметры помечены индексом 2 и даны в скобках. Параметры поршневой полости (слева от поршня) помечены индексом «п», штоковой полости (справа от поршня) – индексом «ш».

Здесь D – диаметр поршня (гидроцилиндра), м;

d – диаметр штока, м;

h – ход поршня, м;

Р_п – давление в поршневой полости, Па;

Р_ш – давление в штоковой полости, Па;

F1 – усилие сжатия штока, создаваемое давлением Р_п в поршневой полости, H;

F2 – усилие растяжения штока, создаваемое давлением Р_ш в штоковой полости, H; Q_п, Q_ш – объемный расход рабочей жидкости, подаваемый в поршневую и штоковую полости соответственно, м³/с.

Для расчета основных параметров гидроцилиндра, обеспечивающих мощность N энергии, передаваемой потребителю, т.е. усилий F, создаваемых штоком и скоростей υ его движения, используем известные равенства:

;

Здесь Р – давление, Па; Q – расход, м³/с

В нашем случае шток работает на сжатие. Рабочая жидкость под давлением Р подается в поршневую полость гидроцилиндра. В этом случае диаметр D поршня гидроцилиндра рассчитаем по формуле:

,

здесь — коэффициент мультипликации, равный отношению площадей поршневой и штоковой полостей;

Р_п, Р_ш — давления, которые создаются в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра соответственно, Па;

η_м — механический КПД гидроцилиндра, 0,95-0,97;

Так как в современных гидроцилиндрах дорожно-строительных машин
ψ =1,0…5,0, то для рассматриваемого случая принимаем: ψ =1,5. Давление Р_п в поршневой полости назначаем равным рабочему давлению Р гидропривода Р_п=Р. Давление Р_ш в штоковой полости назначаем равным Р_ш =0,4 МПа. Полагаем Р_п =16 МПа.

Отсюда:

Полученный расчетный диаметр округляем до стандартных номинальных диаметров (мм) гидроцилиндров, поршней, плунжеров и штоков согласно ГОСТу 12447–80: 5;6;7;8;10;12;16;20;25;32;40;50;63;80;100;125;160;200;250;320;400;500;630;710; 800.

Получим D=63 мм.

Определим диаметр штока

, d= 63·10^-3· =36,4 10^{-2 м}

Принимаем стандартный диаметр штока d=40 мм.

По новому диаметру D гидроцилиндра определяем фактическое давление Р_п под поршнем при работе штока на сжатие.

Имеем:

=167·10⁵ Па

Вычислим теоретический объёмный расход Q_п жидкости в поршневой полости, учитывая заданное значение скорости штока гидроцилиндра:

Рассчитаем теоретический расход Q_ш жидкости в штоковой полости

В современных гидроцилиндрах с уплотнительными манжетами или резиновыми кольцами, утечки жидкости практически отсутствуют, поэтому объемный КПД гидроцилиндра можно принимать η_об=1.

В связи с этим можно принять, что действительный расход Q рабочей жидкости в объемном гидроприводе равен расходу Q_п, жидкости, подаваемому гидронасосом в поршневую полость гидроцилиндра:

Q=Q _п =1,25·10^-3, м³/c

4.3.3. Гидравлический расчёт трубопроводов объёмного

гидропривода

Гидравлический расчет трубопроводов объёмного гидропривода заключается в определении их диаметров и потерь в них давления, возникающих при движении рабочей жидкости. Расчет проведём по простым участкам, на которые разбивается гидравлическая система привода. В нашем случае гидравлическая система разбивается на 3 простых участка:

- всасывающий трубопровод — от бака до насоса;

- нагнетающий трубопровод — от насоса до гидроцилиндра;

- сливной трубопровод — от гидроцилиндра до бака с рабочей жидкостью.

Расчёт всасывающего трубопровода.

Определим диаметр всасывающего трубопровода. Расход во всасывающем трубопроводе равен действительному расходу гидропривода.

Q_вс=Q;

Поэтому:

где Q_вс=Q_п = 1,25·10^-3, м³/с; =1 м/с(принимаем).

Получим:

по ГОСТ 8743-75 (трубы стальные бесшовные холоднодеформируемые) принимаем для рабочего давления до 6,3 МПа: d_вс=38 мм.

26.05.08

Определяем уточненную скорость жидкости во всасывающем трубопроводе:

Расчёт нагнетательного трубопровода.

Определим диаметр d_нг нагнетательного трубопровода:

, м/с; м

Согласно ГОСТу выбираем диаметр нагнетательного трубопровода.

d_нг=15 мм,

м/с

Расчёт сливного трубопровода.

Определим диаметр d_сл сливного трубопровода. Учитывая, что расход Q_сл в сливной магистрали равен расходу Q_ш в штоковой полости, получим:

где Q_сл =0,744·10^-3 м/с; =2,0 м/с (принимаем)

м,

Принимаем d_сл =20 мм.

Определим уточнённую скорость жидкости в сливном трубопроводе:

м/с

Дата добавления: 2014-11-08