Файл: Исходные данные 3 Принципиальная схема гидравлического привода 4.doc

Величина равна расходу гидропривода.

По справочнику [1] выбираем нерегулируемый аксиально-поршневой насос модели 210.12.00.03, который характеризуется следующими основными техническими параметрами:

– рабочий объем – = 18 см³;

– номинальное давление на выходе из насоса – 20 МПа;

– максимальное давление – 32 МПа;

– максимальная частота вращения вала – 5000 мин^-1;

– минимальная частота вращения вала – 2800 мин^-1;

–максимальный КПД при номинальном режиме работы –0,96;

– минимальный КПД при номинальном режиме работы –0,88;

–номинальная мощность 9 кВт;

– масса – 4 кг.

Исходя из предложенного режима работы гидропривода, для привода насоса выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А112М2УЗ с синхронной частотой вращения 3000 мин^-1 и номинальной мощностью 7,5 кВт [2]. Подача насоса 210.12.00.03 при частоте вращения приводного вала 3000 мин^-1 будет равна:


Максимальное давление, которое может развивать насос при перегрузках, ограничивается предохранительным клапаном. Предохранительный клапан должен открывается при давлении, превышающем расчетное давление насоса, на 15 – 30 %. Исходя из указанного условия и технических параметров насоса 210.12.00.03, давление настройки предохранительного клапана устанавливается равным 40 МПа (25%). Поскольку насос 210.12.00.03 имеет постоянную производительность, то избыток подаваемого насосом в гидроцилиндр масла будет сливаться в бак через переливной золотник предохранительного клапана.

8.Расчет гидролинии

8.1. Расчет диаметров труб и рукавов

Расчет гидролиний состоит в определении внутреннего диаметра трубопроводов и потерь давления, возникающих при движении рабочей жидкости по трубопроводам и другим элементам гидропривода. Расчет трубопроводов производится по участкам, на которые разбивается гидравлическая схема гидропривода. Под участком понимается часть гидролинии между разветвлениями, пропускающая постоянный расход и имеющая постоянный диаметр. Участок может представлять собой прямолинейный участок трубы либо на нем могут быть присутствовать различные местные сопротивления (колена, тройники, крестовины, штуцеры и другие).

---

Внутренний диаметр (мм) жесткой металлической трубы или гибкого резинометаллического рукава предварительно определяется по формуле:
,

где Q =41,4 – расход жидкости на рассматриваемом участке, л/мин;

_V – средняя скорость жидкости, м/с.

Полученное значение диаметра округляется до величины, определяемой ГОСТ 8732-78 и ГОСТ 8734-75.

Предварительно были приняты следующие значения скоростей масла в трубопроводах: во всасывающем – 1 м/с, в напорном – 4,5 м/с, в сливном – 1,5 м/с.

Всасывающая гидролиния

Напорная гидролиния:

Сливная гидролиния:


Затем по принятому диаметру определяется действительная средняя скорость (м/с) масла в трубопроводе:



Всасывающая гидролиния:


Напорная гидролиния:


Сливная гидролиния:


Принятые и вычисленные значения расходов, диаметров и скоростей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчета гидравлических потерь

Номер участка	Назначение	Скорость масла, м/с		Расход, л/мин	Диаметр, мм		Длина участка, м
		Допусти-мая	Вычислен-ная		Вычислен-ный	Принятый
1	Всасывающая гидролиния	0,5 - 1,5	0,94	41,4	29,6	30	0,5
2, 7, 8	Напорная гидролиния	3 - 6	4,25	41,4	14	14	3,0; 2,0; 3,0
3,4,5	Сливная гидролиния	1 - 2	1,39	41,4	24,17	25	2,0; 4,0; 2,0

---

Исходя из номинального давления рабочей жидкости в гидроприводе в качестве трубопроводов выбираем тонкостенные трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75 из углеродистой конструкционной стали марки 20. Определим необходимую толщину стенки δ (мм) напорного трубопровода по формуле:

δ=

где – максимальное давление масла, МПа (в рассчитываемом гидроприводе );

– допустимое напряжение материала трубы на разрыв, МПа (для стали 20 примем

Тогда толщина стенки трубы будет равна



По результатам расчета выбираем толщину стенок трубопроводов 1 мм. Тогда обозначение напорного трубопровода – 15×1, сливного трубопровода – 25×1, где числа 15 и 25 – наружный диаметр трубы в мм.

8.2. Расчет и выбор гидробака

Основным параметром гидробака является его вместимость. На этапе предварительного расчета вместимость гидробака V_б выбирают в зависимости от минутной подачи насоса Q_н по формуле:



где Кб – коэффициент, зависящий от режима работы гидропривода.

Расчетное значение объема бака согласовывают со стандартным по ГОСТ 12448-80. Окончательно вместимость бака определяет тепловым расчетом гидросистемы и вновь согласовывают с ГОСТ.

Наиболее распространены гидробаки, имеющие форму параллелепипеда. Площадь теплоотдачи таких баков может быть определена по формуле:



где Vб – вместимость гидробака, м3.

9. Подбор основных агрегатов гидропривода

Полезный (геометрический) объем масляного бака определяется из условия трехминутной номинальной производительности насоса:

---

В соответствии с ГОСТ 16770-91 выбираем номинальную вместимость масляного бака 125 дм³ [3]. Объем заливаемого в бак масла – не менее 100 л.

Выбор марки масляного фильтра осуществляется исходя из номинальной производительности насоса (29 л/мин), давления в напорном трубопроводе и допустимой тонкости фильтрации для пластинчатых насосов. Выбираем фильтр сетчатый ФВСМ с номинальной тонкостью фильтрации 80 мкм с номинальным расходом 40 л/мин и номинальным давлением 20 МПа, предназначенного для установки в сливной магистрали гидропривода [1].

В качестве предохранительного и переливного клапана выбираем гидроклапан давления КПМ 102-0, имеющий следующие основные параметры:

– номинальный расход масла – 40 л/мин;

– давление настройки – 6,3 МПа.
В качестве манометра выбираем стрелочный манометр по ГОСТ 2405-88 с верхним пределом измеряемого давления 50 МПа [1].

10. Расчет мощности и КПД гидропривода

Полная мощность гидропривода равна мощности, потребляемой насосом, и определяется по формуле

.



Полный КПД гидропривода вычисляется как произведение его механического, объемного и гидравлического КПД:



Механический КПД гидропривода равен произведению механических КПД последовательно включенных насоса, распределителя и гидроцилиндра:



Аналогичным образом вычисляется объемный КПД гидропривода:



Гидравлический КПД гидропривода зависит от суммы гидравлических потерь во всех последовательно включенных гидроагрегатах и трубопроводах:



Таким образом, полный КПД гидропривода равен



В правильно спроектированном гидроприводе

---

.

11. Тепловой расчет гидропривода

Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости. Будем считать, что полученная маслом теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхность стенок масляного бака. Если площадь стенок оказывается недостаточной, то устанавливается воздушно-масляный или водомасляный теплообменник (маслоохладитель). Предположим также, что бак имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Тепловой поток (кВт) через стенки маслобака эквивалентен потерянной мощности и с учетом режима работы гидропривода определяется по формуле:

Количество тепла (кДж), которое может быть передано от нагретого масла окружающему воздуху, определяется по формуле

,

где t – время работы гидропривода, ч.

Если масло охлаждается только в гидробаке, то установившаяся температура масла, которая не должна превышать 70°С, определяется по формуле мt



где – температура окружающего воздуха, ;

K – коэффициент теплопередачи от масла к окружающему воздуху, приведенный к охлаждаемой поверхности гидробака;

– охлаждаемая поверхность бака;

– объем масла в баке.

При отсутствии интенсивной местной циркуляции воздуха около бака К=63 кДж / [3].

Если принять, что t=1ч, , то температура масла при работе гидропривода в номинальном режиме составит:

---