Выбор элементов гидропривода

Определение расчетных данных для исполнительного органа гидроцилиндр

1.1 Характеристика загрузки

Уравнение нагрузочной характеристики гидроцилиндра определяется уравнением:

 

 

где Р – текущее значение усилия на выходном валу;

Р_ио – статистическое услие (Р_ио=4 кН);

U_и – текущее значение частоты вращения выходного звена (U_и=0,4);

b,c –постоянные коэффициенты нагрузочной характеристики.

 

Так, как b=0, то уравнение примет вид:

 

 

Находим находим неизвестный коеффициент:

 

 

Определяем текущее усилие в шести точках, строим график зависимости Р= f(U)

Определяем текущую мощность в шести точках, строим график зависимости N=f(U)

Определяем мощность гидроцилиндра по формуле:

 

 

 

Результаты расчетов заносим в таблицу:

 

№ точки	U	N	P
	0,1	0,868	8,68
	0,1375	1,6465	11,957
	0,175	2,84	16,27
	0,2125	4,6	21,618
	0,25
	0,325	14,25	43,87

 

1.2 Обоснование метода регулирования и системы циркуляции.

Так как проектируемый гидропривод будет обладать высокой мощностью, N>5 кВт, целесообразно будет использовать гидропривод с машинным управлением. В этом случае, несмотря на высокую стоимость самой системы, получим значительную экономию эксплуатационных расходов.

В качестве схемы циркуляции жидкости принимаем открытую схему гидропривода, которая характеризуется тем, что рабочая жидкость от насоса к гидродвигателю размыкается баком значительной емкости, т.е. циркулирует по схеме насос – гидродвигатель – бак. Гидропривод выполнен в этой схеме, имеет простую конструкцию, и кроме насоса и гидродвигателя требует также предохранительного клапана для защиты от перегрузки, распределителя для включения, выключения и реверсирования гидродвигателя, а также бака для жидкости. Сливная линия гидродвигаетля как и всасывающая линия насоса, непосредственно соеденена с баком, сообщающимся с атмосферой, что обеспечит свободный слив жидкости из гидродвигателя и питание насоса под атмосферным давлением.

Достоинством открытых схем гидропривода является простота, возможность создать многодвигательных систем различных конструкций с одним насосом, хорошие условия для охлажления и очистки рабочей жидкости. Недостатки этой схемы: большие габариты, вакуум всасывающей линии, что ограничивает перемещение быстроходных насосов из-за возможной кавитации.

 

 

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА

2.1 Расчет параметров гидроцилиндра

 

Рассчитать поршневой гидроцилиндр с поршневой рабочей полостью по следующим данным:

- Расчетная рабочая (номинальная) загрузка P_{u ном.}, кН – 28;

- Максимальная загрузка на штоке P_{u max.}, кН – 5;

- Максимальный рабочий ход поршня l, мм- 200;

- Номинальная скорость загрузки u_{u ном.­}, м/мин – 15;

- Пределы регулирования по скорости в долях от номинальной – 0,4…1,3

 

Решение

 

1. Из таблицы рекомендуемых параметров гидро цилиндров выбираем:

- Рабочее давление гидроцилиндра р_гц=6,3 МПа;

- Гидромеханический КПД гидроцилиндра η_{гц гм}=0,92;

- Соотношене между диаметрами штока и поршня к=d/D=0,5.

2. Определяем расчетный діаметр поршня:

 

 

Из нормального ряда чисел выбираем диаметр поршня D=100мм. Тогда площадь поршневой полости S=S_n=πD²/4=3,14*(100*10^-3)²/4=7,854*10^{-3 м2}.

 

3.Вычисляем диаметр штока d=D*k=100*0,5=50мм, что соответствует нормальному ряду чисел. Площадь штоковой полости в этом случае составит:

 

 

 

4. Уточняем номинальное р_{гц ном.} и максимальное р_{гц max.} давления в поршневой полости гидроцилиндра при ненагруженной штоковой полости:

 

 

 

 

5. Вычисляем необходимые расходы рабочей жидкости:

 

 

 

 

 

 

6. Определяем минимальную толщину стенки и днища гидроцилиндра:

 

 

 

7. Ориентировочная длина собранного гидрацилиндра состави

 

 

 

8. Определяем минимально допустиме значения диаметров подводящих отверстий:

 

 

 

Таблица 2.2

Основные параметры гидроцилиндров

Основные параметры	Значения
Диаметр цилиндра D,мм
Номинальный расход Q, л/мин
Максимальное (теоретическое) толкающее усилие, кН	48,5
Ход поршня до …, мм
Утечки ΔQЦ при давлении Р=5,5 МПа, см3/мин

 

2.2Выбор насоса и приводного двигателя.

 

Выбрать насос по следующим исходным данням:

- расчетные параметры гидродвигателя

-

p_2max = 5,5 МПа; р_2ном=3,5 МПа; Q_2max= 80 л/мин

 

Решение

 

1. Определяем расчетные давление насоса:

 

p_2ном>1,05 p_2ном= 3,675 МПа; p_2max>1,05 p_2max= 5,775 МПа.

 

2. Определяем рабочий расход насоса:

 

 

 

3. Выбор насоса производится по рабочему давлению и расходу с ориентировочным учетом потерь давления и утечек в напорной магистрали. При объемном регулировании потери давления и расхода принимаем 5% от расчетного давления.

Будем использовать радиально-поршневой регулируемый насос типа 125А-20. Техническую характеристику насоса заносим в таблицу 2.3.

 

 

Таблица 2.3

Техническая характеристика радиально-поршневого регулируемого насоса типа 125А-20

Рабочий объем	125 см3/об
Частота вращения	960 об/мин
Подача Q*10-3	1666л/с
Давление номинальное	20 МПа
Мощность	45 кВт
КПД	Объемный	0,85
Полный	0,77
Габариты	Длина	786 мм
Ширина	669 мм
Высота	586 мм
Вес	726 кг

 

4. Определяем недостающие (в том числе и паспортне) данные:

- коеффициент утечек насоса:

 

 

 

- гидромеханический КПД:

 

 

 

- рабочий (удельный) объем насоса:

 

 

 

 

2.2 Выбор рабочейжидкости

Условия работы радиально-поршневого регулируемого насоса типа 125А-20 дапускается использовать в качестве рабочей жидкости масло МГ-30ТУ 38-1-01-50-70.

Физические свойства данного масла приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4

 

Технические требования масла марки МГ-30ТУ 38-1-01-50-70

Диапазон робочих температур, С0	-20…+80
Заменяемое масло	ИС-30, индустриальное 30, турбинное 30 (УТ)
Состав	Масло индустриальное ИС-30 с присадками ДБК или ионола технологического не менее 0,2%, депрессатора полиметакрылата Д не менее 0,3%, противопенной ПМС-200А.
Вязкость кинематическая при 50 С0	27-33 мм2/с
Индекс вязкости, не менее
Кислотное число, КОН на 1 г масла, не более	0,06мг
Общая стабильность против окисления	0,05-0,9
Температура вспышки	190 С0
Содеожание механических примесей, не более	0,007%
Температура застывания	-35С0
Плотность при 20 С0, не более	885 кг/м3

 

2.4 Выбор элементов управления и вспомогательных устройств

 

2.4.1 Выбор трубопроводов

Внутренние диаметры труб всех участков гидросети определяют по формуле:

 

где: Q= 80 л/мин – номинальный (расчетный) расход рабочей жидкости на соответствующем участке гидросети, который устанавливается в соответствии с принципиальной схемой и определяется в зависимости от расчетных расходов насосов и гидродвигателей, разветвлений трубопровода;

u – средняя скорость на соответствующем участке трубопровода, которая принимается:

- для всасывающей гидролинии u_вс=1,5 м/с;

- для сливных гидролиний u_сл= 2,0 м/с;

- для напорной магистрали в зависимости от рабочего давления в гидросистеме по следующей таблице:

-

Р, МПа	До 6,3	6,3				Свыше 32
uн,м/с	3(2)	4(2,5)	5(3)	6(3,5)	7(4)	8…10(4)

 

Для длинных трубопроводов (L>100d) приведенные данные снижаются на 30%...50%.

 

 

 

Подсчитанный по формуле внутренний диаметр d трубы округляем до ближайшего значения ряда условных проходов d_у (номинального внутреннего діаметра трубы) по ГОСТ 16516-80:

d_у=4,5,6,8,10,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,150,200,250 мм.

Для труб напорной магистрали определяют минимальную толщину δ для стенки трубы по формуле:

 

 

[σ] – среднее допустимое значение напряжения 2,05*10⁸ Па

 

 

Параметры выбранных трубопроводов заносим в таблицу:

№ участка
dу, мм

 

2.4.2 Выбор элементов управления

В качестве распределителя принемаем трехпозиционный четырех ходовой реверсивный золотник с запертими плоскостями нагнетательной линии и сливом по МН 5782-65.

Техническая характеристика данного элемента управления приведена в таблице 2.5

 

Таблица 2.5

 

Техническая характеристика данного трехпозиционного распределителя с гидравлическим управлением по МН 5782-65.

Параметры	Единицы измерения	Значение
Номинальный расход	дм3/с	2,67
Номинальное давление	МПа
Потеря давления при номинальном расходе	МПа	0,4
Даление управления	МПа	1-16
Время срабатывания	с	0,3-3
Суммарная утечка по зазорам распределителя, не более	см3/с
Максимальное время выдержки под. давлением 32 МПа в крайних положениях	с
Вес	кг	20,4

 

Выбираем предохранительный клапан. Выбираем по давлению и расходу. Принимаем клапан предохранительный с переливным золотником типа БГ52-15А, техническая характеристика которого приведена в таблице 2.6

 

Таблица 2.6

 

Техническая характеристика клапана предохранительного типа БГ52-15А

Параметры	Единицы измерения	Значение
Номинальный расход масла	дм3/с	1,66
Наименьший рекомендуемый расход	дм3/с	0,16
Перепад давления на клапане при изменении рас хода от наименьшего до наибольшего регламентируемого на всем диапазоне давлений, не более	МПа	0,5
Номинальное давление	МПа	5-20
Давление нагрузки, не более	МПа	0,5
Время набора давления после загрузки, не более	с
Вес	кг

 

2.4.3 Выбор дополнительных и вспомогательных устройств

Выбор фильтров определяет расход рабочей жидкости через всасывающую и сливную магистраль, поэтому принимаем:

- на всасывающую магистраль фильтр грубой отчистки типа ФДЖ-100

- на сливную магистраль фільтр тонкой очистки типа ФМ-6

Технические характеристики данных фильтров вносим в таблицы 2.7 и 2.8

 

Таблица 2.7

 

Техническая характеристика фильтра грубой очистки

Параметры	Единицы измерения	Типоразмер
ФДЖ-100
Наименьший размер задерживаемых частиц	мм мкм	0,18
Пропускаемая способность при вязкости масла 2,8-145 мм2/сек	л/мин дм3/с	760-410 12,6-6,8
Наибольший перепад давления	мПа кгс/см2	0,05-0,12 0,5-1,2

 

Таблица 2.8

 

Техническая характеристика фильтра тонкой очистки

Параметры	Единицы измерения	Типоразмер
ФМ-6
Наименьший размер задерживаемых ферромагнитных частиц	мм	0,01-0,005
Пропускаемая способность при вязкости масла 2,8-145 мм2/сек	л/мин
Наибольшее рабочее давление	МПа	0,6
Вес	кг