Расчет основных параметров гидропривода
Определение давлений в полостях нагнетания и слива и определение диаметра поршня силового гидроцилиндра
Согласно схеме гидропривода составим уравнения для давлений в полостях нагнетания гидроцилиндров P1 и в полостях слива P2. Для этого составим схему распределения давлений в гидросистеме.
Рис.2. Схема распределения давлений в гидросистеме
Уравнения давлений P1 и P2 запишем в виде:
P1 = PH - Δ PДР -Δ Pзол 1 – Δ P1
P2 = Δ Pзол 2 - Δ PФ - ΔP2
где P1 – давление в нижней штоковой полости гидроцилиндра, МПа;
P2 – давление в верхней штоковой полости гидроцилиндра, МПа;
PН – давление, развиваемое нерегулируемым насосом, МПа;
ΔP1 и ΔP2 – перепады давлений в трубах l1 и l2, МПа;
ΔPДР – перепад давления на дросселе, МПа.
Δ PФ - перепад давления на фильтре, МПа
Δ Pзол 1 и Δ Pзол 2 - перепады давлений на гидрораспределителе, МПа;
Таблица 1.
| Величина полезного усилия, R | Рабочее давление в гидросистеме, PН |
| 10…20 | 1,6 |
| 20…30 | 3,2 |
| 30…50 | 6,3 |
| 50…100 |
Согласно таблице 1 в зависимости от величины полезного усилии R примем рабочее давление в гидросистеме, т.е. давление, развиваемое насосом PН будет равно 6,3 МПа. Перепады давлений на дросселе примем следующим образом:
Δ Pзол 1 = Δ Pзол 2 = 0,2 МПа;
Δ PДР = 0,3 МПа;
Δ PФ = 0,1 МПа.
Так как перепады давлений в трубах на первой стадии расчета определить нельзя, то примем предварительно ΔP1 = ΔP2 = 0,2 МПа. Тогда P1 и P2 будут равны:
P1 = 6,3 – 0,3 – 0,2 – 0,2 = 5,6 МПа;
P2 = 0,2 + 0,1 + 0,2 = 0,5 МПа.
Определение диаметра поршня силового цилиндра
Составим уравнение равновесия поршней силовых цилиндров, пренебрегая силами инерции:
P1F = P2F + R + T,
где F – площадь поршня, м2;
R – усилие на штоках, кН;
T – сила трения, приложенная к поршню.
Сила трения T увеличивается с ростом давления жидкости в цилиндре. Ее можно определить по формуле
T = (0,02...0,1)·R = 0,1·50 = 5 кН.
Определим площади гидроцилиндра F1 и F2, используя соотношения
где υпр и υпх – скорости поршня при рабочем и холостом ходе.
Преобразуем уравнение к виду
Расход жидкости, поступающий в силовой цилиндр можно определить по формуле
Q = υп · F
Если расход жидкости, поступающий в силовой цилиндр при рабочем и холостом ходе одинаков, то
Q = υп · F1 = υп · F2
поэтому
Из этих выражений следует
откуда
Следовательно, выражение площади поршня в штоковой полости примет вид:
Подставляя выражения площадей F1 и F2 в (2), сможем определить диаметр поршня
Выбор гидроцилиндра
Принимаем стандартный диаметр цилиндра D = 125 мм. По справочнику выбираем гидроцилиндры общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с номинальным давлением P* = 10 МПа (рис.3).
Рис.3. Поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия по ОСТ 22-1417-79
Габаритные и присоединительные размеры выбранных гидроцилиндров, мм
| D | S | d | D1 | d1 | d2 | rmax | lmin |
| M36x1,5 |
Поскольку ход штока S = 10D, то его на продольный изгиб можно не проверять.
Посчитаем площадь поршня в поршневой и штоковой полости
Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса
Определяем расход жидкости, поступающий в поршневую полость каждого силового гидроцилиндра
где υПР – скорость перемещения поршня, которая определяется отношением хода поршня к времени рабочего хода
тогда
Подача насоса с учетом утечек рабочей жидкости определится по формуле:
QH = (QЦ1 + ΔQЦ)· z + ΔQ зол + ΔQПК,
где ΔQЦ – утечки жидкости в силовом цилиндре;
ΔQзол – утечки в золотнике;
ΔQПК – утечки через предохранительный клапан;
z – число гидроцилиндров.
Утечки в силовом цилиндре ΔQЦ определим по формуле:
Утечки в золотнике:
Утечки через предохранительный клапан примем ΔQПК = 0,1QН. Подача насоса
Определим рабочий объем насоса
где n – частота вращения ротора насоса;
η0 – объемный КПД насоса.
Выбираем по рассчитанным параметрам пластинчатый гидронасос Г12-5М с рабочим объемом 80 см3, номинальной подачей 105 л/мин, номинальным давлением 6,3 МПа и объемным КПД η0* = 0,88 (рис.4).
Рис.4. Пластинчатый насос Г12-5М
Насос состоит из корпуса 2 с крышкой 9, между которыми размещаются статорное кольцо 11. На приводном валу 4 на шлицах установлен ротор 1, в пазах которого помещены пластины 12. Вал вращается в шариковых подшипниках 3. К торцам ротора прижаты торцевые распределительные диски 7 с четырьмя окнами для всасывания и нагнетания. Один из торцевых распределительных дисков плавающий: в начале работы насоса он поджимается к ротору пружинами 6, а во время работы - давлением жидкости, поступающей из напорной гидролинии. Герметизация насоса достигается установкой резинового или пробкового кольца 10 и манжет 5 из маслостойкой резины. Утечки повалу отводятся через дренажное отверстие 8.
Уточняем расход жидкости, сбрасываемый через предохранительный клапан в бак:
ΔQПК = qnη0 - 2(QЦ1 + ΔQЦ) - ΔQ зол =
= 80·10-3·1500·0,88 - 2·(42+0,045) - 0,056 = 21,45 л/мин.
