Гидропривод (стр. 2 из 3)

- клапан предохранительный с переливным золотником БГ52-17А (номинальный расход масла 6,6 дм³/с, наименьший рекомендуемый расход 0,66 дм³/с, перепад давления на клапане при изменении расхода от наибольшего рекомендуемого на всем диапазоне давлений не более 0,5 МПа);

- обратный клапан ПГ51-27 (номинальный расход масла 9,33 дм³/с, номинальное давление 0,3¸20 МПа, потеря давления при номинальном расходе не более 0,2 МПа);

- фильтр дисковый жидкой смазки ФДЖ-80 (наименьший размер задерживаемых частиц 0,18 мм, пропускная способность 3,4¸6,3 дм³/с, наибольший перепад давления 0,05¸1 МПа, наибольшее рабочее давление 0,4 МПа, фильтрующая поверхность патрона 330 см², вес 168 кг).

2.4. Расчет гидравлической сети

Диаметры трубопроводов определяются из условия обеспечения допустимых эксплуатационных скоростей V_экс:

всасывающие трубопроводы:	0,5¸1,5 м/с;
сливные трубопроводы:	2 м/с;
нагнетательные трубопроводы:	5 м/с.

Исходя из этих величин, определяются внутренние диаметры трубопроводов по формуле:

d=(4Q_max/pV_экс)^1/2 (2.5)

d_всас=(4´4,8´10^-3/3,14´1,5)^1/2=0,06 м;

d_слив=(4´4,8´10^-3/3,14´2)^1/2=0,055 м;

d_нагн=(4´4,8´10^-3/3,14´5)^1/2=0,034 м.

Округляем полученные значения до стандартных: d_всас=56 мм, d_слив=56 мм, d_нагн=34 мм.

Определяем скорость движения жидкости:

V=4Q_max/p´d²(2.6)

V_всас=4´4,8´10^-3/(3,14´0,056²)=1,9 м/с,

V_слив=4´4,8´10^-3/(3,14´0,056²)=1,9 м/с,

V_нагн=4´4,8´10^-3/(3,14´0,034²)=5,3 м/с.

Потери давления по длине трубопроводов составляют:

DP_l=r´g´l´l´V²´10^-6/(d´2g), МПа, (2.7)

где g – ускорение силы тяжести;

l - коэффициент Дарси;

l – длина соответствующей трубы, м (l_всас=2 м, l_слив=4 м, l_нагн=4 м);

d – диаметр соответствующей трубы.

Коэффициент Дарси зависит от режима движения жидкости, который в свою очередь характеризуется числом Рейнольдса Re:

Re=(V´d)/n, (2.8)

где n - кинематическая вязкость жидкости, м²/с

Re_всас=1,9´0,056/2´10^-5=5320;

Re_слив=1,9´0,056/2´10^-5=5320;

Re_нагн=5,3´0,034/2´10^-5=9010.

Если Re>2320, то необходимо определить значение нижнего предельного числа Рейнольдса:

Re_{пр. н.}=10d/D_Э, (2.9)

где D_Э – эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы (для стальных бесшовных труб D_Э=0,001¸0,002 мм)

Re_{пр. н. всас}=10´0,056/2´10^-6=280000;

Re_{пр. н. слив}=10´0,056/2´10^-6=280000;

Re_{пр. н. нагн}=10´0,034/2´10^-6=170000.

Если 2320<Re<Re_{пр. н.}, то коэффициент Дарси определяется по формуле Блазиуса для зоны "гидравлически" гладких труб:

l=0,3164/Re⁰^,²⁵ (2.10)

l_всас=0,3164/280000^0,25=0,014;

l_слив=0,3164/280000^0,25=0,014;

l_нагн=0,3164/170000^0,25=0,016.

Таким образом потери по длине составят:

DP_l^всас=900´9,81´0,014´2´1,9²´10^-6/0,056´2´9,81=8,1´10^-4 МПа;

DP_l^слив=900´9,81´0,014´4´1,9²´10^-6/0,056´2´9,81=16,2´10^-4 МПа;

DP_l^нагн=900´9,81´0,016´4´5,3²´10^-6/0,034´2´9,81=237,9´10^-4 МПа.

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

DP_M=DP_ном(Q_max/Q_ном)², (2.11)

где DP_ном – номинальная потеря давления, указанная в технической характеристике гидроустройства при номинальном расходе Q_ном, МПа.

Потери давления в золотнике:

DP_M^зол=0,3(4,8´10^-3/6,66´10^-3)²=0,156 МПа.

Потери давления в предохранительном клапане:

DP_M^п.к.=0,5(4,8´10^-3/6,6´10^-3)²=0,264 МПа.

Потери давления в обратном клапане:

DP_M^о.к.=0,2(4,8´10^-3/9,33´10^-3)²=0,053 МПа.

Потери давления в фильтре:

DP_M^ф=0,5(4,8´10^-3/6,3´10^-3)²=0,29 МПа.

Таблица 2.1.

Потери давления в гидросистеме

Участок гидросистемы	Потери давления, МПа
Участок гидросистемы	По длине, DP_l	Местные, DP_м	Общие, DP_w
Всасывающий	0,00081	0,29	0,29081
Нагнетательный	0,02379	0,473	0,49679
Сливной	0,00162	-	0,00162
Сумма	0,0262	0,763	0,78922

Сопротивление системы определяем по формуле:

a=DP_W/Q²_max (2.12)

a=0,78922/(4,8´10^-3)²=34254,34 МПа´с²/м⁶.

Общее давление в гидросети, необходимое для работы гидропривода, описывается уравнением:

P_c=z´P_д+a´Q², (2.13)

где z - число последовательно соединенных одинаковых и одновременно работающих гидродвигателей

P_c=13,94+34254,34Q². (2.14)

Задаваясь значениями расхода Q, по уравнению (2.14) строится напорная характеристика гидросети P_c=f(Q).

Максимальное давление в гидросистеме определяется:

P_max=13,94+a´Q²_max=13,94+0,79=14,73 МПа.

2.5. Выбор насоса и определение его рабочей точки

По максимальному давлению в гидросистеме и максимальной подаче выбираем насос НПМ-400 (максимальная подача при максимальном давлении и номинальном числе оборотов 6,6 дм³/с, минимальный рекомендуемый расход при номинальном давлении 1,66 дм³/с, номинальное давление 20 МПа, номинальное число оборотов в секунду 16, потребляемая мощность 182 кВт) и строим его напорную характеристику (рис. 2.1.). Точка пересечения напорных характеристик соответствует работе насоса на заданную гидросистему, то есть Q_р=0,0048 м³/с, Р_р=14,73 МПа.

2.6. Выбор электродвигателя

Рассчитываем мощность на валу насоса:

N_в=(Р_р´Q_р)/h, (2.15)

где N_в– мощность на валу насоса, Вт;

Р_р – развиваемое давление, Па;

Q_р – производимость насоса, м³/с;

h - общий КПД насоса

N_в=(14,73´10⁶´0,005)/0,8=92 кВт.

По полученной мощности выбираем электродвигатель: А02-91-8 (номинальная мощность 50 кВт, скорость вращения вала 740 об/мин).

2.7. Расчет КПД гидропривода

h_общ=N_д/N_в, (2.16)

где N_д – выходная мощность гидродвигателя;

h_общ – общий КПД гидропривода.

N_д=(2´Р_д´Q_д)/h_д. (2.17)

Подставив формулу (2.17.) в (2.16.), получим:

h_общ=(2´Р_д´Q_д)/(h_д´N) (2.18)

h_общ=(2´6,97´4,8)/(0,91´92)=0,8.

2.8. Определение объема масляного бака

W_б=2Q_р, (2.19)

где W_б – ориентировочный объем масляного бака

W_б=2´0,0026=0,0052 м³.

2.9. Тепловой расчет гидросистемы

Количество тепла, полученное гидросистемой в единицу времени, соответствует потерянной в гидроприводе мощности и может быть определено по формуле:

Q=(1-h_общ)´N_в´К_п, (2.20)

где К_п – коэффициент продолжительности работы под нагрузкой