Модернизация привода вращателя бурового станка СБШ-250МНА-32, страница 22

Р_н^к_max = 32 МПа - максимальное давление;

h_он^к = 0,91  - объемный КПД насоса;

h_н^к = 0,87  - полный КПД насоса;

0 £ e_н £ 1 - параметры регулирования;

J_н^к = 0,028 кг/м² - момент инерции насоса;

Р_max = 2,5 МПа - давление вспомогательного насоса;

Q = 16,7 л/мин - подача всасывания насоса.

В связи с тем, что насос обладает Q_н^к = 195 л/мин, а из расчетов следует

 Q_н = 97,31 л/мин, то выбираем электродвигатель с угловой скоростью 104,7 рад/с, и в дальнейших расчетах

w_н^к = 104,7 рад/с

Определение обьемного КПД для подачи Q_н, [13]:

hон = [1+ (1 - hонк ) • qнк • wнк • Рнк / (2 • p • Qн •Рнк )]-1

(9.24)

h_он = [1+ (1 - 0,91) • 140•10^-6 • 104,7 • 29,85 / (2 •3,14 • 25 • 1,6 • 10^-3)]^-1 = 0,864

Полный КПД насоса, [13]:

hн = hнк • hон / hонк

(9.25)

h_н = 0,87 •0,864 / 0,91 = 0,82

Гидромеханический КПД насоса h_гмн = 0,955

Мощность на валу насоса расчитывается по формуле, [13]:

Nвн = Qн • Рнр / hн, где

(9.26)

Рнр = Рн +Ù  Рт вс

(9.27)

Р_нр = 29,85 + 0,0027 = 29,85 МПа

N_вн = 1,62 • 10^-3 • 29,85 •10⁶ / 0,82 = 59 кВт

Момент на валу насоса при бурении без учета скольжения электродвигателя, [13]:

М`н = Nвн / wн;

(9.28)

М`_н = 59 •10³ / 104,7 = 563 Н•м

   Производим выбор электродвигателя, зная мощность и момент выбираем двигатель типа 4А280S6У3

N_э^к = 75 кВт; М_э^к_max / М_э^к = 2,2;                 S_%^к = 2,0;        S_кр%^к = 8,3;    

J_э = 2,9 кг • м²;          w_э = 104,7 рад/с

Скольжение при бурении, [13]:

S = 0,5 - Ö 0,25 - Nвн / Nэк • Sк (1 - Sк )

(9.29)

S = 0,5 - Ö 0,25 - 59 / 75•0,02•(1 - 0,02) = 0,0157

Угловая скорость насоса при бурении, [13]:

wн = wэ •(1 - S)

(9.30)

w_н = 104,7•(1 - 0,0157) = 103,05 рад/с

Емкость бака определяется по трехминутной производительности насоса, [13]:

Wб = 90 / p•qнк•wнк•hонк

(9.31)

W_б = 90 / 3,14 • 140 •10^-6 • 104,7 • 0,91 = 0,382 м³

Полученная величина округляется до ближайшего значения по ГОСТу 12448-80-W_б = 400 дм³

9.3.2. Расчет статических характеристик.

Момент на валу насоса при бурении, [13]:

Мн = Nвн / wн;

(9.32)

М_н = 59 / 103,1 = 572 Н•м

Коэффициент трансформации момента, передаточное число, КПД гидропередачи, [13]:

Км = Мм / Мн;

(9.33)

К_м = 4200 / 572 = 7,3

i = wн / wм;

(9.34)

i = 104,7 / 8,5 = 12,31

h = Км / i;

(9.35)

h = 7,3 / 12,31 = 0,59

Полный КПД гидромотора при бурении, [13]:

hм = hмк •hом / hомк = hгммк • hом

(9.36)

h_м = 0,95 •0,843 = 0,8

КПД гидросистемы, [13]:

hс = Рм•Qм / (Рн • Qн)

(9.37)

h_с = 27,76 • 96, 3 / (29,85 • 97,3) = 9,2

КПД гидропередачи, [13]:

h = hм • hс • hн

(9.38)

h = 0,8 • 0,92 •0,82 = 0,61

Значение КПД совпадают, следовательно расчет выполнен верно.

Построение механической характеристики соответствующей скорости вала при бурении.

Параметры регулирования насоса определяются по формуле, [13]:

eн = 2 • p •Qн / (qнк • wн • hон);

(9.39)

e_{н =} 2 • 3,14 • 1,62 • 10^-3 / (140 •10^-6 • 104,7 • 0,86) = 0,816

Параметры холостого хода, [13]:

Ммх = 1 / (2 •p ) • q •Ù Рм • (1 - hгммк)

(9.40)

М_мх = 1 / (2 • 3,14) • 1 • 10^-3 • 27,76 •10⁶ (1 - 0,95) = 221 Н•м

Ù Рмх = 2 •p • Ммх / (qмк • hгмнк);

(9.41)

Ù Р_мх = 2 • 3,14 • 221 / (1 • 10^-3 •0,95) = 1,46 Мпа

Рмх =Ù  Рмх + Рсл;

(9.42)

Р_мх = 1,46 • 0,6 = 2,06 Мпа

Рнх = Рмх +Ù Рр1 +Ù Рр2 + Ù Рт н;

(9.43)

Р_нх = 2,06 + 0,072 + 0,072 + 0,056 = 2,26 МПа

Пренебрегая скольжением на холостом ходу обьемный КПД насоса равен, [13]:

hонх = 1 • (1 - hонк) • wнк / (eн • wэ) • Рнх / Рнк;

(9.44)

h_онх = 1 • (1 - 0,91) •104,7 / (0,816 • 104,7) • 2,26 / 25 = 0,99

Qнх = qнк / •eн •wн / 2 • p • hонх;

(9.45)

Q_нх = 140 • 10-6 • 0,816 • 103,1 / (2 • 3,14) • 0,99 = 1,9 • 10^-3 м³/с

Скорость холостого хода, [13]:

wмх = 2 • p / qмк • [Qнх - 2 • Рнх • (Аур1 + Ау(уа)) - Рмх • Аум];

(9.46)

w_мх = 2• 3,14 / (1 • 10^-3) • [1,19 • 10^-3 - 2,26 • 10⁶ • 2 • (0,25 • 10^-12 + 0,1 • 10^-12) - 2,06 • 8,84 • 10^-12] = 11,9

Для e_н = 0,806 точки (0; 11,3);  (4200; 8,5) - положение механической характеристики

Для e_н = 1 - (0; 14,43)

Для e_н = 0,5 - (0; 7,14)

9.3.3. Динамический расчет

Динамический расчет проведем при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидромотор, которая в данном случае зависит от угловой скорости w_м и коэффициента К_с, характеризующего сопротивляемость породы бурению и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем  работу привода бурения