Принципиальная гидравлическая схема привода с обозначением по ГОСТу 17398-72. Расчёт статических характеристик

принимаем клапан обратный Г51-31 ТУ2-053-053-1649-83 с параметрами: D_у=8мм; Р^к_КО=20МПа; Q^k_КО=16л/мин; DР^к_КО=0,25МПа.

Потери давления при рабочих расходах

Давление на фильтре Р_ф=Р_м+DР_р+DР_КО =7,85+0,09+0,16=8,1МПа.

Расход на фильтре Q_ф=Q_м+DQ_р+DQ_КП+DQ_ДР=10,02+0,02+0,01+0,04=10,09 л/мин; Q_фmax=16,02+0,03+0,02+0,05=16,12 л/мин.

По табл.8.10.стр.305 [4] принимаем фильтр напорный Ф12 ГОСТ16026-80 с параметрами Q^к_ф=25 л/мин, тонкость фильтрации 25мкм, Р^к_ф=20МПа; DР^к_ф=0,09МПа.

Потери давления при рабочих расходах

Объем бака рассчитываем после выбора насоса.

3.5.Расчёт и выбор насоса и электродвиготеля

Давление и расход за насосом

По табл.3.3.стр.38.[1] принимаем насос пластинчатый нерегулируемый БГ12-42 ТУ2-053-1342-78 с параметрами:

g^k_H=12,5см³; n^к_Н=1500об/мин; n^к_Нmax=1600об/мин; n^к_Нmin=960об/мин Q^k_H=16,7л/мин; Р^к_Н=10МПа; Р^к_Нmax=12,5МПа; h^k_ОН=0,89;h^к_Н=0,71; J^k_H=0,013кг/м³.

Принимаем скорость вращения вала насоса n_Н=1500об/мин; w_Н=157 рад/с.

Определяем объёмный к.п.д. насоса при номинальном режиме

При максимальной нагрузке и максимальной скорости

Полный к.п.д. насоса

Производительность насоса составит

Мощность на валу насоса где   Р_НР=Р_Н+DР_ТВС;.

Момент на валу насоса составит

По прил.3.стр.59.[2] принимаем асинхронный электродвигатель 4А112М4У3 с параметрами:  w_с=157рад/с; N^k_Э=5,5кВт; М^к_max/M^k_э=2,2; S^k=3,6%; S_кр=25%; J=0,017кг×м²;

Т.к N^k_э>N_ВН и М^к_эmax>M^/_ВН то электродвигатель выбранправильно.

Уточняем скольжение электродвигателя при номинальном режиме

Уточняем к.п.д. насоса

Действительная производительность и мощность насоса

Ёмкость бака принимаем равной трёхминутной производительности насоса;

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ12448-80 принимаем W_Б=63л.

Так как разница между первоначальной расчётной мощностью на валу насоса и уточнённой составляет;

Производим ещё одно уточнение расчётных величин

Так как разница между расчётными величинами после первого и второго уточнения незначительная, за расчётное в дальнейших расчётах принимаем величины после второго уточнения.

4.Расчёт статических характеристик

К.п.д гидропередачи определяется по формуле где к.п.д. гидроцилиндра

К.п.д. гидросистемы

Определим значения коэффициентов утечек на гидрораспределителье и предохранительном клапане

 

Так как регулирование осуществляется дроссель-регулятором установленым параллельно, то при средней нагрузке параметр регулирования (используя уравнение механической характеристики) будет равен;

Скорость движения штока при холостом ходе по точкам V=0,0083м/с при F_ср=15×10⁴Н;

V=0,0096м/с при F=0Н.

Строим механическую характеристику характеристику V=f(F) при x_Н=0,3322=const

Рис.2.Механическая характеристика гидропривода.

Принимаем u=0м/с, определим для заданного значения нагрузки зону нечувствительности;

По точкам V=0,0083м/с при x_H=0,3322

V=0м/с при x_H=0,04

Строим скоростную характеристику V=f(x_H) при F=15×10⁴Н=const

Рис.3.Скоросная характеристика гидропривода.

5.Расчёт динамических характеристик

Динамический расчёт производим при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидроцилиндр, которая в данном случае зависит от скорости V и коэффициента k_c, характеризующего изменение внешней нагрузки. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке.

Пренебрегая распределённостью параметров примем

Уравнение динамическокой характеристики асинхронного двиготеля с учётом w_э(t)=w_H(t) примет вид;

где    b - статическая жёсткость механической характеристики асинхронного двиготеля

w_эс=157рад/с – синхронная угловая скорость электродвиготеля

Уравнение нагрузки электродвигателя

Момент на валу насоса

где 

Отсюда уравнение нагрузки электродвигателя приводится к виду

Уравнение нагрузки гидромотора поступательного действия

Перепишем вышеупомянутые уравнения в безразмерном виде

Чертой обозначены отношения переменных величин к их установившимся значенияи.

Для постоянных параметров регулирования найдём;

где 

Уравнение нагрузки электродвиготеля после деленя всех членов на коэффициент при М_э(t);

где  

Уравнение нагрузки гидроматора поступательного действия после деления на коэффициент при Р_э(t);

Уравнение движения жидкости после деления на коэффициент при Р_н(t);

где    Е_п – приведённый модуль упругости жидкости;

Е_ж – модуль упругости жидкости;

Е_м – модуль упругости материала трубопровода;

d - толщина стенки трубопровода

Объём гидролинии между двумя элементами гидропривода

Суммарные удельные утечки составят

В численном виде система уравнений примет вид:

т.к. нагрузка на шток гидроцилиндра меняется

то разделив на F_cp получим

Так как при установившемся движении жидкости производные равны нулю, определяем начальные условия;

Таблица 1.

T	Mэ	wН	VН	РН
0	0,8866	0,9823	0,8823	0,8866
0,02	0,965	0,979	0,722	1,003
0,04	1,023	0,978	0,770	1,064
0,06	1,049	0,978	0,794	1,096
0,08	1,111	0,978	0,807	1,112
0,1	1,12	0,978	0,813	1,120
0,12	1,124	0,977	0,817	1,125
0,14	1,127	0,977	0,818	1,127
0,16	1,128	0,977	0,819	1,128
0,18	1,128	0,977	0,820	1,128
0,2	1,129	0,977	0,820	1,129

Раздилиа на начальные значения, для наглядности получим;

Таблица 2.

T	Mэ	wН	VН	РН
0	1	1	1	1
0,02	1,088	0,997	0,818	1,1313
0,04	1,154	0,996	0,873	1,2
0,06	1,183	0,996	0,8999	1,236
0,08	1,253	0,996	0,915	1,254
0,1	1,263	0,996	0,921	1,263
0,12	1,268	0,995	0,926	1,269
0,14	1,271	0,995	0,927	1,271
0,16	1,272	0,995	0,928	1,272
0,18	1,272	0,995	0,929	1,272
0,2	1,273	0,995	0,929	1,273

Из результата расчёта видно, что при скачкообразном увеличении