Гидравлический расчёт объёмного гидропривода, страница 2

Принимая коэффициент запаса по усилию k_з.у.= 1,20, вы­числяем расчетное значение усилия

F_p = k_з.у ∙F=1,20∙30,7=36,84кН.

Исходя из условия устойчивости, определяем минимальный диаметр штока

где k – коэффициент, учитывающий характер заделки концов стержня; k=2;

L – длина штока в верхнем положении;

Е – модуль упругости материала штока; для стали: Е=2,1∙10⁵МПа.

Таким образом получаем:

Скорость движения поршня при рабочем ходе связано с временем рабочего цикла зависимостью:

,

где   L- длина хода поршня;

v_раб - скорость рабочего хода;

v_хол- скорость холостого хода;

∆t - время на переключение распределителя в крайнем по­ложении поршня (при ручном управлении ∆t= 0,5-1,0 с).

Отношение v_хол к v_раб равно:

где S_ц - площадь поперечного сечения цилиндра;

S_шт- площадь поперечного сечения штока;

D - внутренний диаметр гидроцилиндра;

d - диаметр штока;

φ - отношение активных площадей поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра.

.

Подставляя последнее выражение в формулу для рабочего цикла, получаем:

При проектировании объёмного гидропривода применяют унифицированные устройства. Для подбора гидроцилиндра используют отраслевую нормаль ОН 22-176-69.

В соответствии с нормалью ОН 22-176-69 принимаем d_мин =  50 мм и с учетом L = 800 мм выбираем φ = 1,65.

Скорость рабочего хода поршня при ∆t = 1,0с определяем по формуле:

Принимая коэффициент запаса по скорости равным k_з.с. == 1,10, получаем:

v_p = k_з.с. ∙ v_раб = 1,10∙6,11∙10^-2 = 6,721∙10^-2м / с.

Расчетная мощность гидропривода составит:

1.3. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса

Величина рабочего давления в системе назначается на основе практических рекомендаций.

Таблица 1.

Усилие на штоке, кН	До 50	50-100	Свыше 100
Давление в системе, МПа	6,3-10,0	10,0-20,0	20,0-32,0

При назначении рабочего давления рекомендуют выбирать более высокие значения. Величину рабочего давления можно регулировать настройкой предохранительного клапана.

По величине F_p = 36,42 кН принима­ем давление в системе равным р=10 МПа. При этом давлении расчетная производительность насоса составит

На строительных и дорожных машинах чаще всего применяют шестеренчатые и аксиально-поршневые гидромашины.

Таблица 2

Тип насо­са	Рабочий объем, см3	Номиналь­ное давле­ние, МПа	Диапазон часто­ты вращения ва­ла, об/мин	Объемный К.П.Д.	Полный К.П.Д.
НШ-10	10,0	10	1100-1650	0,90	0,80
НШ-32	31,7	10	1100-1650	0,90	0,81
НШ-46	47,38	10	1100-1650	0,90	0,85

На основе значений р иQ_p выбираем насос.

По формуле для расхода насоса оцениваем число оборотов.

Если расход мал можно понизить давление предохранительным клапаном следовательно увеличить расход.

На основе значений р и Q_p выбираем насос марки НШ-32 с числом оборотов п = 1400 об/мин.

Производительность насоса равна

Q_H = η_0∙V₀∙n = 0,90∙31,7∙1400=39942см³/мин=39,942л/мин,

что близко к Q_p.

Насос приводится во вращение двигателем через редуктор, при расчете которого следует учесть, чтобы он при сниженных оборотах двигателя (в момент перегрузки) обеспечивал указанное число оборотов вала насоса.

Таким образом, принят насос НШ-32 с п = 1400 об/мин, р_н = 10 МПа и Q_н = 39,942 л/мин = 666 см³/с.

Предохранительный клапан в системе настраиваем на дав­ление насоса, т.е. р_н = 7,5 МПа.

1.4. Определение диаметров трубопроводов

В соответствии со схемой работы гидропривода определяем расходы на участках. Диаметры трубопроводов 11,12, 13, 14 рас­считываем из условия пропуска половинного расхода насоса, ос­тальные трубопроводы рассчитываем на пропуск расхода насоса.

Внутренние диаметры трубопроводов определяются на ос­нове уравнения

Q=S_тр∙v_рек

где Q — расход на данном участке;

S_тр — площадь поперечного сечения трубопровода;

v_рек -  рекомендуемая скорость движения жидкости в трубо­проводе.

На основе этой формулы  легко получить расчетную формулу для внутреннего диаметра:

Величины расходов на участках устанавливаются на основе намеченной схемы работы гидропривода, которая определяет, в какой последовательности работают гидроцилиндры и сколько гидроцилиндров работает одновременно, Причем за основу бе­рется самый большой расход, который возможен на участке.

Величины рекомендуемых скоростей движения жидкости в трубопроводах, основанные на опыте эксплуатации гидроприво­дов, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Наименование участка трубопровода	Скорости движения рабочей жидкости, м/с
	рекомендуемые	допускаемые в фасонных частях
Всасывающий	1-2	4
Нагнетательный и сливной	4-3	12

По найденному значению внутреннего диаметра определя­ют толщину стенок трубопровода по формуле

где  σ_р - расчетное напряжение на растяжение материала сте­нок трубопровода (для стали  σ_р ≈280 МПа);

k - коэффициент запаса прочности, учитывающий пиковые нагрузки  (для тяжелого режима работы k =6).

Окончательный выбор трубопроводов производится по най­денным величинам d_вн и δ в соответствии с типоразмерами стальных бесшовных труб по ГОСТ 8732-78 и 8734-75.

По фактическим внутренним диаметрам трубопроводов на­ходят действительные средние скорости движения жидкости

Результаты вычислений сводим в табл. 4.

Таблица 4