Расчет объемного гидропривода (скорость холостого хода - 0,10 м/с, тип гидродвигателя - гидромотор)

1.  Исходные данные

Рис.1.1. Циклограмма движения исполнительного органа.

Обозначения:

ИП – исходное положение исполнительного органа;

БВ, БН – быстрое движение холостого хода;

1РП, 2РП – рабочая подача исполнительного органа;

Рв – реверс рабочего органа;

С – остановка рабочего органа.

2. Составление принципиальной схемы гидропривода.

Гидропривод содержит следующие основные элементы:

1.  Насос

2.  Гидроцилиндр

3.  Распределитель реверса

4.  Система управления

Рис.2.1.Схема гидропривода.

Составные части гидропривода: Н – насос; ГЦ – гидроцилиндр; Р1 – распределитель реверса; Р2 – распределитель, включающий цикл рабочей подачи или цикл быстрой подачи с торможением; Р3 – распределитель, переключающий дросселя настроенные на разные подачи рабочего хода; Р4 – распределитель, переключающий торможение и быструю подачу; Д1, Д2, Д3 – дроссели, расходы через которые настроены на скорости соответственно рабочей подачи и торможения; ПК - предохранительный клапан.

Принцип работы: насос подает жидкость из бака, через распределитель реверса Р1, на распределитель Р2, на выходе из которого установлен распределитель Р3 и Р4.

 Работа системы распределителей: До начала цикла движения Р1 находится в центральном положении и жидкость через него перекачивается насосом в бак через разделительную гидропанель, и тем самым разгружая насос. В момент «ИП» Р1 переключается электромагнитом в левое положение, Р2 находится в крайнем правом положении и Р4 , так как в системе управления включена ветвь без дросселя, гидромотор начинает быстро вращаться, и приводит в движение рабочий орган со скоростью холостого хода. В конце холостого хода распределитель Р2 переключается в левое положение, подключая в линию распределитель Р3. Который находится в крайнем правом положении, где Д1 настроен на подачу соответствующею 1РП. В конце 1РП распределитель Р3 переключается в левое положение, подключая в линию дроссель Д2, настроенному на подачу соответствующею 2РП. При этом целесообразней использовать вместо дросселей Д1и Д2 регуляторы потока РП, чтобы обеспечить равномерное вращение вала гидромотора. После окончания рабочего хода распределители Р2 и Р3 возвращаются в исходное положение, а распределитель Р1 переключается в крайнее правое, обеспечивая тем самым реверс и быструю подачу в обратном направлении, т.е. холостой ход. В конце холостого хода распределитель Р4 переключается в левое положение, подключая дроссель Д3 и обеспечивая торможение.

Предохранение и разгрузка системы осуществляется с помощью регуляторов потока.

Чтобы осуществить фильтрацию, устанавливаю в системе два фильтра: грубой и тонкой очистки. При этом фильтр грубой очистки устанавливаю перед насосом, чтобы происходила очистка от крупных частиц, а фильтр тонкой очистки – на выходе в бак. Чтобы рабочая жидкость очищалась от мелких частиц.

3. Выбор и расчет основных параметров гидропривода.

Для выбора аппаратуры необходимо знать расходы холостого и рабочего ходов. Для определения расходов необходимо знать объем рабочей камеры гидромотора, причем гидромотор выбирается из условий: обеспечение частоты вращения холостого и рабочего хода и созданию на валу определенного крутящего момента.

Вращающий момент определим как

где Р = 30000Н – средняя нагрузка рабочего хода;

d = 0.04 м – диаметр винта;

φ = 12 – угол наклона профиля зуба винта.

р = 8 мм – шаг винта.

Таким образом, минимальная частота вращения рабочего хода:

максимальная частота вращения рабочего хода:

 частота вращения холостого хода:

Таким образом, выбираю гидромотор Г15-25Н имеющий следующие параметры:

Объем рабочей камеры q = 160 см³ = 0,16 л

Утечка: 500 с³/мин;

КПД: 0,87;

Масса: 40 кг.

Выбираю масло марки Индустриальное ИГП-30 со следующими параметрами:

Вязкость кинематическая при t=50˚ : сСт;

Удельный вес рабочей жидкости: 885 кгс/м³.

 Рабочее давление:

Таким образом, расход холостого хода:

Максимальный расход рабочего хода:

Минимальный расход рабочего хода:

Выбираем внутренние диаметры трубопроводов и рукавов:

Диаметр трубопроводов:  Таким образом, d=29  мм.

4.  Подбор гидравлической аппаратуры.

Насос 1:

Марка: Г12-32М;

Номинальная подача: 21,1 л/мин;

Номинальное давление на выходе: 6,3 МПа;

Предельное давление на выходе: 7 МПа;

Полный КПД  ;

Насос 2:

Марка: Г12-25М;

Номинальная подача: 142,8 л/мин;

Номинальное давление на выходе: 6,3 МПа;

Предельное давление на выходе: 7 МПа;

Полный КПД  ;

Раpделительная гидропанель:

Марка: Г53-34;

Диаметр условного прохода: ДУ=32 мм;

Максимальная суммарная подача насосов: 164 л/мин;

Подача насоса высокого давления минимальная: Q=0,6 л/мин;

Давление настройки высокое: Р=1,6 - 10 МПа;

Давление настройки низкое: Р=0,6 - 6,3 МПа;

Номинальные потери давления: 0,3 МПа.

Распределитель Р1:

Марка: Р203-АЛ64-МР-А220-60;

Диаметр условного прохода: D_у =20 мм;

Расход масла номинальный: Q=160 л/мин;

Расход масла максимальный: Q=170 л/мин;

Номинальные потери давления: 0,1 МПа.

Распределитель Р2, Р3, Р4:

Марка: В16-АЛ573-МР-А220-60;

Диаметр условного прохода: D_у =16 мм;

Расход масла максимальный: Q=100 л/мин;

Номинальные потери давления: 0,2 МПа.

Регулятор потока:

Марка: ПГ54-34М;

Диаметр условного прохода: D_у=20 мм;

Расход масла максимальный: Q=160 л/мин;

Расход масла минимальный: Q=3 л/мин;

Рабочее давление: Р=20 МПа;

Номинальные потери давления: 0,25 МПа.

Дроссель:

Марка: ПГ77-14;

Диаметр условного прохода: D_у =20 мм;

Расход масла максимальный: Q=80 л/мин;

Расход масла минимальный: Q=0,25 л/мин;

Рабочее давление: Р=20 МПа;

Перепад давления: 0,3 МПа;

Фильтр грубой очистки:

Марка: С41-2-80;

Номинальная тонкость фильтрации: 80 мкм;

Пропускная способность: 125 л/мин;

Перепад давления: 0,007 МПа;

Диаметр условного прохода: D_у=40 мм;

Тип фильтроэлемента: сетчатый очищаемый.

Фильтр тонкой очистки:

Марка: ;

Номинальная тонкость фильтрации: 40 мкм;

Пропускная способность: 100 л/мин;

Перепад давления: 0,1 МПа;

Диаметр условного прохода: D_у=32 мм;

Тип фильтроэлемента: сетчатый очищаемый.

Предотвращение перегрузки системы при засорении фильтра предусмотрены индикатор визуальной сигнализации и перепускной клапан.

5.  Расчет гидропривода на ЭВМ.

Рабочий ход:

№	Намиенование	Расход Q (л/мин)	Потери dP (МПа)
0	Гидронасос	18,000000	0,000000
1	Поворот на 90	18,000000	0,001290
2	Поворот на 90	18,000000	0,001290
3	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
4	Аппараты с номинальными потерями	18,000000	0,001290
5	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
6	Поворот на 90	18,000000	0,001290
7	Поворот на 90	18,000000	0,001290
8	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
9	Аппараты с фактическими потерями	18,000000	0,300000
10	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
11	Поворот на 90	18,000000	0,001290
12	Поворот на 90	18,000000	0,001290
13	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
14	Аппараты с фактическими потерями	18,000000	0,100000
15	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
16	Поворот на 90	18,000000	0,001290
17	Поворот на 90	18,000000	0,001290
18	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
19	Аппараты с фактическими потерями	18,000000	0,200000
20	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
21	Поворот на 90	18,000000	0,001290
22	Поворот на 90	18,000000	0,001290
23	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
24	Аппараты с фактическими потерями	18,000000	0,200000
25	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
26	Поворот на 90	18,000000	0,001290
27	Поворот на 90	18,000000	0,001290
28	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
29	Аппараты с фактическими потерями	18,000000	0,300000
30	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
31	Поворот на 90	18,000000	0,001290
32	Поворот на 90	18,000000	0,001290
33	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
34	Гидродвигатель ( циллиндр/мотор )	18,000000	5,000000
35	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
36	Поворот на 90	18,000000	0,001290
37	Круглая гладкая труба	18,000000	0,000099
38	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000375
39	Аппараты с номинальными потерями	18,000000	0,001103
40	Вход/Выход из гидроаппаратуры	18,000000	0,000320
41	Выход в бак	18,000000	0,000712
	Давление на насосе:		6,128499

Холостой ход:

№	Намиенование	Расход Q (л/мин)	Потери dP (МПа)
0	Гидронасос	120,000000	0,000000
1	Поворот на 90	120,000000	0,005910
2	Поворот на 90	120,000000	0,005910
3	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
4	Аппараты с номинальными потерями	120,000000	0,005910
5	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
6	Поворот на 90	120,000000	0,005910
7	Поворот на 90	120,000000	0,005910
8	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
9	Аппараты с фактическими потерями	120,000000	0,300000
10	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
11	Поворот на 90	120,000000	0,005910
12	Поворот на 90	120,000000	0,005910
13	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
14	Аппараты с фактическими потерями	120,000000	0,100000
15	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
16	Поворот на 90	120,000000	0,005910
17	Поворот на 90	120,000000	0,005910
18	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
19	Аппараты с фактическими потерями	120,000000	0,200000
20	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
21	Поворот на 90	120,000000	0,005910
22	Поворот на 90	120,000000	0,005910
23	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
24	Гидродвигатель ( циллиндр/мотор )	120,000000	3,500000
25	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
26	Поворот на 90	120,000000	0,005910
27	Круглая гладкая труба	120,000000	0,004042
28	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,008865
29	Аппараты с номинальными потерями	120,000000	0,004854
30	Вход/Выход из гидроаппаратуры	120,000000	0,007281
31	Выход в бак	120,000000	0,008089
	Давление на насосе:		4,292701

Другие данные

Температрура работы гидропривода  =  54,717207 Превышение температуры над окр. средой  =  34,717207 Площадь теплообмена(м^2) =  3,511780 Объем бака(л) =  406,462944 Потеря мощности(Вт) =  2133,585754 Полный КПД привода (%)  =  58,743038 ХХ: Общий КПД (%)  =  56,747563 ХХ: Объемный КПД С.У. (%)  =  100,000000 ХХ: Гидравлический КПД С.У. (%)  =  81,533855 РХ: Общий КПД (%)  =  59,740775 РХ: Объемный КПД С.У. (%)  =  100,000000 РХ: Гидравлический КПД С.У. (%)  =  85,834447 Температура окружающей среды (^C) = 20 КПД гидромотра = 0,87 КПД гидронасоса=0,8 Удельный вес рабочей жидкости (кгм3) = 885 Кинематическая вязкость рабочей жидкости (cСm) = 30 Время холостого хода (сек)= 30 Время рабочего хода (сек)= 60

Заключение

В проведенной работе были изучены типы и принципы действия объемных гидроприводов и основы их проектировочных расчетов.

По заданным техническим требованиям была составлена принципиальная схема управления, выбран гидродвигатель, аппаратура управления и источник энергии. Из статического расчета гидропривода выяснилось: КПД максимальной рабочей больше, чем КПД холостого хода подачи.

Превышение установившейся температуры жидкости над температурой воздуха составляет 34,7 градусов, что допустимо, так как при таком нагреве вязкость жидкости изменится незначительно, и при этом в баке она успеет охладиться.

Как видно из графика, наибольшие потери происходят в гидроцилиндре, вследствие преодоления рабочей нагрузки. Также можно наблюдать изменения давления в распределителях