Определение основных параметров гидроприводов вращательного движения

Расчет гидроприводов вращательного движения поясним применительно к схеме, представленной на рисунке 8. Для гидромотора крутящий момент

,

откуда

,

где - перепад давлений на гидромоторе;

η_М - механический КПД гидромотора

Рисунок 8 - Схема гидропривода вращательного движения

Из схемы, представленной на рисунке 8, видно, что

?

где

,

.

О выборе насосов было сказано выше, при рассмотрении гидропривода поступательного движения. Определив Р₁ и Р₂, находим Р_ДВ и рабочий объем гидромотора q, который уточняем в соответствии с табличными данными гидромоторов из приложения 2 и находим перепад давлений

.

Расход жидкости, поступающей в гидромотор

,

где - утечки жидкости в гидромоторе;

Z- число гидромоторов (для схемы, представленной на рисунке 8, Z = 1).

Обычно в справочной литературе заданы либо утечки ΔQ*_ДВ в гидромоторе при давлении Р*, либо объемный КПД η*₀. Если заданы утечки ΔQ*_ДВ, то утечки при давлении Р₁ можно найти из выражения

.

Если задан объемный КПД при давлении Р*, то для определения утечек можно воспользоваться следующими формулами:

,

* ,

.

Применительно к схеме гидропривода, представленного на рисунке 8,

.

Утечки в золотнике определяем аналогично, как это было указано для утечек в гидромоторе:

.

Утечки через предохранительный клапан

.

При давлении Р* = 6,3 МПа для предохранительного клапана, рассчитанного на расход 20 л/мин. утечки жидкости через него ΔQ_ПК составляют 100 см³/мин. рассчитанного на расход 40 л/мин. - 200 см³/мин.; на 80 л/мин. - 200 см³/мин.; 160 л/мин. - 300 см³/мин. Перерасчет утечек при давлении Р_Н следует произвести по формуле

.

Определив Q_Н, уточняем подачу насоса в соответствии с приложением 2. Далее уточняем расход жидкости, сбрасываемой через предохранительный клапан в приемный бак:

.

По таблице 8 выбираем рекомендуемую среднюю скорость течения жидкости. И затем вместо Q_Ц1 подставляем Q_ДВ и находим диаметры труб.

.

Выбирая диаметр d_Т в соответствии с ГОСТ16516-80, уточняем среднюю скорость движения жидкости

.

Перепады давлений в трубах Р₁ и Р₂найдем также как в расчете гидропривода поступательного движения. Подбираем гидроаппаратуру. Перепады давлений на гидроаппаратуре при расходах, отличных от номинальных Q* смотри в таблице 6. Уточняем давления

,

,

.

Определение КПД гидропривода

КПД гидропривода при постоянной нагрузке

Общий КПД проектируемого гидропривода, работающего при постоянной нагрузке, определяют по формуле

,

где - затрачиваемая мощность привода (насосной установки),

,

где η - общий КПД насоса при расчетных значениях давления, расхода, вязкости рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала насоса;

- полезная мощность привода, которая определяется по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей:

Для привода с гидромотором , для привода с гидроцилиндром ,
где ω - частота вращения вала гидромотора, рад/сек.;

Z- число гидромоторов или число силовых цилиндров, включенных в привод.

Определение КПД гидропривода

При работе в цикличном режиме

Общий КПД привода при цикличной работе

.

Средняя за цикл полезная мощность привода:

- для привода с гидромотором:

;

- для привода с гидроцилиндром

.

где - момент, действующий на протяжении i-ой операции, Н·м;

ω_i - частота вращения гидромотора при i-ой операции, рад/сек.;

R_i - усилие, действующее на гидроцилиндр на протяжении i-ой операции, Н;

- скорость хода поршня при i-ой операции, м/сек.;

Δt_i - продолжительность i-ой операции, сек;

t_Ц- продолжительность всего цикла.

Затрачиваемая мощность привода (насосной установки):

,

где Q_{Н i}, P_{Н i} - подача и давление насоса при i-ой операции;

η_i- общий КПД насоса при параметрах, соответствующих i-ой операции.

Мощность привода насоса, имеющего постоянную подачу в цикличном режиме

,

где среднее за цикл давление в насосе

.

Расчет гидробака

Надежная и эффективная работа гидропривода возможна в условиях оптимального состояния, обеспечивающего постоянство рабочих характеристик. Повышение температуры влечет за собой увеличение объемных потерь, нарушаются условия смазки, повышается износ деталей, в рабочей жидкости активизируются ее окисление и выделение из нее смолистых осадков, ускоряющих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей.

Основной причиной нагрева является наличие гидравлических сопротивлений в системах гидропривода. Дополнительной причиной являются объемные и гидромеханические потери, характеризуемые объемным и гидромеханическим КПД.

Потери мощности в гидроприводе, переходящие в тепло

,

а при цикличной работе

.

Количество тепла , выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности ΔN

Eпр ΔN

Условие приемлемости теплового режима в системе гидропривода

где - перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом в установившемся режиме;
- максимально допустимый перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом;
- максимально допустимая температура рабочей жидкости (должна соответствовать минимально допустимой вязкости, указанной в технических условиях на выбранный тип насосов и гидромоторов), при выполнении курсовой работы принимается равной 70…75ºС.;
- максимальная температура окружающего воздуха соответствует верхнему пределу рабочего температурного диапазона, указанного в заданных условиях эксплуатации машины, при выполнении курсовой работы принимается равной 35ºС.

Площадь поверхности теплообмена, необходимая для поддержания перепада

;

,

где - коэффициенты теплопередачи гидробака и труб, Вт/(м²·ºС), для труб = 12…16; для гидробака = 8…12;

при обдуве гидробака = 20…25; для гидробака с водяным охлаждением = 110…175.

Площадь поверхности теплообмена складывается из поверхности труб по которой происходит теплообмен с окружающей средой, и поверхности теплоотдачи бака

.

Для определения поверхности труб воспользуемся формулой

,

а для теплоотдающей поверхности бака зависимостью

где - длина, ширина и глубина масла в приемном гидробаке, соответственно (рисунок 9).

Рисунок 9 - Гидравлический бак

Определив площадь поверхности гидробака, рассчитаем его объем:

и округлим до стандартного значения в большую сторону. Номинальные емкости для приводов гидростатических, пневматических и смазочных систем по ГОСТ12448-80приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Номинальные емкости

для приводов ГОСТ 12448-80

Конструктивно подбираем размеры гидробака: длину ширину высоту h (h > h₁), учитывая, что его форма имеет форму параллелепипеда (V = a*b*h).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: