Суммарные утечки при номинальном

Составление рабочей схемы ГП

Рабочая схема ГП составляется на основании принципиальной схемы с обя-зательным включением всех выбранных конкретных элементов. На схеме следует показать все последовательно или параллельно включённые однотипные и разнотипные элементы.

Рядом с каждым гидроэлементом на схеме должен быть указан его тип, а в пояснительной записке – обоснование гидросхемы и всех принятых в ней элементов.

Режимные параметры ГП

Общие положения

На данном этапе определяются расчётные величины параметра регулирования ГП и давление срабатывания предохранительного (переливного) клапана. Эти расчётные величины определяются на основе анализа работы рабочей схемы при предельных и номинальном режимах работы ГП.

Базовыми в этом случае являются уравнения механических характеристик нагрузки (3) и уравнения статических механических характеристик гидропривода, которые в зависимости от способа регулирования имеют вид:

‑ при объёмном регулировании насосом :

; (47)

‑ при регулировании параллельно включённым (шунтовым) дросселем :

(48)

‑ при регулировании последовательно включённым (сериесным) дросселем:

(49)

где: i – номер режима работы гидропривода для соответствующей j-той механической характеристики;

; (50)

; (51)

- постоянные коэффициенты уравнений (47) (49); к_ут – суммарный коэффициент утечек элементов гидросистемы (к_ут = Σк_{ут i} ), i – номер элемента, в котором учитываются утечки, S₁ − эффективная площадь поршня ГЦ со стороны гидролинии, где включается дроссель; S – эффективная площадь поршня, воспринимающее рабочее давление жидкости;

; (52)

- соответственно частота вращения гидромотора и скорость поршня гидроцилиндра холостого хода ГП при параметре регулирования насоса β_н = 1,0;

; (53)

- максимальные величины соответственно момента гидромотора и усилия на штоке поршня ГЦ (при режиме короткого замыкания гидродвигателя); р_пк – рабочее давление (давление настройки) напорного (переливного) клапана.

Допущения, при которых записаны эти уравнения, должны быть оговорены. Так, гидромеханический КПД для всех гидромашин считается постоянным; потери давления в гидролиниях не учитываются, за исключением потерь на управляемых дросселях; утечки в элементах ГП учитываются только при объёмном регулировании и регулировании шунтовым дросселем.

Для определения параметров регулирования насоса β_{н j} или дросселя β_{др j} уравнения (47)…(49) решаются относительно требуемого параметра регулирования:

‑ при объёмном регулировании:

; (54)

‑ при регулировании шунтовым дросселем:

; (55)

‑ при регулировании сериесным дросселем:

. 56)

Параметры регулирования рассчитываются минимум для пяти режимов работы нагрузки включая предельные режимы нагружения.

Все элементы гидропривода должны быть выбраны так, чтобы выдерживались следующие условия:

β_{др max} 0,9; β_{др min} 0,2; ∆β_др = β_{др max} - β_{др min} ≥ 0,5

(57)

β_{н max} 0,9; β_{н min} 0,2; ∆β_н = β_{н max} – β_{н min} ≥ 0,5

При определении параметров регулирования следует учесть особенности расчёта их для различных способов регулирования:

7.2 Объёмное регулирование

Давление р_пк срабатывания предохранительного клапана выбирается на 10…15% выше необходимого давления р_{1 max} , развиваемого насосом при максимальной нагрузке ГП:

р_пк = (1,1…1,15) р_{1 max} = (1,16…1,21) р_{2 max} (58)

При необходимости величина давления срабатывания р_пк корректируется условиями переходного процесса ‑ обычно по времени разгона или пуска. При невыполнении условия(57)необходимо заново вернуться к выбору насоса (см., например, пример 5).

7.3 Регулирование параллельно включённым (шунтовым)

Дросселем

Если в результате расчёта не выдерживаются условия (57), необходимо проанализировать причины этого и подобрать в справочнике другой дроссель.

В том случае, когда подобрать дроссель с необходимой характеристикой не удается, необходимо установить дополнительно к существующему управляемому дросселю РД с максимальным проходным сечением μf_др.max (параллельно (при ∆β_др > 0,9) или последовательно (при ∆β_др < 0,3)) ещё один, нерегулируемый, дроссель НРД постоянного сечения μf_п .

Схемы установки и обозначения этих дросселей представлены на рис. 15.

В этом случае эффективное проходное сечение μf_экв.i эквивалентного дросселя ЭД определится в зависимости от схемы соединения составляющих дросселей по зависимости:

‑ при последовательном соединении дросселей (схема 2) :

; (59)

‑ при параллельном соединении дросселей (схема 1):

. (60)

При этом, может быть принят такой порядок расчёта параметров эквивалентного дросселя:

1.Для предельных режимов работы ГП ( максимальная и минимальная нагрузки) на основании зависимостей (48) и (51) определяем значения эффективных проходных сечений μf_экв.i эквивалентного дросселя:

; (61)

2.На основании зависимости (59) с учётом необходимых значений и параметра регулирования регулируемого дросселя определяем требуемые максимальные значения значения проходных сечений регулируемого и постоянного дросселей:

‑ при последовательном соединении дросселей:

; (62)

‑ при параллельном соединении дросселей:

; (63)

3.По полученным значениям эквивалентных сечений выбираем (или проектируем) необходимые дроссели и определяем (для этих же режимов работы ГП) фактичекие предельные значение параметра регулирования β_{др i} регулируемого дросселя:

- при последовательном соединении дросселей;

; (64)

- при параллельном соединении дросселей;

. (65)

Полученные значения β_др.i проверяют на соответствие условию (57)

Пример 6

Гидропривод, регулируемый параллельно включённым (шунтовым) дросселем, включает в себя гидромотор Г15-24 и насос НШ-98к.

Характерные режимы работы нагрузки определяются следующими параметрами:

Подобрать дроссель и рассчитать его параметры.

Решение

1.Для выбора дросселя определяем давление перед дросселем и максимально-возможный расход рабочей жидкости, проходящей через дроссель. Эти параметры зависят от режимных параметров нагрузки и паспортных характеристик выбранных гидромашин:

где

- частота вращения приводного асинхронного двигателя с учётом 3% скольжения.

2.По этим данным ориентировочно выбираем дроссель ДО25-20 со следующей паспортной характеристикой:

Номинальный расход .

Номинальное давление .

Потери давления при номинальном рас-

ходе через полностью открытый дроссель .

Суммарные утечки при номинальном

давлении .

Масса m = 5,9 кг.

3.По формуле (29) определяем коэффициент утечек дросселя:

4.По формуле (30) определяем эффективное проходное сечение полностью открытого дросселя:

5.Для заданных режимов работы нагрузки по формуле (55) определяем фактические значения параметра регулирования дросселя:

где:

6.Анализ полученных значений параметра регулирования дросселя показывает, что условия (57) не выдерживаются. Поэтому, на втором этапе принимаем к установке дроссель ДО 16-20 с паспортной характеристикой:

.

.

m = 5,9 кг.

7.Для заданных режимов работы нагрузки по формуле (55) определяем фактические значения параметра регулирования, выбранного заново дросселя:

Условие (57) снова не выполняется. Поэтому, дополнительно к регулируемому дросселю РД устанавливаем (последовательно с ним) нерегулируемый НРД.

8.Для определения величин предпочтительных сечений выбираемых дросселей по формуле (61) определяем предельно-необходимые величины сечений эквивалентного дросселя:

9.Определяем предпочтительные значения эффективных проходных сечений регулируемого и нерегулируемого (см. формулы (62)) дросселей:

где - предельные значения параметра регулирования управляемого дросселя РД.

10.По величине определяем требуемый номинальный расход такого дросселя :

По этому расходу выбираем регулируемый дроссель Г77-32 с

11.По величине определяем диаметр постоянного дросселя , принимая коэффициент расхода :

.

12.В случае, когда номинальный расход выбранного дросселя отличается от расчётного более, чем на 5%, необходимо по формуле (64) уточнить предельные значения параметра регулирования управляемого дросселя и проверить их на соответствие условиям (57).

7.4 Регулирование последовательно включённым (серисным) дросселем

Рабочее давление напорного (переливного) клапана должно быть больше давления, рассчитанного по максимально возможному моменту нагрузки. Максимально возможный момент нагрузки определяется видом нагрузочной характеристики и заданными режимами работы. Как правило, это либо момент , определяемый верхним значением предела регулирования по скорости нагрузки (при “возрастающей” нагрузочной характеристике, либо момент короткого замыкания нагрузки (при “падающей” нагрузочной характеристике).

В первом случае рабочее давление р_пк напорного клапана определяется из уравнений (49), (50) и (3) путем их совместного решения для условий предельного режима нагрузки при параметре регулирования дросселя β_др = 0,8…0,9:

(66)

Во втором случае уравнение (66) принимает вид:

(67)

Далее, из уравнений (56), с учётом уравнений (53), необходимо определить максимальное β_др.max и минимальное β_др.min значения параметра регулирования дросселя (для предельных режимов работы нагрузки).

Найденное значения р_пк настройки напорного клапана должно обеспечивать соблюдение условия:

; (68)

а найденные значения β_др.max и β_др.min обеспечивать выполнение условий (57).

Если условия (57) и (68) не выполняются, то необходимо скорректировать рабочее давление р_нк напорного клапана и произвести повторную проверку условий (57) и (68).

При необходимости допускается установка ‑ последовательно или параллельно с основным регулируемым дросселем ‑ дополнительного дросселя постоянногосечения μf_п. При этом, может быть принят такой порядок расчёта параметров эквивалентного дросселя:

1.Для предельных режимов работы ГП ( максимальная и минимальная нагрузки) на основании зависимостей (49) и (51) определяем значения эффективных проходных сечений μf_экв.i эквивалентного дросселя:

(69)

2.На основании зависимости (59) и (60) с учётом необходимых значений и параметра регулирования регулируемого дросселя определяем требуемые максимальные значения значения проходных сечений регулируемого и постоянного дросселей по формулам (62) и (63)

3.По полученным значениям эквивалентных сечений выбираем (или проектируем) необходимые дроссели и определяем (для этих же режимов работы ГП) по формулам (64) и (65) фактичекие предельные значение параметра регулирования β_{др i} регулируемого дросселя.

Полученные значения β_{др i} проверяют на соответствие условию (57)

Пример 7

Гидропривод, регулируемый последовательно включённым дросселем, включает в себя гидромотор Г15-22 и насос БГ12-23.

Характерные режимы работы нагрузки определяются следующими параметрами:

Подобрать дроссель и рассчитать его параметры.

Решение

1.Для выбора дросселя определяем ориентировочное значение давления настройки напорного клапана и максимально-необходимый расход рабочей жидкости, проходящей через дроссель (22):

где:

2.По этим данным ориентировочно выбираем дроссель Г77-32 со следующей паспортной характеристикой:

Номинальный расход .

Наименьший рекомендуемый расход

Номинальное давление .

Суммарные утечки при номинальном

давлении .

Масса m = 2,5 кг.

3.По формуле (30) определяем эффективное проходное сечение полностью открытого дросселя:

где: - перепад давлений на дросселе при номинальном расходе через него, принимаемый (в виду отсутствия его значения в паспортной характеристике дросселя) по аналогии с подобными дросселями (например, для дросселя ДР-10).

4.По формуле (33) определяем рекомендуемое минимальное значение параметра регулирования:

5.По предельному режиму работы нагрузки (при ) вычисляем давление р_нк настройки напорного клапана (68):

и момент М_нк , определяемый этим давлением (70):

Нм.

6.Определяем минимальное значение параметра регулирования:

,

где

‑ постоянный коэффициент (51)

Очевидно, что условия (57) не выполняются. Поэтому, дополнительно к регулируемому дросселю РД установим (параллельно с ним) нерегулируемый дроссель НРД постоянного сечения.

7.Для определения величин предпочтительных сечений выбираемых дросселей по формулам (69) определяем предельно-необходимые величины сечений эквивалентного дросселя:

8.Вычисляем предпочтительные значения эффективных проходных сечений регулируемого и нерегулируемого (см. формула (63)) дросселей:

где - предельные значения параметра регулирования управляемого дросселя.

9.По величине определяем требуемый номинальный расход такого дросселя :

По этому расходу выбираем регулируемый дроссель Г77-32 с

10.По величине определяем диаметр постоянного дросселя , принимая коэффициент расхода :

.

11.По формуле (65) уточняем предельные значения параметра регулирования нового, управляемого дросселя:

;

,

где - рассчитывается по формуле (30) для выбранного дросселя по его паспортным данным.