Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса

Расчет основных параметров гидропривода

Определение давлений в полостях нагнетания и слива и определение диаметра поршня силового гидроцилиндра

Согласно схеме гидропривода составим уравнения для давлений в полостях нагнетания гидроцилиндров P1 и в полостях слива P2. Для этого составим схему распределения давлений в гидросистеме.

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Рис.2. Схема распределения давлений в гидросистеме

Уравнения давлений P1 и P2 запишем в виде:

P1 = PH - ΔPДР -ΔPзол 1 – ΔP1

P2 = ΔPзол 2 - ΔPФ - ΔP2

где P1 – давление в нижней штоковой полости гидроцилиндра, МПа;

P2 – давление в верхней штоковой полости гидроцилиндра, МПа;

PН – давление, развиваемое нерегулируемым насосом, МПа;

ΔP1 и ΔP2 – перепады давлений в трубах l1 и l2, МПа;

ΔPДР – перепад давления на дросселе, МПа.

ΔPФ - перепад давления на фильтре, МПа

ΔPзол 1 и ΔPзол 2 - перепады давлений на гидрораспределителе, МПа;

Таблица 1.

Величина полезного усилия, R Рабочее давление в гидросистеме, PН
10…20 1,6
20…30 3,2
30…50 6,3
50…100

Согласно таблице 1 в зависимости от величины полезного усилии R примем рабочее давление в гидросистеме, т.е. давление, развиваемое насосом PН будет равно 6,3 МПа. Перепады давлений на дросселе примем следующим образом:

ΔPзол 1 = ΔPзол 2 = 0,2 МПа;

ΔPДР = 0,3 МПа;

ΔPФ = 0,1 МПа.

Так как перепады давлений в трубах на первой стадии расчета определить нельзя, то примем предварительно ΔP1 = ΔP2 = 0,2 МПа. Тогда P1 и P2 будут равны:

P1 = 6,3 – 0,3 – 0,2 – 0,2 = 5,6 МПа;

P2 = 0,2 + 0,1 + 0,2 = 0,5 МПа.

Определение диаметра поршня силового цилиндра

Составим уравнение равновесия поршней силовых цилиндров, пренебрегая силами инерции:

P1F = P2F + R + T,

где F – площадь поршня, м2;

R – усилие на штоках, кН;

T – сила трения, приложенная к поршню.

Сила трения T увеличивается с ростом давления жидкости в цилиндре. Ее можно определить по формуле

T = (0,02...0,1)·R = 0,1·50 = 5 кН.

Определим площади гидроцилиндра F1 и F2, используя соотношения

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

где υпр и υпх – скорости поршня при рабочем и холостом ходе.

Преобразуем уравнение к виду

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Расход жидкости, поступающий в силовой цилиндр можно определить по формуле

Q = υп · F

Если расход жидкости, поступающий в силовой цилиндр при рабочем и холостом ходе одинаков, то

Q = υп · F1 = υп · F2

поэтому

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Из этих выражений следует

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

откуда

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Следовательно, выражение площади поршня в штоковой полости примет вид:

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Подставляя выражения площадей F1 и F2 в (2), сможем определить диаметр поршня

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Выбор гидроцилиндра

Принимаем стандартный диаметр цилиндра D = 125 мм. По справочнику выбираем гидроцилиндры общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с номинальным давлением P* = 10 МПа (рис.3).

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Рис.3. Поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия по ОСТ 22-1417-79

Габаритные и присоединительные размеры выбранных гидроцилиндров, мм

D S d D1 d1 d2 rmax lmin
M36x1,5

Поскольку ход штока S = 10D, то его на продольный изгиб можно не проверять.

Посчитаем площадь поршня в поршневой и штоковой полости

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса

Определяем расход жидкости, поступающий в поршневую полость каждого силового гидроцилиндра

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

где υПР – скорость перемещения поршня, которая определяется отношением хода поршня к времени рабочего хода

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

тогда

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Подача насоса с учетом утечек рабочей жидкости определится по формуле:

QH = (QЦ1 + ΔQЦ)· z + ΔQ зол + ΔQПК,

где ΔQЦ – утечки жидкости в силовом цилиндре;

ΔQзол – утечки в золотнике;

ΔQПК – утечки через предохранительный клапан;

z – число гидроцилиндров.

Утечки в силовом цилиндре ΔQЦ определим по формуле:

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Утечки в золотнике:

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Утечки через предохранительный клапан примем ΔQПК = 0,1QН. Подача насоса

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Определим рабочий объем насоса

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

где n – частота вращения ротора насоса;

η0 – объемный КПД насоса.

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Выбираем по рассчитанным параметрам пластинчатый гидронасос Г12-5М с рабочим объемом 80 см3, номинальной подачей 105 л/мин, номинальным давлением 6,3 МПа и объемным КПД η0* = 0,88 (рис.4).

Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса - student2.ru

Рис.4. Пластинчатый насос Г12-5М

Насос состоит из корпуса 2 с крышкой 9, между которыми размещаются статорное кольцо 11. На приводном валу 4 на шлицах установлен ротор 1, в пазах которого помещены пластины 12. Вал вращается в шариковых подшипниках 3. К торцам ротора прижаты торцевые распределительные диски 7 с четырьмя окнами для всасывания и нагнетания. Один из торцевых распределительных дисков плавающий: в начале работы насоса он поджимается к ротору пружинами 6, а во время работы - давлением жидкости, поступающей из напорной гидролинии. Герметизация насоса достигается установкой резинового или пробкового кольца 10 и манжет 5 из маслостойкой резины. Утечки повалу отводятся через дренажное отверстие 8.

Уточняем расход жидкости, сбрасываемый через предохранительный клапан в бак:

ΔQПК = qnη0 - 2(QЦ1 + ΔQЦ) - ΔQ зол =
= 80·10-3·1500·0,88 - 2·(42+0,045) - 0,056 = 21,45 л/мин.

Наши рекомендации