В начале трубопровода гидросистемы необходимо иметь давление р для создания полезной нагрузки на гидродвигателе, а также для преодоления потерь давления Δр, начиная от всасывающей линии до конца сливной линии, то есть:
ртр=р+Dр=р+77,223×1010×Q2н (27)
Насос работает на трубопровод. Поэтому должны соблюдаться условия материального и энергетического баланса, то есть, какая будет подача насоса, такой же расход будет в трубопроводе и какое давление будет создавать насос, такое же давление будет в начале напорного трубопровода.
Эти условия будут выполняться в точке пересечения характеристики насоса рн=f1 (Q) с характеристикой трубопровода ртр=f2 (Q).
Характеристику насоса (рис.2) строим по двум точкам: первая точка (рном; Qном). Вторая точка: р=0, а расход жидкости определится по формуле (28):
Qт=V×nном=86×10-3×960=76,3л/мин (28)
Характеристику трубопровода строим по нескольким точкам, меняя значение расхода жидкости в выражении (27).
Таблица 7 - Значение полного давления в трубопроводе в зависимости от расхода
Q, л/мин | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 77 |
Ртр, МПа | 1,424 | 1,4858 | 1,5931 | 1,7462 | 1,9367 | 2,1722 | 2,4511 | 2,6724 |
По точке пересечения характеристики трубопровода с характеристикой насоса - рабочей точке А находится действительная подача Qн=76,4 л/мин, развиваемое им давление рн=2,52 МПа и общие потери Δр=1,12 МПа в трубопроводах гидросистемы.
ркл=1,12×1,15=1,288 МПа
ркл рном
1,288
6,3Предварительно выбранный насос удовлетворяет условиям давления в системе.
Зная действительную подачу Qн пересчитываем потери давления в гидроаппаратуре:
В напорной линии: для распределителя:
Dрраспр=0,0581 МПа при Q=76,4 л/мин
Для гидроклапана давления:
Dргидрокл. давл. =роткр+ Dрном , где роткр=0,15 МПа (29)
Dргидрокл. давл. =0,15×106+0,6×106 =0,741 МПаДля напорного фильтра:
Dрфильтр= Dрном
Dрфильтр=0,16×106 =0,158 МПа
В сливной линии:
Для распределителя:
Dрраспр=0,141 МПа при Q=83,16л/мин
Для регулятора потока (расхода):
Dррегулятор. потока=
(30)где
-коэффициэнт расхода дросселя ( =0,65)F - площадь отверстия щели (0,094 м2)
Dррегулятор. потока. =
=0, 191 МПаОбщая потеря давления в гидроаппаратуре:
Dрга=Sрiн+Sрiсл =Dрраспрн+Dргидроклапн. давл. + Dрфильтр+ (Dрраспрсл+Dррегю. пот) ×Qcл/Qн (31)
Dрга=0,0581+0,741+0,158+ (0,141+0, 191) ×0,99=0,7991+0,33=1,129 МПа
Сравнивая потери давления в гидроаппаратуре с общей потерей давления гидросистемы, получим, что оно составляет:
Dрга/Dр=1,129/1,12×100%=100,8% (32)
Уточненная скорость рабочего хода поршня со штоком определяется по формуле
uр. х= (34)
uр. х=76,4×1/ (0,0123-0,001) =76,4/0,0113=6,76 м/мин
Скорость холостого хода определяется по формуле (36):
uх. х=Qн×hоц/F (35)
Скорость холостого хода равна: uх. х=76,4×1/0,0123=6,22 м/мин
Время одного двойного хода поршня без учета сжимаемости жидкости рассчитывается по формуле (37):
t = (36)
где S - ход поршня
Dt - время реверса. Dt=с
. При массе подвижных частей m=230 кг принимаем с=0,055 с1,5×м0.5.Dt=0,055×
=0,055×0,466=0,0256 сИспользуя формулу (37), получаем:
t=0,0113×0,25×60000/76,4+0,0256=2,24с
Коэффициент полезного действия для данной схемы определится по формуле
hг. п= = (37)
где Qн - подача насоса при рн
Рп - полезное усилие на штоке гидроцилиндра
hн - полный К.П.Д. насоса. hн =h0×hм×hг
hг - гидравлический К.П.Д. насоса (hг=1)
h0 - объемный К.П.Д. насоса
hм - механический К.П.Д. насоса
h= (38)
h=76,4/76,3≈1
hм= (39)
hм=0,9/0,97=0,93
hн=1,0×0,93×1,0=0,93
Используя формулу (38), получаем:
hг. п=16000×0,113×60000×0,93/2,52×106×76,4=0,617 (61,7%)
Рабочая температура масла в гидросистеме должна быть 50…550С.
Установившаяся температура масла определяется по формуле:
, (40)где tВ = 20…250С - температура воздуха в цехе,
К - коэффициент теплоотдачи от бака к окружающему воздуху, Вт/ (м2·0С)
К=17,5 Вт/ (м2·0С) - при отсутствии местной интенсивной циркуляции воздуха.
Nпот - потеря мощности, определяется, как:
Nпот=рн×Qн× (1-hгп) /hн (41)
Nпот=2,52×106×76,4× (1-0,617) /0,93×60000=1,321 кВт
Расчетная площадь гидробака F, определяется по формуле (43):
2,54 м2 (42)где α - коэффициент, зависящий от отношения сторон гидробака: α = 6,4 при отношении сторон бака от 1: 1: 1 до 1: 2: 3.
Используя формулу (41), получаем:
tм=23+1321/ (17,5×2,54) =52,71 0С
Получившаяся температура ниже 55 0С, такая температура допускается.
На всасывающей линии существует только потери напора на прямолинейном участке. Они очень малы, значит
В напорной линии потери напора:
Для насоса: = = 291,9 м
Для распределителя:
= =6,73 мДля гидроклапан давления: = =85,89 м
Для напорного фильтра: = = 18,31 м
Потери в гидроцилиндре : = =424,69 м
В сливной линии потери напора:
Для распределителя: = =16,36 м
Для гидроклапана давления: = =22,14м
1. Акчурин Р.Ю. Расчет гидроприводов. Учебное пособие. 1998.
2. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы. Киев. 1980.
3. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: справочник. 1996.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. 1992.
5. ГОСТ 2.781-68 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппаратура распределительная и регулирующая, гидравлическая и пневматическая.
6. Грубе А.Э., Санев В.И. Основы расчета элементов привода деревообрабатывающих станков