2.2. Упрощение гидравлической системы

В результате проведенных мероприятий имеем гидравлическую систему, состоящую из трубопроводов, соединенных последовательно и параллельно. Работа их описывается характеристиками, которые можно суммировать, в результате чего система будет упрощаться.

В случае последовательно соединенных трубопроводов характеристики суммируются по вертикали, т.е. потери давления складываются при одном и том же расходе (рис. 6).

Рис. 6

Рис. 7

Для параллельно соединенных трубопроводов характеристики суммируются по горизонтали, т.е. складываются расходы при одних и тех же потерях (рис.7).

Рис. 8

Рис. 9

Используя полученные ранее характеристики отдельных элементов, проводим суммирование. Например, для схемы 1-I суммируем элементы по линии АД (рис. 8).

В силу симметрии два пятых и два шестых трубопровода можно рассчитать сразу вместе по расходам и соответственно. Либо рассчитывать пятый по ,а шестой по , а затем просуммировать, как параллельные. Аналогично рассчитываются указанные трубопроводы в других схемах. Далее трубопроводы 4,(5+5),(6+6),7 суммируем, как последовательные, и поднимаем на величину (влияние цилиндров). В итоге имеем характеристику эквивалентного трубопровода, заменяющего линию АД.

Суммируя аналогично характеристики на линии ВС, также получим характеристику эквивалентного трубопровода (рис. 9).

Для схемы 1-I имеем только последовательно соединенные участки.

Рис. 10

На этом этапе расчета участок схемы с цилиндрами имеет вид, приведенный на рис.10.

Далее проводим суммирование элементов новой конфигурации. Характеристики элементов 10, ВС и 11 суммируем, как последовательные, а затем суммируем с элементом АД, как с параллельным, т.е. проводим суммирование по горизонтали.

Таким образом, получаем эквивалентную характеристику ABCD (рис.11). Отметим, что соотношение и может быть и другим.

Рис. 11

В результате имеем гидравлическую схему, состоящую из одних последовательно соединенных элементов, в характеристики которых включены все гидроагрегаты (рис.12).

Рис. 12

Проводим суммирование характеристик элементов системы как последовательно соединенных между собой, при этом снимаем указанные характеристики из предыдущих графиков.

Рис. 13

Таким образом, получена характеристика всей гидравлической системы (рис.13) как единого трубопровода, построенная по расходу в линии нагнетания , при этом отдельные трубопроводы линий нагнетания и все трубопроводы линий слива рассчитаны по своим расходам.

3. Построение характеристики насоса

В гидравлических системах, выполняющих механическую работу, требующую высокого давления, применяют, как правило, роторные насосы различных типов (шестеренчатые, пластинчатые, винтовые, радиально-роторные и др.). Здесь не рассматриваются особенности их конструкций и области их применения.

Основным фактором, определяющим выбор того или иного насоса, есть диапазон рабочего давления. Для всех типов насосов характеристика при постоянных оборотах практически линейна (рис. 14). Теоретическое значение подачи зависит от рабочего объема насоса и числа оборотов и не зависит от давления нагнетания:

,

где – объем рабочих камер насоса;

– число оборотов ротора.

Рис. 14

Реальная подача определяется с учетом утечек. Потери подачи (утечки) внутреннего характера зависят от конструкции насоса, развиваемого давления, степени износа элементов насоса и вязкости жидкости. Упрощенно утечки можно определить так:

,

где  – динамический коэффициент вязкости;

m = ½, что соответствует ламинарному режиму течения в зазорах.

Коэффициент А учитывает конструктивные и технологические факторы. Таким образом, реальная подача

.

Для конкретного насоса и рабочей жидкости

.

Параметр C можно принять в пределах C = (3…8)10^-6 м³/сМПа.

Эта характеристика весьма «жесткая», и в случае незначительного уменьшения подачи жидкости на выходе может произойти разрушение корпуса насоса или другого слабого звена. Для предотвращения этого устанавливается противоперегрузочный клапан, который стравливает часть жидкости в зону всасывания. Его работа начинается в точке «F». Желательно не доводить насос до этого режима, т.к. при этом значительно падает КПД насоса.

На рис. 13 приведена характеристика насоса . Устойчивая работа «насос–гидросистема» будет в точке пересечения характеристик с значениями , .

При определении рабочей подачи насоса и построении характеристики насоса необходимо выдержать одинаковое время рабочих циклов в обеих линиях.

Рабочие подачи в линиях «Ш» и «Н»

, ,

где , – рабочие объемы цилиндров.