6 Расчет объемного гидропривода

6.1 Выбор рабочей жидкости

Выбор рабочей жидкости осуществляется с учетом ее свойств, условий эксплуатации и конструкции гидропривода. Если гидропривод работает в зоне высоких температур (жидкого или раскалённого металла, высокотемпературного газа) с возможностью возникновения пожара, то следует использовать пожаробезопасную рабочую жидкость.

Температура застывания рабочей жидкости должна быть не менее чем на 10^°С ниже наименьшей температуры окружающей среды, в которой работает гидропривод.

Вязкость масла существенно зависит от температуры и должна поддерживаться в оптимальных пределах во всем интервале эксплуатационных температур.

Нижний предел применимости масла определяется температурой прокачиваемости его в гидроприводе, которая обычно на 10÷15^°С выше температуры застывания масла.

Основные характеристики рабочей жидкости:

Масло: Индустриальное 20А ГОСТ 8675-65

Плотность 900 кг/м³

Коэффициент кинематической вязкости 17-23 сСт

Температура застывания/вспышки – 15/180˚С

Пределы рабочих температур 0 ÷ +90^оС

6.2 Расчет основных параметров гидропривода

Расчетный диаметр силового гидроплунжера:

(1)

где Р=7·10⁵ Н – нагрузка;

К=1,1 – коэффициент потерь;

р_н=10⁷ Па – давление на входе в гидроплунжер.

(1,2÷1,4) – коэффициент переуравновешивания.

Параметры гидроцилиндра – диаметр штока D_П – выбирается по ГОСТ 6540-68 [3,31 прилож.2] исходя из условия: D_П ≥ D_Р. D_П=0,36 м.

Площадь плунжера силового:

, (2)

6.3 Определение расхода гидросистемы

Теоретический расход рабочей жидкости гидроцилиндра для прямого хода (подачи):

(3)

Расход гидросистемы, необходимый для обеспечения заданной скорости:

(4)

Дальнейший расчет проводим для р_н=10 МПа и Q_c=5,2 л/с.

6.4 Выбор и расчет гидроаккумулятора

Для того, чтобы исключить постоянную работу электродвигателя и насоса под нагрузкой, но сохранить постоянную готовность (достаточно малое время между управляющим сигналом и выполнением операции), повышенную скорость выполнения операции, и для повышения КПД в гидросхему был добавлен грузовой гидроаккумулятор.

Для нормальной работы устройства уравновешивания необходимо чтобы объёма жидкости в аккумуляторе хватало на полный ход уравновешивающего гидроплунжера.

, (5)

где h – ход штока плунжера;

D_П – диаметр штока плунжера.

Так как рабочая жидкость будет расходоваться только на утечки (в системе нет дополнительных устройств, потребляющих подачу), то нет необходимости увеличивать объём аккумулятора.

Принимаем конструктивно V_ак=200 л.

6.5 Расчет трубопровода

При выборе диаметра трубопровода будем учитывать рекомендацию СЭВ РС 3644-72:

― для напорных линий:

, (6)

где υ₁=5 м/с – регламентирующая скорость потока рабочей жидкости в напорном трубопроводе в зависимости от номинального давления р_ном.

Внутренний диаметр трубопроводов по ГОСТ 16516-70 D_у1=0,04 м, тип трубопровода по ГОСТ 8732-78 D_Н1=0,05 м, S₁=0,008 м, G=9,67 кг.

― для сливных линий:

, (7)

где υ_с=2 м/с – регламентирующая скорость потока рабочей жидкости в сливном трубопроводе.

Внутренний диаметр трубопровода по ГОСТ 16516-80 D_у2=0,063 м, тип трубопровода по ГОСТ 8732-78 D_Н2=0,07 м, S₂=0,04 м, G=9,38 кг.

― для всасывающих линий:

, (8)

где υ₃=1,5 м/с – регламентирующая скорость потока рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

Внутренний диаметр трубопровода по ГОСТ 16516-80 D_у3=0,0 м, тип трубопровода по ГОСТ 8732-78 D_Н3=0,57 м, S₃=0,0035 м, G=4,62 кг.

Скорость движения жидкости в трубопроводе:

; (9)

коэффициенты 1, 2, 3 обозначают напорную, сливную и всасывающую линии соответственно:

,

,

.

Напорный трубопровод:

Условный проход – D_у1=0,04 м,

Длина т/п – l_тр=30 м,

Скорость жидкости в т/п – υ₁=4,14 м/с.

Местные сопротивления:

Количество: Коэффициент сопротивления:

Выход из насоса – 1 0,7

Выход из аккумулятора – 1 0,7

Вход в гидроцилиндр – 1 0,9

Штуцеры – 2 0,15

Колена – 1 0,15

Тройники – 5 2

Потери давления по длине трубопровода:

, (10)

где ρ=900 кг/м³ – плотность жидкости,

λ – коэффициент трения по длине,

Re – число Рейнольдса.

, (11)

где ν=6∙10^-6 м²/с – коэффициент кинематической вязкости.

, (12)

Т.к. < Re < , < 27600 < ,

13333 < 27600 < 666667.

Потери давления в местных гидравлических сопротивлениях:

(13)

где Σξ₁- сумма коэффициентов местных сопротивлений, расположенных на рассчитываемом трубопроводе;

ΣΔр_г.ап. – сумма потерь давления в гидроаппаратах данного трубопровода (Δр_ф=0,2 МН/м² – потери давления в фильтре, Δр_Г=0,4 МН/м² – потери давления в обратном клапане).

.

Найдем сумму коэффициентов местных сопротивлений:

Гидравлические потери в системе:

, (14)