5.2. Расчёт гидропривода с нерегулируемым насосом и переливным клапаном

На рис. 26 изображена гидравлическая схема подъёма и опускания щётки поливомоечной машины. Насос Н через канал распределителя Р подаёт рабочую жидкость в поршневую полость гидроцилиндра Ц. Происходит прижим щётки к дорожному полотну с некоторой силой F. Скорость опускания щётки (скорость штока гидроцилиндра) регулируется дросселем ДР. Обратный клапан КО необходим для быстрого возврата штока в исходное положение (рабочая жидкость течёт через КО – по пути наименьшего сопротивления). Фильтр Ф тонкой очистки установлен в сливной линии.

Регулирование давления в напорной линии осуществляется с помощью переливного клапана КП.

Рис. 26. Схема гидропривода управления подъёмом и опусканием щётки

поливомоечной машины

Исходные данные:

- усилие прижима F = 24,175 кН;

- диаметр поршня гидроцилиндра d_п =80 мм, штока d_ш = 37 мм;

- длина линии l₁ = 1,2 м, l₂ = l₃ = 2,7 м, l₄ = 0,8 м;

- диаметр трубопровода d_т = 16 мм;

- рабочий объём насоса W_н = 32 см³;

- частота вращения вала насоса n_н = 2450 об/мин;

- объёмный КПД насоса η_он = 0,85; гидромеханический η_мн = 0,93;

- коэффициенты сопротивления фильтра ζ_ф= 5,7; каналов распределителя ζ_рс= 1,8;

- площадь проходного сечения дросселя S₀ = 3,8×10^-5 м²;

- характеристика переливного клапана р_кл_min= 5,2 МПа при Q_кл = 0, жёсткость пружины клапана С_кл= 38 Н/мм, диаметр поршня клапана d_кл= 12 мм;

- масло МГ – 20, кинематическая вязкость ν = 0,3×10^-4 м²/с; плотность ρ = 885 кг/м³.

Определить:

- скорость движения штока гидроцилиндра , м/с;

- мощность N_вх, потребляемую гидроприводом, кВт;

- КПД гидропривода.

Решение:

1. Составим эквивалентную схему гидропривода (рис. 27), в которой представим все виды местных сопротивлений, расположенных на определённых трубопроводах 1 и 2:

- на трубопроводе 1 (от точки выхода насоса до точки входа в гидроцилиндр) – канал распределителя Р, дроссель ДР и внезапное расширение ВР при входе в гидроцилиндр;

- на трубопроводе 2 (от точки выхода гидроцилиндра до бака) - внезапное сужение ВС при выходе из гидроцилиндра, канал распределителя Р, фильтр Ф и внезапное расширение ВР при сливе рабочей жидкости.

Рис. 27. Эквивалентная схема гидропривода

Выделим в составе гидропривода два основных элемента:

- насосную установку;

- сложный трубопровод.

Из составленной схемы видно, что сложный трубопровод состоит из двух последовательно соединённых простых трубопроводов:

- трубопровод от точки выхода насоса до точки входа гидроцилиндра (трубопровод 1 длиной l₁ + l₂);

- трубопровод от точки выхода гидроцилиндра до бака (трубопровод 2 длиной l₃ + l₄).

Особенностями представленного гидропривода являются:

- потери давления для последовательного соединения двух трубопроводов суммируются;

- расход Q₁ рабочей жидкости в трубопроводе 1 и расход Q_кл, идущий через клапан, суммируются

Q_кл + Q₁ = Q_н;

- расход Q₁ > Q₂ из – за разницы площади поршневой и штоковой полости гидроцилиндра.

Выразим расход Q₂ через расход Q₁. Так как скорость рабочей жидкости в поршневой и штоковой полости одинакова и равна скорости штока , на основании уравнений (23) и (25) можно записать: