Раздел 12. Шум и вибрации в гидроприводе

Тема 22. Шум в гидроприводе. Способы снижения шума

Поскольку гидравлические приводы характеризуются высокой плотностью энергии, в них происходит интенсивный обмен мощностью и возникают высокие уровни шума. Известно, что шум возникает, когда в упругой среде возбуждаются высокочастотные колебания.

В гидроприводах различают три формы таких колебаний: механические, гидродинамические и аэродинамические. Первые возникают в насосах, запорно-регулирующих элементах гидроаппаратов и других устройствах. Гидродинамические колебания обусловлены волновыми процессами, кавитацией и турбулизацией РЖ, режимами работы гидропривода и зависят от правильности монтажа оборудования, наличия воды и воздуха в РЖ. Источниками аэродинамических колебаний являются вентиляторы приводных электродвигателей и воздушных маслоохладителей.

Для уменьшения шума можно воздействовать на возбуждающие силы с целью снижения их интенсивности, ограничивать распространение шума с помощью изолирующих и демпфирующих элементов, уменьшать площади звукоизлучающих поверхностей. Наиболее эффективные методы снижения шума в гидроприводе:

- уменьшение пульсаций давления и подачи в насосах и в напорной линии;

- применение звукоизолирующих покрытий и ограждений;

- применение модульного монтажа гидроаппаратуры;

- правильный выбор условных проходов гидроаппаратов для получения рекомендуемых скоростей потока РЖ;

- надежное исключение возможности попадания воздуха во всасывающую линию насоса;

- погружное расположение насоса в гидробаке;

- применение насосов со встроенными гидродвигателями;

- устранение кавитации в дросселирующих устройствах путем двухкаскадного дросселирования потока;

- применение звукоглушителей.

Модуль 2. Расчет и проектирование гидравлического привода

Раздел 13. Расчет и проектирование гидропривода

Расчет гидравлического привода выполняют в два эта­па: предварительный расчет, проверочный расчет.

Целью предварительного расчета является определение основных параметров гидропривода, номенклатуры и ти­поразмеров гидрооборудования. Проверочным расчетом уточняют основные параметры и соответствие выбранно­го гидрооборудования с учетом эксплуатации гидропри­вода с максимальной нагрузкой и максимальной скоростью.

Тема 23. Принципиальные схемы гидрофицированных машин

Исходные данные для расчета гидропривода

Для расчета гидропривода необходимо знать:

- принципиальную гидравлическую схему машины;

- техническую характеристику машины;

- величины усилий на гидродвигателях;

- величины скоростей штока гидроцилиндров и вала гидромоторов;

- номинальное давление в гидросистеме;

- длину напорной, сливной и всасывающей гидроли­ний;

- коэффициенты местных сопротивлений напорной, сливной и всасывающей гидролиний;

- высоту всасывания насоса;

- граничные температуры окружающего воздуха;

- режим работы гидропривода;

- прототип машины.

Все эти параметры в курсовой работе задаются пре­подавателем-руководителем работы. В курсовом и дип­ломном проектах студент самостоятельно выбирает но­минальное давление, величины скоростей штока гидроцилиндров и вала гидромоторов, длины гидролиний и коэффициенты местных сопротивлений и т. д. Усилия, действующие на шток гидроцилиндров и вал гидромото­ров, студент определяет в результате силового расчета ра­бочего оборудования, механизмов поворота платформы и хода машины. Этим расчетам посвящается отдельная гла­ва пояснительной записки.

Скорость перемещения штоков гидроцилиндров и уг­ловую скорость (число оборотов) вала гидроморотов при­нимают исходя из типа и назначения машины, а также с учетом кинематики рабочего оборудования. При этом необходимо учитывать опыт проектирования и эксплуата­ции гидрофицированных машин аналогичного назначе­ния. У современных гидрофицированных машин скорость перемещения штока находится в пределах 0,05 - 0,5 м/с [3].

Скорость перемещения штока или угловую скорость вала выбирают с учетом коэффициента использования гидропривода за цикл. Следует помнить, что завышение скорости ведет к увеличению мощности и веса гидропри­вода, а занижение - к уменьшению производительности машины. Например, коэффициент использования гидро­привода скрепера составляет 0,1 - 0,2 и менее, поэтому нет необходимости иметь большую скорость штоков, так как она практически не влияет на производительность скрепера. Коэффициент использования гидропривода экскаваторов и погрузчиков составляет 0,9 - 1,0, поэтому ско­рость перемещения штока надо выбирать максимальной, так как она оказывает существенное влияние на производительность машины.

Номинальной давление в гидроприводе выбирается по ГОСТ 12445-80 (см. табл. 10). Величина давления связана с типом насоса и назначением гидропривода на машине (для выполнения вспомогательных и установочных дви­жений или для привода рабочего оборудования). Напри­мер, в гидроприводах бульдозеров, скреперов, рыхлите­лей и т. д. обычно применяют шестеренные насосы с номинальным давлением 10, 16 и 20 МПа, в гидроприводах экскаваторов, погрузчиков, автокранов - аксиально-поршневые насосы с номинальным давлением 16. 20, 25, 32 МПа (см. плакаты).

При выборе номинального давления рабочей жидкос­ти следует помнить, что занижение его по сравнению с оптимальным ведет к увеличению веса машины, а завышение - к уменьшению долговечности гидрооборудова­ния и возникновению вибрации в гидролиниях. Конструктивно принятые параметры - скорость гидродвигателей и номинальное давление - могут быть изменены после предварительного расчета гидросистемы. Для выбора ра­бочей жидкости и гидроагрегатов необходимо знать гра­ничные температуры окружающего воздуха, которые зависят от климатической зоны эксплуатации машины. Гра­ничными температурами можно задаваться на основе сле­дующих рекомендаций:

Крайний Север и Якутия - 50 — +30°С;

Западная и Восточная Сибирь - 40 — +30°С;

районы средней полосы страны - 30 — +30°С;

южные районы страны - 20 — +40°С.

Режим работы гидропривода определяется в зависимос­ти от коэффициентов использования номинального дав­ления, продолжительности работы под нагрузкой, а также числа включений в 1 ч. (табл. 49).

Таблица 49 – Режим работы гидропривода.

Режим работы гидропривода	Коэффициент использования номинального давления	Коэффициент продолжительности работы под нагрузкой	Число включений в 1 ч.	Область применения
Легкий	Менее 0,2	0,1…0,3	До 100	Системы управления, снегоочистители, трубоукладчики, рыхлители
Средний	0,4…0,5	0,4…0,5	100…200	Скреперы, бульдозеры, автогрейдеры
Тяжелый	0,5…0,7	0,6…0,8	200…400	Погрузчики, автокраны, бульдозеры
Весьма тяжелый	более 0,7	0,9…1,0	400…800	Экскаваторы, катки, машины непрерывного действия

Выбор рабочих жидкостей

От правильности выбора рабочей жидкости зависят работоспособность гидропривода и долговечность гидрооборудования. Даже оптимально спроектированный гид­ропривод может оказаться неработоспособным или малоэффективным, если жидкость не будет соответствовать условиям эксплуатации.

Марку масла выбирают исходя из условий эксплуата­ции, типа насоса и ответственности гидросистемы. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем менее вяз­кую жидкость следует выбирать, и наоборот (см. приложение).

Для гидроприводов самоходных машин масла выбира­ются по следующим основным показателям: диапазону температур; соответствию вязкости жидкости номинальному давлению; климатическим условиям эксплуатации гидропривода; срокам эксплуатации машины; продолжительности работы гидропривода в течение суток; соответ­ствию рабочей жидкости резиновым уплотнениям; стои­мости жидкости. Важнейшим из этих показателей следует считать диапазон температуры (вязкости) масла.

Рабочую жидкость выбирают также с учетом типа на­сосов. Для шестеренных гидронасосов всех марок в ка­честве рабочих жидкостей используют моторное масло М-8В₂ (зимой), М-10В₂ (летом); для аксиально-поршневых насосов ВМГЗ (зимой), МГ-30 (летом); для машин, рабо­тающих в закрытых помещениях, - МГ-20. В качестве заменителя масел ВМГЗ и МГ-30 могут быть использова­ны соответственно масла АМГ-10 и ИС-30 [7].