Пример расчёта автомобильного гидравлического подъемника

Исходные данные: Масса груза G = 300 кг, высота подъёма H = 22 м, скорость подъёма люльки V_г = 10 м/мин, число колен стрелы z = 2, масса поворотной части подъёмника G_п = 1600 кг.

Насосная установка: N_дв = 130 кВт, n_дв = 2000 мин^-1, передаточное число привода насоса i_н = 1,2; рабочий объём насоса Q_н = 100 см³ .

Диаметры гидроцилиндров: 1-го колена D_ц1 = 300 мм;

2-го колена D_ц2 = 140 мм.

Механизм вращения платформы:

рабочий объём гидромотора Q_м = 210 см³ ,

передаточное число редуктора привода гидромотора i_ред = 250.

Расчет:

1. Максимальные усилия на штоках гидроцилиндров

P_ш = G * i (1)

Где: i – передаточное отношение рычажной системы «люлька – шток» зависит от вылета и высоты подъёма (Рис. 1в), обычно i_max= 150 … 200. Принимаем i₁= 200; i₂= 150 соответственно для 1-го и для 2-го колена.

P_ш1 = 300 * 200 = 60000 Н

P_ш2 = 300 * 150 = 45000 Н

2. Давление в гидроцилиндрах

p_ц = P_ш / (πD²/4) (2)

где: D_ц – диаметр гидроцилиндра.

Давление в гидроцилиндре 1-го колена

p_ц1 = P_ш1 / πD_ц1²/4 = 60000/(3.14*300² /4) = 0,85 МПа

Давление в гидроцилиндре 2-го колена

p_ц2 = P_ш2 / πD_ц2²/4 = 45000/(3.14*140² /4) = 2,92 МПа

3. Крутящий момент на валу гидромотора

М_м = (G+G_м)*g*f* r_тр / (i _ред * η_ред ) (3)

где: i _{ред ,} η_ред – передаточное число и кпд редуктора привода гидромотора; в нашем случае i _ред = 250; η_ред = 0,9 ;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²

f – коэффициент трения в подшипнике и зубчатой передаче опорно-поворотного устройства (ОПУ) платформы; f = 0,04 …0,06;

r_{тр –} радиальная координата силы трения (радиус трения), в среднем для ОПУ кранового типа r_тр = 0,5 м.

М_м = (300+1600)*9,81*0,05*0,5/(250 * 0,9) = 2,07 Н*м

4. Давление в гидромоторе

p_{м =} (М_м π/30)/ Q_м (4)

где: Q_м - рабочий объём гидромотора.

p_м = (2,07*3,14/30)/(210*10^-6 ) = 928 Па

5. Давление насоса

p_н = ( p_ц1 + p_ц2 + p_ц3 + p_м ) / η (5)

η – общий кпд гидропривода; η= 0,7

p_{н =} (0,85+2,92+0,000928)/0,7 = 5,39 МПа

6. Крутящий момент на валу ДВС при одновременной работе механизмов подъёмника

М_дв = (30/π) p_н Q_н /( i_н * η_н,) (6)

Где: Q_н , i_н , η_н, - рабочий объём насоса, передаточное отношение и кпд коробки отборамощности привода насоса; η_н = 0,85

М_дв = (30/3,14)*5,39* 10⁶ *100 *10^-6/(1,2* 0,85) = 5048,7 Н*м

7. Производительность насоса

q_н = Q_н *n_н (7)

Q_н , n_н – рабочий объём и частота вращения вала насоса, мин^-1

n_н = n_дв / i_н = 2000/1,2 = 1667 мин^-1

q_н = 100* 10^{-6 *} 1667 = 0,167 м³ /мин = 167 л/мин

8. Максимальные скорости штоков гидроцилиндров

Максимальные скорости штоков гидроцилиндров получаются при расходе гидроцилиндра, равном производительности насоса, т.е. при работе в данный момент времени только одного потребителя (другие потребители отключены).

V_ш = q_н / (πD_ц ²/4) (8)

V_ш1= 0,167/(3,14*0,3² /4) = 2,365 м/мин = 0,039 м/с

V_ш2= 0,167/(3,14*0,14² /4) = 10,84 м/мин = 0,18 м/с