Уточнение исходных данных для проектирования гидропривода
Расчет привода начинают с уточнения скоростных и силовых условий работы привода. Из условия равенства расходов жидкости в первом и третьем периодах работы гидропривода (Qб.п= Qб.о) находим
для поршневой рабочей полости
,
(4.1)
для штоковой рабочей полости цилиндра
(4.2)
где
–
коэффициент мультипликации привода.
В станкостроении наиболее часто
встречаются гидроприводы с
.
Время быстрого хода вперед и быстрого хода назад [2] :
,
(4.3)
(4.4)
где
-
время рабочей подачи.
Средние скорости выходного звена гидропривода при быстром движении вперед и назад соответственно будут равны:
(4.5)
(4.6)
Определение внешних нагрузок на выходном звене гидропривода
В процессе работы оборудования цилиндр преодолевает внешние силы полезной нагрузки Fп (например силы резания), трения Fтр в направляющих силового стола, силы тяжести FG, а при динамических режимах - инерционные нагрузки Fин [1].
В металлорежущих станках инерционные нагрузки, действующие при разгоне и торможении, чаще всего не совпадают по времени с действием сил резания.
В этих случаях во время холостых ходов нагрузки, преодолеваемые цилиндрами при разгоне и торможении, могут определяться по формулам, приведённым ниже:
- для вертикального движения по схеме I (рис.5.1):
(
ускорение вверх), (5.1)
(
замедление вверх); (5.2)
- по схеме II:
( ускорение вниз
) , (5.3)
( замедление вниз).
(5.4)
Для горизонтального движения FG=0.
С
хема
I
Схема II
С
хема
III
Схема IV
Рис. 5.1. Схемы работы гидроцилиндров
В рассматриваемом примере (рис. 3.1) максимальные значения внешних сил (кН) на штоке гидроцилиндра, расположенного горизонтально, при БП, РХ и БО равны:
(5.5)
, (5.6)
где -коэффициент трения, =0,1...0,3; Vmax- скорость исполнительного механизма; t-время разгона (торможения) поршня, t=0,1...0,5 с; g -ускорение свободного падения. Скоростная и нагрузочная диаграммы работы гидропривода показаны на рис.5.2.
Рис.5.2. Скоростная и нагрузочная диаграммы гидропривода агрегатной головки
6. Назначение номинального давления
Под номинальным давлением pном понимают наибольшее избыточное давление, при котором устройство должно работать в течение установленного ресурса с сохранением параметров в пределах установленных норм.
По значению номинального давления различаются гидравлические системы низкого давления (до 1,6 МПа), среднего давления (до 6,3 МПа), высокого давления (до 20 МПа), сверхвысокого давления (более 25 МПа) 3.
В настоящее время имеется тенденция к увеличению рабочего давления, так как это позволяет при малых габаритах насосов и гидродвигателей получать большую мощность, а при той же мощности – меньшие габариты и вес конструкции. Однако надо иметь в виду, что при больших давлениях (более 25 МПа) повышаются требования к применяемым материалам, уплотнениям, к жесткости конструкции.
Следует также учитывать максимальные давления, создаваемые серийными насосами, которые выпускаются промышленностью и применяются в данной отрасли. Кроме того, если выбрать большое давление при сравнительно малом усилии на штоке гидроцилиндра, то диаметр последнего может оказаться слишком малым, не предусмотренным рядом нормализованных гидроцилиндров. Поэтому при выборе давления в системе в первую очередь ориентируются на рекомендуемые значения рабочих давлений для получения требуемых величин внешних нагрузок на штоке поршня силового гидроцилиндра 4.
Окончательное значение номинального давления pном выбирается соответственно принятому в отрасли машиностроения, где предполагается использовать проектируемый привод, ориентируясь на определённый тип насоса.
По ГОСТ 12445-80 для объёмных приводов используют следующие значения номинальных давлений (pном, МПа): 0,1; 0,16; 0,25;0,4;0,63;1;1,6;2,5;4;6,3;10;12,5;16;
20;25;32;40;50;63;80;100;125;160;200;250.
Наиболее употребительны такие диапазоны номинальных давлений:
в гидроприводах технологического оборудования
pном=6,3...12,5 МПа,
в гидроприводах сельскохозяйственной техники
pном=6,3...16 МПа,
в гидроприводах дорожно-строительных и коммунальных машин
pном=16...32 МПа,
в гидрофицированных прессах
pном=32...50 МПа.