Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается пространство внутри машины, ограниченное рабочими поверхностями рабочих элементов, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся со входом и выходом гидромашины.

Объемная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер, которые образуются различными элементами, например, пара- ми«поршень–цилиндр», «впадинашестерни–зубшестерни»ит.п.

Под вытеснителями понимается рабочий орган насоса, непосредственно всасывающий и вытесняющий жидкость из рабочих камер. Типичные вытеснители – поршень, плунжер, шестерня, пластина и др.

5.3.4.1. Алгоритм расчета объемного гидропривода

Определение мощности гидропривода и насоса. Мощность гид-

ропривода определяют по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей, обеспечивающих привод исполнительных механизмов.

Полезную мощность гидродвигателя вращательного действия (гидромотора) определяют по формуле

NГДВ М М М2 nM ,

где NГДВ – мощность гидродвигателя, кВт; М – крутящий момент на валу гидромотора, кН м; М – угловая скорость вращения вала гид-

ромотора, c 1; nM – частота вращения вала гидромотора, c 1 (об / с). На первом этапе расчета гидропривода потери давления и расхода рабочей жидкости учитывают коэффициентами запаса по уси-

лию и скорости.

Коэффициент запаса по усилию учитывает гидравлические потери давления в местных сопротивлениях и по длине гидролиний, а также потери мощности на преодоление инерционных сил, сил механического трения в подвижных соединениях и т.д.

Коэффициент запаса по скорости учитывает утечки рабочей жидкости, уменьшение подачи насоса с увеличением давления в гидросистеме.

Полезную мощность насоса определяют исходя из мощности гидродвигателя с учетом потерь энергии при ее передаче от насоса к гидродвигателю по формуле

NНП ЗУ ЗС NГДВ,

64

где NНП – мощность насоса, кВт; ЗУ – коэффициент запаса по уси-

лию, ЗУ= 1,1...1,2; ЗС – коэффициент запаса по скорости, ЗС= =1,1...1,3; NГДВ – мощность гидродвигателя, кВт.

Выбор насоса. Подача и рабочий объем насоса:

дм3(дм3 /об); nН – частота вращения вала насоса, c 1 (об/c).

По технической характеристике выбранного насоса производят уточнение действительной подачи насоса:

QНД qНД nНД ОБ ,

где QНД – действительная подача насоса, дм3 /с; qНД – действитель-

ный рабочий объем насоса, дм3(дм3 /об); nНД – действительная час-

тотавращения вала насоса, c 1 (об / с); ОБ – объемныйКПДнасоса.

Определение внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости. Расчетные значения внутренних диаметров всасывающей, напорной и сливной гидролиний определяют из уравнения неразрывности потока жидкости с учетом размерностей по формуле

VЖ – скорость движения жидкости в гидролинии, м/с.

Скорости движения рабочей жидкости выбираем в зависимости от назначения гидролинии таким образом, чтобы для уменьшения потерь давления на гидравлическое трение режим движения был ламинарным или близким к нему.

65

Рекомендуемые значения скорости движения рабочей жидкости для гидролиний: всасывающей VЖ =1 м/с; напорной VЖ =5,5 м/с; сливной VЖ =1,8 м/с.

Расчет производим для всасывающей гидролинии, для сливной гидролинии, для напорной гидролинии с учетом рекомендованных значений скоростей.

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии dp производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734–75, при этом действительное значение диаметра трубопровода d должно быть больше расчетного, т.е. d>dp. Значение толщины стенки трубопровода принимают конструктивно.

После выбора трубопроводов производим определение действительных скоростей движения жидкости во всасывающей, напорной и сливной гидролиниях по формуле

где VЖ – действительное значение скорости движения жидкости, м/с; d – действительное значение внутреннего диаметра гидролинии, м; QНД – действительный расход жидкости, дм3/с.

Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров (фильтров) рабочей жидкости. Кондиционеры выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к чистоте рабочей жидкости, по следующим параметрам: условному проходу, номинальной тонкости фильтрации, номинальной пропускной способности и номинальному давлению.

Выбор рабочих жидкостей производят на основе анализа режимов работы и условий эксплуатации гидропривода с учетом конструктивных особенностей установленного гидравлического оборудования, главным образом конструктивных особенностей используемого насоса.

Расчет потерь давления в гидролиниях. Определение потерь давления при движении жидкости в гидролиниях необходимо для более точного расчета гидродвигателя, а также для определения гидравлического КПД гидропривода.

Потери давления определяют отдельно для каждой гидролинии (всасывающей, напорной, сливной) при определенной температуре рабочей жидкости. В соответствии с известным из гидравлики прин-

66

ципом наложения потерь потери давления в гидролинии определяют по формуле

p p p ,

где p – потери давления в гидролинии, МПа; p – потери давления по длине гидролинии (путевые), МПа; p – потери давления в местных сопротивлениях, МПа.

Потери давления по длине гидролинии (путевые) определяют по формуле

где p – потери давления по длине гидролинии (путевые), МПа; – коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси); – внутренний диаметр гидролинии, м; Vжд – действительная скорость движения жидкости в гидролинии, м/с; – плотность рабочей жидкости, кг/м3.

Следует учитывать, что для всасывающей гидролинии вс, для напорной гидролинии нап исп, а для сливной гидролинии

сл исп.

Коэффициент путевых потерь зависит от режима движения жидкости, его определяют по формулам, рекомендуемым в гидравлике:

а) для ламинарного режима (Rе < 2320):

75 ; Rе

б) для турбулентного режима (Re >2320):

0,3164

.

Rе0,25

Число Рейнольдса определяют по формуле

Rе Vждd ,

где Vжд – действительная скорость движения жидкости в гидролинии, м/с; d – внутренний диаметр гидролинии, м; – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, м2/с.

Потеридавлениявместномсопротивленииопределяютпоформуле

p Vжд2 10 6, 2

67

где p – потери давления в местном сопротивлении, МПа; – ко-

эффициент местного сопротивления; Vжд – действительная скорость движения жидкости, м/с; – плотность рабочей жидкости, кг/м3.

Расчет гидромоторов (рис. 17). Основными параметрами гидромотора являются рабочий объем qМ , номинальное давление pНОМ , крутящий момент на валу гидромотора М , частота вращения вала nМ , расходрабочейжидкости QМ .

Мощность, потребляемую гидромотором, определяют по его основным параметрам:

тери давления в сливной гидролинии; QМ – расход жидкости через гидромотор, дм3 /с; qM – рабочий объем гидромотора, дм3(дм3 /об);

nM – частота вращения вала гидромотора, c 1 (об/с).

Рабочий объем гидромотора находят из равенства полезной мощности гидромотора:

где qM – рабочий объем, дм3(дм3 /об); М – крутящий момент на валу

гидромотора, кН м; рНОМ – номинальное давление, МПа; pH – потери давления в напорной гидролинии, МПа; pC – потери давления в сливной гидролинии, МПа.

Значение рабочего объема гидромотора должно еще удовлетворять следующему соотношению:

QНД QМ qМ nМ .

Вторично определяют рабочий объем гидромотора:

дм3 /с; nМ – частота вращения вала гидромотора, c 1 (об/с).

68

где М – крутящий момент на валу гидромотора, кН м; MД – действи-

тельный крутящий момент на валу гидромотора, кН м; nМ – частота вращения вала гидромотора, c 1 (об/с); nМД – действительная частота

вращения вала гидромотора, c 1 (об/с).

Допускаемая величина отклонения не превышает ± 10%.

Пример

Определить мощность гидропривода.

Мощность гидропривода определяют по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей, обеспечивающих привод исполнительных механизмов.

Полезную мощность гидродвигателя вращательного действия (гидромотора) определяют по формуле

NГДВ М М М 2 nM ,

где NГДВ – мощность гидродвигателя, кВт; М – крутящий момент на валу гидромотора, кН м; М – угловая скорость вращения вала гид-

ромотора, c 1; nM – частота вращения вала гидромотора, c 1 (об / с).

NГДВ 0,2 2 3,14 3,33 4,2 кВт.

Полезную мощность насоса определяют исходя из мощности гидродвигателя с учетом потерь энергии при ее передаче от насоса к гидродвигателю по формуле

NНП ЗУ ЗС NГДВ ,

где NНП – мощность насоса, кВт; ЗУ – коэффициент запаса по уси-

70