13.3. Принцип расчета объемного гидропривода

Расчет гидропривода с гидропередачей объемного типа производится аналогично расчету замкнутого трубопровода, причем гидромотор принимается за отдельное местное сопротивление с перепадом давления, равным разности давлений по обе стороны поршня (для возвратно-поступательной гидропередачи) или разности давлений на входе и выходе гидромотора (для вращательной гидропередачи).

Рис. 13.4. Гидропередача

с возвратно-поступательным движением

Целью расчета является определение потребного напора, который должен быть создан насосом, и подачи Q, т.е. получение характеристики системы.

Рассмотрим расчет гидропередачи возвратно-поступательного движения (рис. 13.4). Падение давления в силовом цилиндре:

∆P_ц = P₁ - P₂ .

Его можно определить из уравнения равновесия сил, если предположить, что поршень двигается равномерно, и если учесть силы, которые приложены к штоку. Тогда:

,

где Р – сила, действующая на шток;

P₁ и P₂ – давление перед поршнем и за ним;

D и d – диаметры поршня и штока.

Из уравнения равновесия определим P₁ - P₂ , приняв d<<D:

. (*)

Величина P₂ примерно равна суммарной потере давления в сливной линии. Потребное давление всей системы можно определить путем сложения перепада давления с суммарной потерей давления во всей системе:

. (**)

Потери напора в системе рассчитываются обычными известными методами, в зависимости от режима движения жидкости.

При определении гидравлических потерь следует учитывать, что расход в трубопроводе, подводящем жидкость в цилиндр, не равен расходу в трубопроводе, отводящем жидкость из цилиндра (ввиду того, что часть объема внутри цилиндра занимает шток).

Подсчитав потери напора, и, учитывая уравнение (*), можно определить по формуле (**) потребное давление (напор), которое должен развить насос для обеспечения соответствующего движения.

Рис. 13.5. Гидропередача вращательного движения

В гидропередаче вращательного движения насос и гидромотор имеют одинаковую конструкцию (рис. 13.5). Потребный напор рассчитывается следующим образом: давление, создаваемое насосом:

P₁ = P_1вых - P_1вх ,

давление, используемое гидромотором:

P₂ = P_2вх - P_2вых .

Разность P₁ - P₂ дает суммарные потери давления в системе, т.е.:

P₁ - P₂ = (P_1вых - P_2вх) + (P_2вых - P_1вх) .

Мощность, передаваемая объемным гидроприводом, зависит от подачи жидкости и давления, т.е.:

(кВт) .

При передаче одной и той же мощности с увеличением давления уменьшается подача. Уменьшение подачи снижает скорость движения жидкости, а следовательно, и потери напора. Таким образом, увеличение давления ведет к уменьшению потерь напора.

Для компактности гидропривода употребляют трубопроводы малого диаметра, что приводит к увеличению скорости движения жидкости. Но увеличение скорости согласно уравнению Бернулли, приводит к падению давления (особенно на входе в насос), которое может стать ниже давления насыщенных паров, что приведет к увеличению вакуума, к кипению жидкости и кавитации. В результате этого нарушится нормальная работа системы, это следует учитывать при проектировании.