2. Расчет элементов гидропривода

Расчет элементов гидропривода включает следующие этапы: Выбор рабочего давления; расчет параметров и выбор гидродвигателя; определение потребного расхода жидкости; выбор насоса; расчет диаметра трубопроводов; выбор рабочей жидкости; выбор типоразмеров дросселя, распределителя, напорного клапана, фильтра; расчет размеров гидробака; расчет КПД гидропривода.

Подробная методика расчета и расчетные формулы приведены в соответствующей методической и справочной литературе.

Р

10

ис. 1. Принципиальная схема гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием рабочего хода: 1 – насос нерегулируемый; 2 – напорный клапан; 3 – фильтр; 4 – манометр; 5 – гидрораспределитель; 6 – гидродвигатель (гидроцилиндр); 7 – дроссель для регулирования рабочего хода; 8 – обратный клапан; 9 – гидробак; 10 – гидролинии.

10

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Конструкции и характеристики гидравлических аппаратов (Справочные данные)

Насосы _______________________________________________________

Насос преобразует энергию движения ведущего звена (вала) в энергию потока масла за счет изменения объема рабочих камер, герметично отделённых друг от друга. Самовсасывающие насосы создают вакуум в камерах, объем которых увеличивается, в результате чего масло всасывается из бака, и одновременно вытесняют масло из камер, объем которых уменьшается; несамовсасывающие насосы реализуют лишь последнюю функцию.

пластинчатый нерегулируемый насос БГ12-22М

Рабочий объем 16 см3

Номинальная подача 19,4 л/мин

Давление на выходе из насоса: номинальное 12,5 МПа предельное 14 МПа

Частота вращения: номинальная 1500 об/мин максимальная 1800 об/мин минимальная 1200 об/мин

Мощность: номинальная 5,65 кВт затрачиваемая при давлении на выходе из насоса, равном нулю 0,3 кВт

КПД при номинальном режиме работы, не менее: объемный 0,78 полный 0,66

Ресурс при номинальном режиме работы, не менее 5000 ч

Предельное значение среднего уровня звука, при номинальном режиме работы 82 дБА

Maccа не более 9,5 кг

Основными деталями насосов являются корпус с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект , состоящий из распределительных дисков, статора, ротора и пластин. Диски и статор, зафиксированные в угловом положении относительно корпуса штифтом , прижимаются друг к другу пружинами, а также давлением масла в напорной линии.

Рабочий объем 140 см3;

Номинальная подача л/мин, при частоте вращения, об/мин: 960 . . . . . . . . . . 0-134 1440. . . . . . . . . . 0-200

Давление на выходе из насоса: номинальное 6,3 МПа минимальное 4 МПа на входе: 0,2-0,5 МПа

Мощность приводного электродвигателя 17 кВт

Потребляемая мощность при отсутствии расхода масла в гидросистему, кВт, при частоте вращения, об/мин: 960 . . . . . . . . . . 1,0 1440. . . . . . . . . . 1,5

Отклонение установленного давления от заданной величины во всем диапазоне регулирования подачи, не более 0,8 МПа

Средний уровень звука, не более 85 дБА

Номинальная тонкость фильтрации масла, не грубее 16 мкм

Maccа насоса 37 кг насоса с кронштейном и приводным электродвигателем 160 кг

НАСОСЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ 2Г15-1

Насосы автоматически изменяют подачу масла в соответствии с потребляемым гидросистемой расходом при постоянном давлении в напорной и сливной линиях; их применяют, главным образом, для питания электрогидравлических шаговых приводов (в гидро­системах с замкнутой циркуляцией масла).

НАСОСЫ ПЛАСТИНЧАТЫЕ РЕГУЛИРУЕМЫЕ Г12-53М

Параметр	Г12-53М
Рабочий объем	20
Номинальная подача, л/мин	25,5
Давление на выходе из насоса, МПа номинальное предельное	6,3 7
Мощность, кВт Номинальная	3,6
КПД при номинальном режиме работы, не менее объемный полный	0,85 0,73
Количество циклов изменения подачи в минуту, не более	40
Ресурс при номинальном режиме работы, ч, не менее, при тонкости фильтрации, мкм 10 25	6000 5000
Средний уровень звука, дБА, не более	72
Масса, кг	17,5

ОБЪЕМНЫЕ гидродвигатели

Под объемным гидродвигателем понимают предназначенную для преобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена гидромашину, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры маслом и вытеснении его из рабочей камеры.

По характеру движения выходного звена различают гидроцилиндры с поступательным движением выходного звена, поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена и гидромоторы с неограниченным вращательным движением выходного звена.

ГИДРОМОТОР Г15-25М

В станочных гидроприводах преимущественно применяют нерегулируемые аксиально-поршневые гидромоторы, которые в ряде случаев имеют существенные преимущества перед электромоторами. Гидромоторы в среднем в 6 раз меньше по занимаемому объему и в 4—5 раз по массе. При наибольшей частоте вращения 2500 об/мин наименьшее значение частоты может составлять 20—30 об/мин, а у гидромоторов специального исполнения до 1—4 об/мин и меньше, причем легко осуществимо плавное регулирование во всем диапазоне. Время разгона и торможения вала гидромотора не превышает обычно нескольких сотых долей секунды; возможны режимы частых включений и выключений, реверсов, изменения частоты вращения. Крутящий момент гидромотора легко регулируется изменением перепада давлений в его камерах. При подходе рабочего органа к упору вращение гидромотора останавливается, а развиваемый им крутящий момент остается неизменным. Закон разгона и торможения приводимого гидромотором рабочего органа может легко изменяться в зависимости от профиля кулачка, установленного на рабочем органе ивоздействующего на дроссель регулирования частоты вращения гидромотора.

Гидромоторы типа Г15-2 ... М (ТУ2-053-1480—80Е)

Параметр	Г15-22М
Рабочий объем, см3	20
Номинальный расход, л/мин	19,2
Давление на входе из насоса, МПа номинальное максимальное минимальное	6,3 12,5 1
Давление на сливе, МПа максимальное минимальное	6,3 0
Номинальный перепад давлений, МПа	6,22
Крутящий момент, Н*м, не менее: номинальный страгивания	14,7 -
Частота вращения, мин-1 номинальная максимальная	960 2100
Номинальная эффективность мощность, кВт, не менее	1,5
Допустимая нагрузка на вал, Н: радиальная осевая	420 40
Масса, кг	10,5

Гидроцилиндры с односторонним штоком

Параметр	D=80 мм
Номинальный расход, л/мин	50
Максимальное (теоретическое) толкающее усилие на штоке, кН	32
Утечка масла через уплотнения поршня при номинальном давлении, см3/мин, не более, для точности изготовления: Н П	50 10
Номинальная точность фильтрации масла, мкм	40
Масса, кг	35

на р_ном —6,3 МПа по ОСТ2 Г21-1-73

гидрораспределители___________________________________

Направляющие гидроаппараты изменяют направление потока масла путем полного открытия или полного закрытия проходного сечения. К этой группе аппаратов относятся гидрораспределители золотникового пли кранового типа, обратные клапаны, а также некоторые гидроклапаны давления, распределители и встраиваемые аппараты, которые могут работать в режиме направляющих гидроаппаратов.

Гидрораспределители предназначены для изменения направления или пуска и остановки потока масла в двух или более линиях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Они позволяют реверсировать движение рабочих органов, останавливать рабочие органы (трехпозиционные распределители), а также выполнять другие операции в соответствии с гидросхемой распределителя. Запорно-регулирующий элемент выполняется в виде золотника с осевым движением или крана с поворотным движением (рис.). В положении золотника распределителя ГР, показанном на рисунке, основной поток масла Q из напорной линии Р по линии А поступает в штоковую полость гидродвигателя ГД, а из поршневой полости вытесняется через линию В и распределитель в сливную линию Т. После переключения распределителя вправо (или поворота ручки на 45°) направление потока реверсируется (Р—ГР—В—ГД—А—ГР—Т), в результате чего изменяется направление движения рабочего органа. Трехпозиционные распределители имеют дополнительно среднюю позицию, в которой возможна остановка ГД.

Гидрораспределители с гидравлическим управлением ПГ72-34

Параметры	ПГ72-34
Диаметр условного прохода, мм	20
Расход масла, л/мин: номинальный максимальный	80 160
Минимальное давление управления для распределителей с гидравлическим и электрогидравлическим управлением, МПа: двухпозиционных трехпозиционных	0,4 0,6
Время срабатывания, с, для аппаратов с управлением: гидравлическим электрогидравлическим	0,1-1 0,05-1,5
Тяговое усилие, Н	16
Масса, кг

\

гидроклапаны___________________________________

ОБРАТНЫЕ КЛАПАНЫ

Параметры	Г51-31	Г51-31
Расход масла номинальный, л/мин	16	32
Перепад давлений при номи­нальном потоке, МПа, не более	0,25
Утечки масла при номинальном давлении, см3/мин, не более	0,08
Масса, кг	1,2

Клапаны типа Г51-3

Гидроклапаны давления с обратным клапаном

Параметры	Г54-32М Г66-32М	Г64-34М Г66-34М	Г54-35М Г66-35М
Расход масла, л/мин: номинальный максимальный минимальный	32 45 1	125 160 3	200 285 5
Внутренние утечки, см3/мин, не бо­лее	15; 25; 65; 100; 200	20; 35; 90; 140; 280	30; 50; 125 200; 280
Номинальный перепад давлений, МПа	0,2	0,6
Масса, кг, аппаратов Г54-3 Г66-3	2,4 2,6	3,6 4,9	6,2 8

Гидроклапаны давления с обратным клапаном типа Г66-3 дополнительно комплектуются обратным клапаном.

Предохранительные клапаны непрямого действия

Параметр	Dy, мм
	10	20	32
Расход масла, л/мин: номинальный максимальный минимальный	40 56 3	100 140 5	250 320 10
Суммарные утечки, см3/мин, не более	100,100, 200	200,200, 400	300,300, 600
Масса, кг	3,8	6,8	11,8

(ТУ2-053-1748—85) состоят из следующих основных деталей и узлов: корпуса, переливного золотника, пру­жины, вспомогательного клапана, а в исполнении с электри­ческим управлением разгрузкой — пилота.

Клапан может использоваться для разгрузки системы от давления. исполнение) электромагните пи­лота 16.

Параметр	Dy, мм
	10	20	32
Расход масла, л/мин: номинальный максимальный	40(56)	100(140)	250(320)
Масса, кг	~4.6	~7.2	~11.7

Редукционные клапаны непрямого действия (ТУ2-053-1747—85) подобны описанным выше предохранительным клапанам, они состоят из тех же деталей (за исключением золотника и корпуса).

Типовые схемы применения гидроклапанов давления в гидросистемах

Дроссели__________________________________________________

Дроссели типа ПГ77-1

Параметры	ПГ77-12	ПГ77-14
Расход масла, л/мин: максимальный минимальный	0,06	0,12
Рабочее давление, МПа: номинальное минимальное	20 0,5	20 0,5
Перепад давлений в дросселе, МПа, не менее	0,25	0,25
Расход масла через полностью закрытый дроссель, см3/мин, не более	50	100
Масса, кг	3,9	6

Дроссели типа ПГ77-1 состоят из следую­щих основных деталей: корпуса, втулки, втулки-дросселя, винта, валика, лимба, контргайки, пробки, пружины, указателя оборотов и штифта.

Регуляторы расхода типа МПГ55-3 с обратным клапаном

Параметры	МПГ55-22	МПГ55-35
Расход масла, л/мин: максимальный минимальный	20 0,06	160 0,25
Рабочее давление, МПа: максимальное минимальное (при расходе до 50% максимального) минимальное (при расходе до 100% максимального)	20 0,5 0,8	20 0,5 0,8
Перепад давлений в дросселе, МПа, не менее	0,2	0,2
Расход масла через полностью закрытый дроссель, см3/мин, не более	-	0,2
Масса, кг	4,5	15,5

при­меняются для регулирования скорости гидродвигателей в одном направлении независимо от нагрузки и возврата в исходное поло­жение без регулирования скорости с минимальной потерей давле­ния в аппарате.

фильтры_________________________________________________

Фильтры Ф7М состоят из стакана с размещенными в нем одним или двумя фильтрующими элементами 2 и головки 3 с индика­торным устройством и перепускным клапаном 8. Головка имеет входное 1 и выходное // отверстия с метрической или конической дюймовой резьбой. В кор­пусе 4 индикаторного устройства размещен плунжер 7 с магнитом 6. Справа на плунжер действует давление во входном отверстии, а слева - давление в выход­ном отверстии и усилие пружины 5. В корпусе 4 размещены также магнитоуправляемый контакт КЭМ2Л (геркон) 11 и магнитный индикатор 10, связан­ный с диском 9, который окрашен наполовину в зеленый цвет и наполо­вину в красный. При работе фильтра масло поступает через отверстие / внутрь стакана, очищается, проходя через фильтрующий элемент, и отводится в гидро­систему через отверстие //.

По мере загрязнения фильтроэлемента перепад давления на нем увеличивается, в результате чего увеличивается сила, стре­мящаяся сдвинуть плунжер 7 влево. Когда степень загрязненности фильтроэлемента достигает предельно допустимого уровня, плунжер 7 резко сдви­гается влево, так как после его отхода от конусного седла значительно увеличивается площадь торцовой поверхности, на которую действует входное давление. Одновременно в результате взаимодействия магнита б с индикатором 10 и герконом 11 в глазке визуального индикатора появляется красный цвет, и в систему управления выдается электрический сигнал о необходимости замены фильтроэлемента. Если своевременная замена фильтроэлемента не произведена и степень его загрязненности продолжает возрастать, открывается клапан 8, и часть масла начинает поступать в гидросистему в обход фильтроэлемента (фильтр начинает работать в режиме пропорциональной фильтрации). В период запуска гидросистемы, когда температура масла еще не достигла рабочего значения (40-50'С), показания индикатора не должны приниматься во внимание.

Параметры	Номинальная тонкость фильтрации, мкм
	5				10,25,40
Условный проход, Dy, мм	8	12	20	25	12	20	32	40
Пропускаемая способность номинальная, л/мин	12	25	63	100	25	63	160	320
Перепад давлений номинальный, МПа	0,12	0,16	0,12	0,16	0,9	0,12	0,16
Масса, кг	5,3	6,8	14	19,5	5,3	6,8	14	19,5

Фильтры приемные Г 4 2-М 3 и Ф В С М отличаются один от другого способом монтажа на резервуаре;

Параметры	Номинальная пропускная способность, л/мин
	40	63	100	160	320	400
Условный проход, Dy, мм	32		63		80
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	80	160	80	160	80	160
Масса, кг	4		6		10

Применение пятилинейных распределителей часто существенно упрощает гидросистему. Так, в гидросхеме, приведенной на рис. а, применение пяти­линейного распределителя позволяет независимо регулировать скорости движения рабочего органа в обоих направлениях с помощью дросселей 1 и 2, причем для этого не требуется использование обратных клапанов, как в гидросхемах с четырехлинейным распределителем. На рис. Б приведена гидросхема управле­ния зажимным устройством. Масло от насоса 1 под давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 2, подводится к одному из сливных отверстий пятилинейного распределителя 3, а ко второму сливному отверстию масло из напорной линии подводится через редукционный клапан 4. Благодаря такому схемному решению зажим детали осуществляется редуцированным давле­нием, а разжим — полным, что существенно повышает надежность работы меха­низма. Использование исполнения по гидросхеме в гидроприводе (рис. в) позволяет обеспечить плавный останов рабочего органа и возможность его ручного перемещения при сохранении давления в гидросистеме.

Гидроклапаны давления ПГ54-24 (напорные золотники) резьбового исполнения по присоединению (рис. 1, а) состоят из следующих основных деталей: корпуса 5, колпачка 7, золотника 2, пружины 8, регулировочного винта 10 и втулки 9. Масло из напорной линии подводится в полость 3 и отводится в сливную линию через отверстие 4. Полость 3 через канал 12 в корпусе и малое от­верстие 13 соединена с нижней торцовой полостью 1 золотника 2. Верхняя торцовая полость 6 золотника соединена каналом 11 с отверстием 4. Если давление в напорной линии меньше давления настройки, золотник 2 удерживается пружиной 8 в нижнем положении, и его поясок разделяет полости 3 и 4. Когда давление в системе возрастает настолько, что усилие от давления масла на торец золотника в полости 1 преодолевает усилие пружины 8, отрегулиро­ванное винтом 10, и усилие от давления масла на противоположный торец золотника в полости б, золотник 2 перемещается вверх, соединяя полости 3 и 4, и масло под давлением перепускается в бак. Аппарат работает в режиме переливного клапана. Малое отверстие 13 служит для демпфирования колебаний золотника. Различные исполнения аппарата по давлению отличаются размерами пружин и диаметрами золотников. Аппараты стыкового исполнения по присоеди­нению отличаются лишь конструкцией корпуса (рис. б). В состоянии поставки с завода-изготовителя гидроклапаны давления имеют конструкцию, показанную на рис. При необходимости изменения функции аппарата потребитель может переставлять пробки в отверстиях А, В, С и D.

Приложение 2

Условные изображения элементов гидропривода

на принципиальных схемах

Гидробак
Гидроаккумулятор
Насос	Нерегулируемый
	Регулируемый
Гидро- Мотор	Нерегулируемый
	Нерегулируемый реверсивный
	Регулируемый реверсивный
Гидро- Цилиндр	Одностороннего действия
	Двухстороннего действия
Дроссель	Нерегулируемый
	Регулируемый

Продолжение таблицы

Гидро-распределитель	С ручным управлением
	С управлением от кулачка
	С электрическим управлением (1 э/магнит)
	С электрическим управлением (2 э/магнита )
Клапаны	Давления
	Обратный
Фильтр
Гидролинии	Основная
	Напорная
	Сливная