2.8. Расчёт и выбор элементов гидропривода

2.8.1. Общие сведения о гидроприводе и порядке его расчета

Гидравлический привод (рис. 61) состоит из приводного двигателя,

н асоса, гидравлического двигателя, рабочей жидкости, устройств управления и регулирования и вспомогательных устройств.

Объемный насос преобразует механическую энергию приводного двигателя в энергию жидкости, подаваемой в гидродвигатель (гидроцилиндр или гидромотор), в котором энергия жидкости преобразуется в механическую энергию прямолинейно двигающегося поршня (штока) гидроцилиндра или вращающегося вала ротора гидромотора.

Гидроприводы имеют ряд достоинств:

1. Осуществляют передачи больших усилий и мощностей при относительно малых их габаритно-весовых характеристиках.

2. Обеспечивают плавные движения и автоматически регулируют нагрузки и скорости.

3. Позволяют выполнять частые и быстрые переключения, как при возвратно-поступательном движении, так и при вращательном движении.

Рекомендуется следующий порядок расчета гидропривода:

• для заданных условий работы и эксплуатации гидропривода производится выбор рабочей жидкости гидропривода;

• по известной полезной нагрузке устанавливается рабочее давление жидкости;

• определяются предварительные параметры гидромотора или цилиндра. Параметры уточняются после определения всех действующих нагрузок и сопротивлений, возникающих в процессе работы гидропривода;

• определяется КПД гидропривода;

• производится расчет всасывающего, напорного и сливного трубопроводов, подбор агрегатов управления, предохранительных и вспомогательных элементов гидропривода;

• после выбора и названных агрегатов и элементов гидропривода определяются потери давления и утечки жидкости, и по величине этих потерь оценивается возможность использования всех принятых элементов гидропривода.

При выборе, расчете и проектировании гидроприводов необходимо руководствоваться действующими ГОСТ и нормами:

• номинальные давления - ГОСТ 12445-67 и МИ 3610 - 62

• нормальные диаметры труб и плунжеров - ГОСТ 12447-67

• рабочие объемы насосов и гидродвигателей - ГОСТ 13824-68

• номинальные расходы рабочей жидкости - ГОСТ 13825-68

• конструкции и основные параметры гидроцилиндров - МИ 2251-61  МИ 2255-61, ГОСТ 6540-68

• конструкции и основные параметры трубопроводов и их соединений - МИ 73-64; МИ 2341-61  МИ 2373 - 61; ГОСТ 8732-70; ГОСТ 8374-58; ГОСТ 617-72; ГОСТ 8318-57; ГОСТ 18475-73.

2.8.2. Выбор рабочей жидкости

Жидкость в гидроприводе предназначена для передачи энергии и надежной смазки его подвижных элементов. Жидкость подвергается воздействию в широких пределах давлений, скоростей и температур.

При выборе рабочей жидкости необходимо принимать во внимание следующие рекомендации:

• минеральные масла с вязкостью 20-40 сСт при 50С применяют для гидравлических систем с давлением до 7 МПа; для давлений до 20 МПа используют масла с вязкостью 60-110 сСт; для давлений до 60 МПа выбирают рабочую жидкость с вязкостью 100-175 сСт;

• применение смеси масел в системах с высоким рабочим давлением не рекомендуется;

• температура застывания масла должна быть на 15-20 ниже минимальной рабочей температуры гидросистемы;

– в гидроприводах, работающих в условиях низких температур обычно применяют морозостойкие рабочие жидкости у которых температура застывания ниже –60° С; характеристики таких рабочих жидкостей приведены в таблице 2.2;

• основные характеристики наиболее часто применяемых рабочих жидкостей приведены в таблице 2.1.

В справочной литературе по рабочим жидкостям наряду с другими характеристиками приводится кинематический коэффициент вязкости жидкостей при температуре +50С.

Расчётная температура жидкости , являющаяся одним из основных параметров гидропривода, как правило отличается от +50С, поэтому необходимо пересчитать кинематический коэффициент вязкости выбранной жидкости с температуры +50С на заданную температуру t_расч.

В интервале температур от +30С до +150С кинематический коэффициент вязкости можно определить из уравнения:

,

где – кинематический коэффициент вязкости cм²/с (Стокс) при температуре t_расч С; n – показатель степени, приведенный в таблице 2.3 в зависимости от вязкости в градусах Энглера при температуре +50 С.

Таблица 2.1

Марка рабочей жидкости (масла)	Плотность, кг/м2	Вязкость при +50оС	Температура застывания, оС	Температура вспышки, оС	Пределы рабочих температур, оС
Индустриальное 20, ГОСТ1707-51	890	17-23	-20	170	0-90
Индустриальное 30, ГОСТ1707-51	900	27-33	-15	180	10-50
Индустриальное 50, ГОСТ1707-51	920	42-58	-20	200	10-70
Турбинное 22, ГОСТ 32-53	900	20-23	-15	180	5-50
Турбинное 46, ГОСТ 32-53	920	22-48	-10	195	10-50
Трансформаторное ГОСТ 982-56	880	9,6	-45	135	-30-90

Таблица 2. 2

Марка рабочей жидкости (масла)	Вязкость при +50оС	Вязкость при 50оС	Температура застывания, оС	Температура вспышки, оС	Пределы рабочих температур, оС
Масло веретённое АУ ГОСТ 1642-50	12-14	-	-45	163	-40 +60
МВП6, ГОСТ 1805-51 МВП, ГОСТ 1805-51	6-8,5	23466	-60	120	-40 +60
АМГ-10, ГОСТ6794-53	10	1250	-70	92	-60 +80
Селиконовая жидкость, ВТУ МХП 24-16-54	6	-	Ниже -70	110	-60 +100

Таблица 2.3

1,2	1,39	3,0	1,99	7,0	2,42	15,0	2,75	35,0	3,12
1,5	1,59	4,0	2,13	8,0	2,49	20,0	2,86	50,0	3,17
1,8	1,72	5,0	2,24	9,0	2,52	25,0	2,96	60,0	3,32
2,0	1,79	6,0	2,32	10,0	2,56	30,0	3,06	–	–

Вязкость масла в градусах Энглера

,

где кинематический коэффициент вязкости при температуре +50 С в см²/с (Стоксах).