 |
Расчёт и выбор гидрооборудования
|
|
|
|
1.11.2.1 Расчёт мощности, подачи гидронасосов и их выбор. Для определения мощности насосной установки вначале вычисляется мощность, которую должны обеспечить исполнительные механизмы гидропривода. Полезная мощность 
, на штоке силового гидроцилиндра находится по формуле
, (35)
где 
- усилие на штоке гидроцилиндра, 
;
- скорость перемещения штока, 
;
- общий КПД гидроцилиндра, 
.
При расчете мощности насоса, приводящего в действие гидродвигатели, учитываются возможные потери давления и подачи в гидросистеме коэффициентами запаса по усилию и скорости
, (36)
где 
- коэффициент запаса по усилию;
- коэффициент запаса по скорости.
Меньшие значения коэффициентов выбираются для гидроприводов, работающих в легком и среднем режимах, а большие – в тяжелом и весьма тяжелом режимах эксплуатации. Так как режим работы механизма открытия корпуса дробилки относится к легкому, то принимаем 
и 
.
.
Определив мощность насоса, рассчитывается требуемая подача насоса 
, в гидросистему по формуле
, (37)
где 
- номинальное давление в гидросистеме.
.
Выбор конкретной марки насоса производится по рабочему объему 
, расчетное значение которого вычисляется по формуле
, (38)
где 
- объемный КПД насоса;
- угловая скорость вала насоса.
.
Выбираем шестеренный насос НШ-4 со следующими техническими данными:
|
|
|
Рабочий объем, 
4
Давление, МПа:
номинальное 20
максимальное 25
Частота вращения, 
:
номинальная 40
максимальная 50
КПД:
объемный 0,9
механический 0,9
общий 0,8
Масса, кг 1,7
Далее рассчитывается действительная подача 
, насосной установки по формуле
, (39)
где 
- число насосов.
- значение рабочего объема выбранного насоса.
.
После этого вычисляется приводная мощность насосной установки 
, по формуле
, (40)
где 
- коэффициент запаса;
- полный КПД насоса.
.
1.11.2.2 Расчет и выбор гидроцилиндров. Наибольшее распространение в гидроприводах СДМ получили гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.
Основными параметрами силовых гидроцилиндров являются номинальное давление, внутренний диаметр цилиндра, диаметр штока и ход поршня. По этим параметрам определяются развиваемое на штоке усилие, скорость перемещения поршня, требуемый расход рабочей жидкости.
Усилие, развиваемое на штоке гидроцилиндра, определяется по формулам:
а) при подаче жидкости в поршневую полость
, (41)
б) при подаче жидкости в штоковую полость
, (42)
где 
- давление жидкости в сливной магистрали;
- диаметр внутренней полости цилиндра, м;
- диаметр штока, м;
- механический КПД гидроцилиндра.
Поскольку усилие, которое должен развивать гидроцилиндр, в дипломном проекте определяется расчетом, то необходимый внутренний диаметр гидроцилиндра определяется по формуле
|
|
|
, (43)
Для устранения перекоса при раскрытии корпуса принимаем два гидроцилиндра, тогда общее усилие, определяемое расчётным путем, необходимо разделить пополам
,
.
Диаметр штока определяется из соотношения
(44)
.
Ход поршня определяется в соответствии с необходимым ходом рабочего органа, а так как откидная часть дробилки поднимается на 327 мм, то примем ход поршня с запасом, то есть равным 400мм.
Рассчитанные величины приводятся в соответствие с ГОСТ 22-1417-79:
а) 
,
б) 
.
Действительные значения скоростей поршней будут равны:
а) при выталкивании
, (45)
где 
- объемный КПД цилиндра;
- число гидроцилиндров, 
.
б) при втягивании
, (46)
,
.
Необходимый расход жидкости для обеспечения заданной скорости поршня:
а) при подаче жидкости в поршневую полость
, (47)
.
б) при подаче жидкости в штоковую полость
, (48)
.
1.11.2.3 Выбор направляющей и регулирующей аппаратуры. Направляющая гидроаппаратура предназначена для изменения направления и запирания потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного закрытия проходных каналов гидроэлементов. К ней относятся гидрораспределители, обратные клапаны, гидрозамки, гидроусилители.
Регулирующая гидроаппаратура применяется для регулирования величин давления и потока рабочей жидкости путем изменения площади проходного сечения отверстия. К ней относятся предохранительные, переливные, редукционные клапаны, дроссели, регуляторы потока.
Основными параметрами направляющей и регулирующей гидроаппаратуры являются номинальное давление 
, номинальный поток 
и условный проход 
.
|
|
|
При проектировании обычно гидроаппаратура не рассчитывается, а выбирается из нормализированных аппаратов и агрегатов, серийно изготовляемых специализированными заводами по основным приведенным параметрам.
1) Распределитель секционный Р-16
Условный проход, мм 16
Расход рабочей жидкости, 
:
номинальный 10,52
максимальный 13,36
Давление на входе, МПа:
номинальное 16
максимальное 17
Падение давления в распределителе, МПа:
в трех секциях 0,2
Допустимое давление на сливе, МПа 1,0
2) Клапан предохранительный У 4790.15
Расход рабочей жидкости, 
:
номинальный 26,7
минимальный 2,7
Номинальное давление, МПа 16
Условный проход, мм 32
Масса, кг 12
1.11.2.4 Выбор фильтров. Основными параметрами фильтров являются условный проход, номинальное давление и номинальная тонкость фильтрации.
В гидросистемах СДМ применяются магистральные и встроенные фильтры с бумажным и проволочным (сетчатым) фильтроэлементами, обеспечивающими тонкость фильтрации 25, 40 и 63 мкм. Фильтры устанавливаются, как правило, на сливной линии, магистральные – обычно перед масляным баком, а встроенные – в масляном баке.
В нашем случае это встроенный фильтр
Условный проход, мм 20
Номинальный поток при
перепаде давления 0,08 МПа
и вязкости 30-40 сСт, 
0,67
Номинальная тонкость фильтрации, мкм 25
Номинальное давление, МПа 0,63
Максимальный допустимый
перепад давления, МПа 0,35
|
|
|
Ресурс работы фильтроэлемента
до замены или промывки, ч 200
Масса встроенного фильтра, кг 8,7
1.11.2.5 Расчет и выбор трубопроводов. Для соединения элементов гидропривода, не имеющих взаимного перемещения, применяются стальные бесшовные трубы, а для соединения гидроагрегатов, имеющих взаимное перемещение, применяются гибкие рукава, причем для низких давлений – резиновые рукава с нитяными оплетками, для высоких давлений – с металлическими оплетками.
Расчет трубопроводов состоит из гидравлического расчета и расчета на прочность. Под гидравлическим расчетом понимается определение внутреннего диаметра трубы 
, по формуле
, (49)
где 
- подача насоса;
– скорость потока жидкости, 
.
В зависимости от назначения трубопровода, давления в гидросистеме выбирается скорость потока рабочей жидкости на основе следующих рекомендаций:
а) для всасывающего трубопровода – 
, принимаем 
.
.
б) для сливного трубопровода – 
, принимаем 
.
.
в) для напорного трубопровода – 
, принимаем 
.
.
В дренажных трубопроводах необходимо обеспечить свободный слив утечек жидкости, поэтому независимо от количества этих утечек минимальный диаметр дренажной магистрали выбирается в пределах 8…10 мм.
Расчет на прочность состоит в определении толщины стенки металлического трубопровода 
, по формуле
, (50)
где 
- допускаемое напряжение на разрыв, для стали 20 
, для медных трубопроводов 
;
- номинальное давление жидкости.
а) для всасывающего трубопровода
.
б) для сливного трубопровода
.
в) для напорного трубопровода
.
Полученные значения диаметров трубопроводов согласовываются со стандартными значениями:
а) всасывающий трубопровод 
б) сливной трубопровод 
в) напорный трубопровод 
Теперь посчитаем действительные значения скорости потока рабочей жидкости во всасывающем, сливном и напорном трубопроводах в соответствии с полученными стандартными значениями диаметров. Для этого выразим из формулы (49) скорость 
, (51)
а) всасывающий трубопровод
.
б) сливной трубопровод
.
в) напорный трубопровод
.
1.11.2.6 Расчет и выбор емкости гидробака. Гидробаки предназначены для содержания запаса, отстоя (деаэрации), фильтрации рабочей жидкости и отвода тепла из гидросистемы в атмосферу. Вместимость гидробака, его форма, месторасположение на машине, некоторые конструктивные особенности оказывают существенное влияние на работоспособность гидравлического привода.
|
|
|
Главным параметром бака является его вместимость. От этого параметра зависят значения установившейся температуры рабочей жидкости и интенсивность ее нарастания при пуске машины, время выхода гидропривода на оптимальный тепловой режим, объемный КПД гидропривода и, в конечном итоге, производительность машины в целом.
Для гидросистем мобильных машин рекомендуется выбирать объем бака на основании следующего соотношения
, (52)
где 
– объем гидробака, 
;
- минутная подача насосной установки.
Однако при обосновании принятого соотношения следует учитывать мощность, режим работы гидропривода, климатические условия эксплуатации. В результате длительного опыта проектирования и эксплуатации гидрофицированных машин выработаны следующие рекомендации выбора объема бака (в данном случае для легкого режима работы)
, (53)
.
После предварительного расчета значения объема бака необходимо согласовать с нормализованным значением по ГОСТ 12448-80
.
|
|
|
