Розрахунок основних параметрів і вибір гідронасоса

3.1 Теоретичні відомості

Насос є перетворювачем механічної енергії в гідравлічну. По величині робочого об’єму всі гідронасоси поділяються на:

– нерегулюємі насоси: з постійним робочим об’ємом;

– насоси зі змінним робочим об’ємом.

Таким чином, насос може бути нерегульованим, регульованим нереверсивним, тобто з постійним напрямком потоку, регульованим реверсивним [1].

По конструктивному виконанню об’ємні насоси досить різноманітні, однак всі вони працюють по принципу витискання рідини і поділяються на такі види:

1) шестеренні,

– з зовнішнім зачепленням,

– з внутрішнім зачепленням,

– з зубчастим кільцем,

– гвинтові,

2) пластинчаті,

– з внутрішнім впуском,

– з зовнішнім впуском,

3) поршневі,

– радіально-поршневі,

– аксіально-поршневі.

До основних характеристик насоса належать:

- головний параметр насоса – робочий об’єм , м³/об, тобто об’єм рідини, яка подається насосом за 1 оберт його приводного вала, чи характерний об’єм , м³/рад, тобто об’єм рідини, яка подається насосом за оберт приводного вала на один радіан;

- робочий тиск , тобто тиск, який забезпечує насос протягом тривалої роботи;

- максимальний тиск , при якому допускається короткочасна робота насоса;

- подача насоса при робочому тиску;

- , де – номінальна частота обертання приводного вала насоса;

- – коефіцієнт подачі, який дорівнює відношенню

, (3.1)

де – теоретична подача насоса;

- ККД насоса , де – об’ємний ККД, який характеризує втрати енергії на витоки рідини; – механічний ККД, який характеризує втрати енергії на механічне тертя в насосі; – гідравлічний ККД, який характеризує втрати енергії на місцевих опорах, каналах і робочих вікнах насоса. Використовується також показник – гідромеханічний ККД ;

- потужність на виході насоса

. (3.2)

- потужність на приводному валі насоса

. (3.3)

На рис. 3.1 наведена типова залежність подачі насоса від тиску на його виході. Вплив витоків виявляється в постійному зниженні кривої з підвищенням тиску. Для показані значення величини витоків і подачі насоса. Експлуатація насоса при призводить до прогресивного зниження . В точці А відбувається поломка насоса.

З функції випливає, що із зростанням тиску і відповідним зменшенням , коефіцієнт подачі зменшується. Тому насоси оцінюють за значеннями , які мають місце при . Крім того, у насосів з більшим робочим об’ємом або більшою частотою обертання приводного вала більшою є також теоретична подача , а витоки в насосі при цьому зростають повільніше, ніж . Це сприяє збільшенню коефіцієнта подачі.

В гідроприводах металорізальних верстатів, роботів, різноманітного роду оснащення застосовуються, в основному, насоси пластинчасті та поршневі, зрідка – шестеренні, хоч останні з успіхом використовуються в інших галузях машинобудування: сільськогосподарській техніці, будівельних і дорожніх машинах.

3.2 Алгоритм розрахунку параметрів та вибір гідронасоса

При виборі структури насосної установки можливе одне з таких конструктивних рішень: використання у ВК одного регульованого насоса; використання у ВК регульованого насоса для робочих рухів і додаткового нерегульованого насоса для холостих (швидких) ходів; використання групи нерегульованих насосів, комбінація подач яких забезпечує всі діапазони робочих і холостих переміщень; використання одного нерегульованого насоса, який забезпечує всі робочі і холості переміщення [1].

Для вирішення цієї проблеми необхідно підрахувати значення подачі насоса для кожного режиму руху.

Для ВК з гідроциліндром

, (3.4)

де – коефіцієнт перетікання в гідроциліндрі.

Точна формула 3.4 може бути замінена універсальним розрахунком

, (3.5)

де – об’ємний ККД насоса.

Для ВК з гідромотором

, (3.6)

де і – коефіцієнти витоків з напірної порожнини і перетікання, відповідно.

Аналогічно для ВК з гідромотором може бути використана формула

(3.7)

де – об’ємний ККД мотора.

Вибір типорозміру насоса проводиться за додатком В з таблиць В1 та В2 або галузевими каталогами у відповідності до раніше призначених і [2-4].

Особливий випадок вибору насоса – необхідність забезпечити досить точне значення швидкості поршня при закритому запобіжному клапані ВК, тобто коли . У цьому випадку одночасно з підбором типорозміру насоса проводиться корегування до значення . При цьому змінюється і , але так, щоб забезпечити .

Вибір приводного двигуна насоса проводиться по потужності на вході насоса, що може бути знайдена по формулі:

. (3.8)

3.3 Приклад розрахунку та вибору насоса

Задача: за схемою гідропривода розрахувати основні параметри насоса та підібрати за даними додатків або галузевих каталогів.

Вхідні дані:

Гідравлічна схема для розрахунку – див. рис. 1.1;

= 20 МПа – робочий тиск;

= 100 мм – діаметр гідроциліндра;

= 0,00785 м² – ефективна площа поршня гідроциліндра;

= 0,15 м/с – максимальна швидкість руху поршня.

1) Встановлюємо розрахункову подачу насоса для режиму руху гідроциліндра з максимальною швидкістю

м³/с,

де = 0,94 – орієнтовно прийнятий об’ємний ККД насоса.

Для попередніх розрахунків значення об’ємного ККД насоса можна приймати користуючись рекомендаціями:

– для шестеренних насосів = 0,76-0,92;

– для пластинчастих насосів = 0,69-0,9;

– для поршневих насосів = 0,94-0,98.

2) За даними галузевих каталогів [3] з урахуванням параметрів робочого тиску і розрахункової подачі насоса вибираємо гідронасос аксіально-поршневий регульований із системою автоматичного керування подачею «Напор 63Р», який має такі основні параметри.

Технічні характеристики аксіально-поршневого регульованого насоса типу «Напор 63Р»

Робочий об’єм, см³

максимальний………………………………………………..63

мінімальний…………………….…………………………….3

Частота обертання, с^-1

номінальна…………………………………………………...25

максимальна………………………………………………....40

мінімальна…………………………………………………...13

Номінальна об’ємна подача, дм³/с….…………………………….1,48

Номінальний тиск, МПа

номінальний…………………………………………………20

максимальний……………………………………………….25

Номінальна необхідна потужність, кВт………………………….34

Коефіцієнт подачі………………………………………………….0,94

Перепад між тиском на виході із насосу і тиском управління, МПа

максимальний…………………….…………………………1,8

номінальний…………………………………………………1,4

Час зміни подачі, с………………………...……………………….0,1

Маса, кг……………………………………..……………………....21

Для вибраного насосу > м³/с, тобто вибір гідронасоса виконано вірно.

3.4 Вибір робочої рідини

До експлуатаційних властивостей робочої рідини, які доповнюють фізичні параметри можна віднести:

- чистоту рідини, тобто характеристику забруднень, присутніх в ній;

- наявність в рідині різноманітних присадок, які надають їй додаткові експлуатаційні властивості;

- стабільність хімічних та фізичних властивостей у певному діапазоні температур, а також низьку температуру застигання, яка має бути нижче граничного робочого температурного діапазону на 10...15 °С;

- високу мастильну та антикорозійну якість;

- сумісність з матеріалами конструктивних елементів гідросистеми;

- високу протипінну стійкість;

- протипожежний захист, екологічну нейтральність і відповідність санітарним нормам;

- довговічність, економічність і недефіцитність.

Забезпечити всі перераховані властивості одночасно практично неможливо, тому вибирається оптимальний варіант, який вирішує конкретну задачу.

Наявність в робочій рідині забруднень – механічних домішок – регламентується ГОСТ 17216-71, яким передбачено 19 класів чистоти рідини 00; 1; 2; …; 17, які характеризують кількість і розміри частинок забруднень, що знаходяться в рідині. Найменший клас чистоти відповідає найбільш чистій рідині. Розміри частинок забруднень (частинок металу, кераміки, смолоутворень, органічних частинок і т.п.) а також їх кількість в об’ємі 100±5 см³ формують дисперсний склад, а масовий вміст – межу забруднення.

На практиці для кожної конструкції гідравлічного агрегату його розробники вказують номінальну тонкість фільтрації, тобто максимально допустимі розміри частинок забруднень. Ця вимога виконується шляхом встановлення у гідросистемі фільтрів – пристроїв, які затримують всі частинки, більші максимально допустимих.

Приблизні рекомендації щодо тонкості фільтрації робочої рідини для різних гідроагрегатів вказані в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Рекомендована тонкість фільтрації

За наявністю в робочих рідинах присадок один з найбільш поширених типів рідин – гідравлічні масла – ділиться на категорії HH-HG (табл. 3.2).

Таблиця 3.2 – Класифікація мастильних матеріалів групи Н для гідравлічних систем при гідростатичних умовах

В гідроприводах металорізальних верстатів використовується, в основному, група робочих рідин, які називаються індустріальні масла і позначаються І-12А...І-50А (табл. 3.3).

Таблиця 3.3 – Характеристики масел

Ці ж масла використовуються в гідросистемах тракторів і будівельних машин. Для порівняння в таблиці 3.3 наведені параметри гідравлічних масел, що застосовуються в гідросистемах будівельних і дорожніх машин, а також в гідромеханічних передачах, і моторних масел (гідросистеми сільськогосподарських машин). Всі масла є продуктами переробки нафти і мають високі мастильні властивості.

Значним їх недоліком є залежність в’язкості від температури (ІВ = 85...90), що потребує стабілізації робочої температури на рівні t° = 40°С…50°С.

Поиск по сайту: