Дроссель (регулятор скорости) установлен на напорной или сливной линии

В этом случае расход гидроцилиндра должен быть равен расходу дросселя (регулятора скорости), а избыточное количество масла, равное ∆ Q = Q _н – Q _гц, должно сливаться в масляный бак через предохранительный клапан, который в данном случае является переливным. Построение характеристики совместной работы гидросети и предохранительного клапана в этом случае производят в следующей последовательности. Необходимо установить минимальный расход гидроцилиндра, при котором будет обеспечено значение минимальной скорости движения его выходного звена по[1], с. 45:

Q _min = u_min· S / η_о + S∆ Q _ут (3.8)

где S – рабочая площадь поршня при совершении рабочего хода, вычисленная ранее, S=0,003 ; η_о – объемный КПД гидроцилиндра, принятый ранее в зависимости от типа уплотнения поршня, η_о=0,985; S∆ Q _ут – суммарные утечки жидкости в гидравлической аппаратуре на линии насос – гидроцилиндр, S∆ Q _ут= .

Из задания v_min=0,32 v_р=0,32 0,084=0,02688 м/с

Q_min= 0,0000846 = 5,07 л/мин.

Так как в этом случае имеет место совместная работа гидросети и предохранительного клапана, то величина Q _min должна располагаться таким образом, чтобы одна точка располагалась на характеристике насоса Q _н = f (р) – точка С ₁, а вторая на характеристике предохранительного клапана р _кл = f (Q) – точка B ₁. Т. е. необходимо на характеристики предохранительного клапана найти такую точку B ₁, чтобы расстояния по горизонтали от точки B ₁ до точки C ₁ на характеристике насоса было равно величине расхода гидропривода Q _min. В этом случае точки C ₁ будет рабочей точкой насоса при использовании регулятора скорости на нагнетательной линии.

Она имеет вид прямой линии, так как вероятность наличия турбулентного режима при минимальной скорости движения исполнительного механизма крайне мала. Как видно из характеристики в точке E ₁ (при давлении р _кл) вступает в работу предохранительный клапан и чем большим становится давление, тем большее количество рабочей жидкости сливается через него в масляный бак и при давлении в точке C ₁ (p ₁) расход Q _min поступает в гидроцилиндр, обеспечивая движение выходного звена с минимальной скоростью, а остальная жидкость в количестве ∆ Q = Q _н – Q _min сливается в масляный бак через предохранительный клапан.

Как видно из полученных характеристик, изменению скорости движения выходного звена в пределах u_min – u_р соответствует изменение давления в пределах р ₁ – р _р и мощности N ₁ – N _р. Зона регулирования в этом случае находится между точками C ₁ и C ₀ действительной характеристики насоса Q _н = f (р). Для окончательного выбора насоса необходимо определить мощность, которая будет затрачиваться при срабатывании предохранительного клапана, т.е. по параметрам точки А ₁. Полученная мощность не должна превышать мощность, вычисленную по параметрам технической характеристики выбранного насоса. В случае если она окажется большей, необходимо принять другой насос.

Параметры точки А1:

Q=22,5 л/мин=0,00037519

η=0,845

N=

Условие выполняется.

По степени увеличения угла возрастания линии - D ₁ по сравнению с линией -С₀можно определить, какой был создан коэффициент гидравлического сопротивления в дросселе, чтобы обеспечить необходимый расход в гидроприводе Q _min. Коэффициент гидравлического сопротивления дросселя для любого расхода через дроссель при ламинарном режиме по [1], с. 46, равен:

(3.9)

где Dp _др – увеличение давления в напорной линии гидропривода при прикрытом дросселя для одинакового расхода Q _др.

Q _др=3 л/мин = 0,00005

Dp _др=4100000 Па.

ζ_др=

КПД гидропривода определяют при выполнении рабочей операции из следующего выражения [1], формула 1.15:

(3.10)

где N _п – полезная мощность, развиваемая выходным звеном гидроцилиндра; N _н – мощность потребляемая насосом (подводимая к насосу).

Полезная мощность при работе гидроцилиндра [1], формула 1.16:

(3.11)

где P – нагрузка на штоке; – скорость выполнения операции.

N_п=20000

Мощность потребляемая насосом [1], формула 1.17:

(3.12)

где р _н, Q _н, – рабочее давление, подача и КПД насоса, которые определяются по точке C ₀.

р _н=12,1МПа

Q _н=23,2 л/мин = 0,000386

= 0,837

N_н=

η=

Гидробак

Основное функциональное назначение гидробака– размещение объема жидкости, необходимого для работы гидросистемы. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством, в нем происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашение и оседание механических и других примесей. При проектировании бака должны быть обеспечены нормальные условия всасывания и деаэрация рабочей жидкости. Вместимость бака мобильной машины назначается в 1,5–2,0 раза больше суммарной вместимости всех элементов гидросистемы (полостей гидроцилиндров, трубопроводов, фильтров, гидроаккумуляторов и т.д.), но не менее 3-х минутной подачи насоса.

Полагая, что полезный объем (дм³) гидробака равен трем объемам перекачиваемой насосом за минуту рабочей жидкости, получим [1], с.49:

(4.1)

В это выражении подача насоса Q _н имеет размерность л/мин.

Q _н=22,08 л/мин.

=3 22,08=66,24

Бак заполняется рабочей жидкостью примерно на 80% от полного объема гидробака V _б. Двадцать процентов свободного объема предназначено для компенсации температурного расширения рабочей жидкости, а также обеспечения воздуховыделения. Тогда полный объем гидробака по [1], с. 49:

(4.2)

=1,2

Полученное значение V _б (в дм³) следует округлить в большую сторону в соответствии с ГОСТ 12448-80 (Таблица 6):

Таблица 6

Размеры и форма бака тесно связаны с температурным режимом в гидроприводе, поскольку через стенки бака в окружающую среду передается значительная часть тепловой энергии, выделяемой в процессе функционирования гидросистемы.

Для баков, выполненных в форме цилиндра, куба и параллелепипеда, наибольшую

В этом случае полный объем гидробака V _б = a · b · h = 6 a ³ и ширина гидробака по [1], с. 50, равна:

(4.3)

a=

b=2 a=2 2,37=4,74

h=3 a=3 2,37=7,11

Площадь охлаждения S _бопределяется размером поверхности бака, контактирующей с маслом по [1], с. 50:

(4.4)

=

Теплообменник

Теплообменники предназначены для обеспечения в гидроприводе требуемого температурного режима. Решение о необходимости установки теплообменника принимается в процессе выполнения анализа теплового режима гидропривода.

В процессе функционирования гидропривода часть передаваемой в нем механической энергии переходит в тепловую, что сопровождается ростом температуры рабочей жидкости. Переход энергии из механической в тепловую обусловлен наличием гидравлических сопротивлений, а также вызван объемными и механическими потерями.

Как известно, с увеличением температуры уменьшается вязкость рабочей жидкости. Это может привести к значительному увеличению объемных потерь в гидроприводе, нарушению режима смазки поверхностей трения, интенсификации окислительных процессов в рабочей жидкости и процессов выделения смолистых осадков.

Тепловой поток N _т, выделяемый в гидроприводе, эквивалентен потерям мощности по [1], с. 50:

N _т = N _н – N _п (4.5)

где N _н – мощность насоса, N _п – полезная мощность гидроцилиндра, которые определяются по точке C ₀:

р=12100000 Па,

Q=23,2 л/мин=0,000386

η=0,837

N _н=

N_п=12100000 Вт

N_т=5580,16-4670,6=909,56 Вт

Тепловой анализ гидропривода основывается на уравнении теплового баланса, которое для стационарного режима имеет следующий вид [1], с. 50:

(4.6)

где – тепловой поток, передаваемый в окружающую среду.

(4.7)

где k _б - коэффициент теплопередачи для бака, Вт/(м² · ^оС), k _б =10 Вт/(м² · ^оС); k _м – коэффициент теплопередачи для магистралей, Вт/(м² · ^оС), k _м=14 Вт/(м² · ^оС); S _б – площадь поверхности теплообмена бака, м² , S _б = м²; S _м- площадь поверхности теплообмена магистралей, м²; – температура рабочей жидкости, °С; – температура окружающей среды, °С, =30°С.

Размеры поверхности теплообмена магистралей гидропривода можно определить из следующей зависимости [1], формула 1.19:

(4.7)

где d_н- диаметр нагнетательного трубопровода, м, d_н=0,006 м, l_н- длина нагнетательного трубопровода, м, l_н=11м, d_сл- диаметр сливного трубопровода, м, d_сл = 0,039 м, l_сл- длина сливного трубопровода, м, l_сл=3,8 м.

S_м=3,14 0,67258

t_ж= °С

Температуру рабочей жидкости и сравнивают ее с допустимой .

Допустимое значение температуры рабочей жидкости определяется минимальным значением вязкости, при которой рекомендуется эксплуатировать насосы и гидромоторы. При эксплуатации гидроприводов стационарных машин = 60°С, а в гидроприводах мобильных машин = 80°С.

В случае > необходимо увеличить площадь поверхности теплообмена, путем установки теплообменника.

Т.к. 69,99 необходимо установить теплообменник.

Уравнение теплового баланса для стационарного режима при установке теплообменника имеет следующий вид [1], с. 51:

(4.8)

где – коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/(м²·^оС); – площадь поверхности теплоотдачи теплообменника, м².

Коэффициент теплопередачи для теплообменника = 35–120 (Вт/(м²·°С)) в условиях принудительного обдува можно приближенно определить из следующей зависимости:

при > 5 м/с – = 7,5 , где – скорость обдува, которая принимается в пределах 5–30 м/с.

Принимаем = 20 м/с, тогда =7,5 Вт/(м²·°С)

Из уравнения 4.8 выражаем S_т:

S_т=

Одним из преимуществ использования гидравлического привода по сравнению с другими приводами является его небольшая металлоемкость, что обусловлено достижением гидроприводе высоких давлений рабочей жидкости.

Металлоемкость гидропривода характеризуется коэффициентом q_N, который определяется по [1], с 52:

(5.1)

где G _гп – общий вес гидропривода.

Общий вес гидропривода включает вес гидроцилиндра с учетом рассчитанных размеров (толщины стенки, крышек, хода поршня), напорного и сливного трубопровода (с учетом заданной длины, рассчитанных диаметров и принятых толщин стенок), а также всей гидравлической аппаратуры, который принимается из технических характеристик.

Общая масса гидропривода без учета труб:

G_гп=7+2,4+2+2,5+6,3=20,2 кг

d_нап.тр =6мм, l_н=11 м, δ=3,8 мм, m_нап._тр=5,6кг

d_сл.тр =39мм, l_сл=3,8 м, δ=8,6 мм, m_сл._тр=7,2кг

m_тр._общ= 12,8 кг

Общая масса гидропривода с учетом труб:

G_гп=18+20,2+12,8=51 кг≈50 кг = 500 Н

Определим металлоемкость гидропривода:

Q_N=G_гп/N_п=500/4670.6=0.107 Н/Вт

Поиск по сайту: