Выбор номинального давления

Номинальное давление – наибольшее избыточное давление, при котором устройство должно работать в течение установленного ресурса (срока службы) с сохранением параметров в пределах установленных норм.

Выбор номинального давления р_ном является ответственным шагом, так как от него зависят габаритные размеры, материалоемкость, стоимость и надежность работы гидропривода.

Значения номинальных давлений в гидросистемах (МПа) назначают в соответствии с рядом давлений, регламентированным ГОСТ 12445-80:

0,1; - 0,16; - 0,25; - 0,4; - 0,63; -

1; - 1,6; - 2,5; - 4; - 6,3; -

10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80;

100; 125; 160; 200; 250.

* Жирным шрифтом выделены рекомендуемые значения.

Номинальное давление обычно выбирают на основании существующих рекомендаций и статистических данных, полученных при практическом использовании оборудования конкретного типа (табл.3.1).

Таблица 3.1 – Рекомендуемые рабочие давления

в зависимости от вида гидропривода

Предварительно примем номинальное давление в гидросистеме, т.е. давление, развиваемое насосом p _ном = 10 МПа.

4. Выбор насоса

При расчете гидроприводов за основной параметр принимают мощность. Полезная мощность, кВт, привода определяется по следующим формулам:

- на штоке гидроцилиндра:

,

- на валу гидромотора:

,

где F – требуемое усилие на выходном звене, Н;

υ - скорость перемещения выходного звена, м/с;

M_КР – крутящий момент на валу, Н∙м;

n – частота вращения вала гидродвигателя, об/мин.

Определим полезную мощность на штоке гидроцилиндра ГЦ

=7,05 кВт.

Определим полезную мощность на валу гидромотора ГМ1 механизма поворота

= 0,7кВт.

Определим полезную мощность на валу гидромотора ГМ2 грузоподъемной лебедки

= 5,5 кВт.

При предварительном расчете потери давления по длине и на местных сопротивлениях, а также силы трения в исполнительных механизмах учитываются коэффициентом запаса по усилию Kз.у. = 1,1…1,2, а утечки рабочей жидкости – коэффициентом запаса по скорости Kз.с. = 1,1…1,3. Меньшие значения принимаются для приводов, работающих в легком и среднем режимах, а большие – в тяжелых режимах работы.

Режим работы гидропривода определяется в зависимости от коэффициентов использования номинального давления и продолжительности работы под нагрузкой, а также числа включений в час (табл.4.1)

Таблица 4.1 – Режимы работы гидропривода

Мощность насосной установки определяется соотношением

N_Н = Kз. у. Kз. с. (∑ z_{ГЦ i}N_{ГЦ i} +∑ z_{ГМ i}N_ГМi),

где z_{ГЦ i}, z_{ГМ i} - число одновременно (параллельно) работающих гидроцилиндров и гидромоторов соответственно.

В некоторых случаях, когда в приводе есть несколько гидродвигателей, и они работают неодновременно, необходимо рассчитать мощность, потребляемую каждым гидродвигателем отдельно. Затем рассчитать суммарную мощность, учитывая все возможные комбинации одновременной работы нескольких гидродвигателей и выбрать из полученных мощностей максимальную.

Примем коэффициент запаса по усилию Kз.у. = 1,1, коэффициент запаса по скорости Kз.с. = 1,1, тогда мощность насосной установки крана

N_Н = Kз у Kз с (z_ГЦ N_ГЦ + z_{ГМ 1}N_ГМ1 + z_ГМ2 N_ГМ2)=

=1,1∙1,1(1∙7,05+1∙0,7+1∙5,5)=16,03кВт

По рассчитанной мощности насосной установки определяют расход жидкости в гидроприводе

0,001603м³/с = 96,1л/мин.

Если один насос не может обеспечить необходимую подачу, то рекомендуется установить два однотипных насоса с подачей Q /2, или подобрать два однотипных насоса с различной подачей с тем, чтобы один из них подключать только в периоды совместной работы нескольких исполнительных механизмов. Тип насоса выбирается с учетом режимов работы гидропривода: для легкого и среднего режимов рекомендуется применять шестеренные и пластинчатые насосы, а для тяжелых – аксиально поршневые.

Конкретный типоразмер насоса выбирается по расчетному значению его рабочего объема, который определяется по формуле

,

где q – расчетный рабочий объем насоса, см³;

Q – расход жидкости в гидроприводе, л/мин;

n_ном - номинальное число оборотов вала насоса, об/мин;

η₀´ - объемный КПД насоса.

Номинальное число оборотов вала насоса может быть выбрано следующим образом. Если привод насоса осуществляется от электродвигателя, то число оборотов обычно принимается равным 1000 или 1500 об/мин. Если в качестве силовой установки применяется ДВС, то число оборотов выбирается по частоте вращения выходного вала раздаточной коробки при номинальной частоте вращения коленвала ДВС.

В предварительном расчете значения общего η´ и объемного η₀´ КПД различных типов насосов могут быть приняты в пределах, указанных в табл.4.2.

Таблица 4.2 – Предварительные значения КПД насосов

Примем n_ном =1000 об/мин, η₀´ =0,9, тогда рабочий объем насоса

= 106,77 см³.

После определения рабочего объема из каталогов выбирается насос,

имеющий ближайший больший рабочий объем и рассчитывается его

действительная подача.

По каталогу фирмы Parker (http://www.parkerhannifin.ru) «Промышленные гидравлические насосы Т7/Т67/Т6С» (стр.6) выбираем пластинчатыйодиночный насос Т7E – 057. По графикам каталога (стр.28) определяемвнутренние утечки и гидромеханические потери для давления 10 МПа(100 бар).

Рисунок 4.1 – Внутренние утечки и гидродинамические потери.

Рисунок 4.2 – Пластинчатый насос Parker T7E-057

Действительная подача насоса при известном объемном КПД ƞ₀´ определяется по формуле:

QН = 10^-3 q_Н nном ηо,

где q_Н – рабочий объем выбранного насоса, см³;

ηо - объемный КПД выбранного насоса.

В промышленных каталогах технические характеристики насосов, в том числе ηо, указывают при номинальном давлении pном. Если насос работает в режимах, отличающихся от номинального, подачу насоса определяют по формуле

.

Если ηо в каталоге не задан, а утечки определяются по графику, то сначала определяется теоретическая подача насоса без учета внутренних утечек

QТ = 10^-3 q_Нnном,

а затем действительная подача

QН = QT - Δ QН.

Определяем теоретическую подачу насоса

QТ =10^-3 ∙183,3∙1000 =183,3 л/мин

Действительная подача насоса

QН =183,3 -14 =169,3 л/мин.

Мощность, кВт, необходимую для привода насоса, рассчитывают по формуле

где QН – подача насоса, л/мин;

p – требуемое давление в гидросистеме, обеспечиваемое выбранным

насосом, МПа;

η _Н - общий КПД насоса.

Если η _Н в каталоге не задан, а гидромеханические потери определяются по графику, то сначала определяется теоретическая входная мощность

,

а затем мощность привода насоса

NH = NT + Δ Nпот.

Определим теоретическую входную мощность

=28,2 кВт.

Мощность привода насоса

NH = 28,2 + 2 = 30,2 кВт.

Поиск по сайту: