Расчет гидропривода

Расчет гидропривода проводится в два этапа:

I этап – предварительный расчет;

II этап – проверочный (уточненный) расчет.

На первом этапе определяют силовые, кинематические, геометрические и характеристики гидропривода, номенклатуру и размеры гидроаппаратов. Проверочным расчетом уточняют основные параметры гидропривода и соответствие выбранных гидроаппаратов условиям исполнения схемы соединений, эксплуатации гидропривода с максимальной нагрузкой.

Исходные данные для расчета:

§ принципиальная гидравлическая схему;

§ техническая характеристика гидрофицированного оборудования;

§ скорость движения или частота вращения выходных звеньев гидродвигателей;

§ номинальное давление в гидросистеме;

§ длины всасывающей, нагнетательных и сливных гидромагистралей;

§ температурный диапазон и другие климатические условия эксплуатации гидропривода;

§ эскиз выполняемого гидроприводом рабочего цикла;

§ аналог объекта гидрофикации, степень автоматизации его функционирования.

В курсовой работе все исходные данные задаются преподавателем или таблицей (см. приложение 1). В курсовом или дипломном проекте силовые и кинематические характеристики проектируемого гидропривода уточняется определяются разработчиком с помощью силового расчета рабочего механизма. При этом необходимо учитывать опыт проектирования и эксплуатации аналогичного гидрофицированного оборудования и определять коэффициенты использования гидропривода в общем рабочем цикле машины.

, (7)

где Т_гп - время работы гидропривода в общем цикле;

Т_рц – время рабочего цикла машины.

При формировании исходных данных важным является расчет скоростей гидродвигателей при известных значениях скоростей движения рабочих механизмов. Такой расчет возможен при известных характеристиках передаточно-преобразующего механизма (ППМ), соединяющего выходное звено гидродвигателя с рабочим механизмом.

При неизвестных параметрах ППМ скорости гидродвигателей определяют, исходя из выполняемого оборудованием технологического процесса обработки или переработки материала, передаточных отношений кинематических цепей. Завышение скоростей гидродвигателей приводит к увеличению мощности и веса гидропривода, а уменьшение – к снижению производительности.

В многочисленных гидравлических системах для исполнительного движения, не определяющего производительность рабочего процесса, нет необходимости принимать большие значения скоростей. Для лимитирующих производительность движений скорости движения гидроприводов принимаются максимальными по нормативам выполняемых технологических процессов [9,7,12].

Выбор номинального давления для проектируемого гидропривода осуществляют из стандартного ряда (ГОСТ 12445-80): 0.63, 2.5, 6.3, 10, (12.5), 14, 16, (20), 25, 32, (40), 50 – МПа. Величина его зависит от назначения гидропривода (для рабочих, вспомогательных, установочных

движений). Давления рабочих движений определяются технологическими нагрузками, вспомогательных – силами сопротивления движению.

В гидрофицированном оборудовании с известным типом насоса или насосной установки давление для разрабатываемого гидропривода определяется номинальным давлением основного насоса, например, для шестеренных насосов Р_ном=10, 16, 20 МПа, аксиальных – 16, 20, 25, 32 МПа [9,10].

Необоснованный выбор значения номинального давления приводит при его занижении – к увеличению веса гидропривода, а при завышении – к снижению долговечности, возникновению напряжений и вибрации в гидромагистралях. В случаях, когда значения скорости и давления приняты неточно, удается исправить ситуацию на этапе уточненного расчета гидропривода. Для проведения расчета параметров гидропривода введем общие буквенные обозначения, используемые в аналитических выражениях:

а – линейное ускорения, м/с²;

В – ширина, мм;

С – жесткость н_*м^-1 (при сжатии, растяжении), н_*м/рад (крутильная жесткость);

ĉ – удельная теплоемкость кДж/кг_*град

D – диаметр цилиндра, мм;

D_шт – диаметр штока, мм;
d – диаметр золотника, отверстия, внутренний диаметр трубопровода, мм;

Е – модуль упругости, МПа;

F – сила, Н;

f – частота, Гц;

f_щ – площадь проточной части гидроаппарата, мм²;

G – вес, Н;
g = 9.81 мс^-2 – ускорение силы тяжести;

H – напор, м; высота столба жидкости, м;

h – геометрическая высота, м;

h_n – потери напора, м;

У – момент инерции, кг_*м²;

i – передаточное отношение;

к – коэффициент передачи;

К -величина – константа;

L – длина хода механизма, м;
l– геометрическая длина, м;

М – крутящий момент, Н_*м;

m – масса машины, узла, детали, жидкости (кг);

N – мощность кВт;

N_o – мощность холостого хода, кВт;

N_ф – мощность фактическая, кВт;

N_т – мощность теоретическая, кВт;

n – частота вращения, об_*мин^-1;

Р – давление, МПа;

Δр – потери давления, перепад давления, МПа;

Q – расход жидкости, м³_*с^-1;

Q_у – утечка жидкости, см³_*мин^-1;

q – рабочий объем гидромашины, см³;

r – геометрический радиус, мм;

R – гидравлический радиус, мм;

S – площадь поверхности, поршня, штока, живого сечения потока, мм²;

T – температура, ⁰C;

t – время, с;

V– объем, м³, (л);

V – скорость линейного движения, м_*мин^-1;

V_ж – скорость движения жидкости, м_*с^-1;

x,y – перемещение, мм;

- угол, град;

Кт - коэффициент трения;

- удельный вес, н_*м^-3;

– зазор, Мкм;

ξ – разность, ошибка, рассогласование, мм;

- коэффициент полезного действия;

- количество тепла, кал;

- коэффициент Дарси;

теплопроводность, Вт/м²_*град_*с;

- коэффициент динамической вязкости, Па_*с;

- коэффициент расхода;

- коэффициент кинематической вязкости, Па_*с

σ – механическое напряжение, МПа;

- интервал времени, с;

- угол, рад;

- угловая скорость, рад_*с^-1;

ε – угловое ускорение рад_*с^-2.