Задача №1 Расчёт гидропривода

Рассчитать регулируемый объемный гидропривод лебедки крана, имеющий замкнутую систему циркуляции рабочей жидкости, Схема гидропривода представлена на рисунке 4.4

Гидропривод состоит из регулируемого насоса 7, работаю­щего от первичного двигателя 8, гидромотора 11, соединен­ного с валом лебедки, тормозного блока 17, управляемого через гидрораспределители 16, системы предохранительных 10 и обратных клапанов 15 и гидростанции подпитки системы, состоящей из подпиточного насоса 2, гидробака 1, фильтра 3 с перепускным клапаном 4 и редукционного клапана 5.

Включением подпиточного насоса 2 осуществляется подача рабочей жидкости из гидробака 1 через фильтр 3 с и редукционный клапан 5 з напорный трубопровод 6. Из трубопровода 6 производится подпитка (восполнение утечек жидкости поддержание заданного давления) в трубопроводе 9 или 14 , (основной системы гидропривода), соединяющий насос 7 с гидромотором 11, а также подача рабочей жидкости в тормозной гидроцилиндр 17.1 через управляющий гидрораспределитель 16. В системе подпитки поддерживается редукционным клапаном 5 постоянное давление.

Пуск лебедки для перемещения груза производится одно временно включением насоса 7 при минимальной подаче и растормаживанием лебедки гидроцилиндром 17.1 путем включения электромагнитов, управляющих , работой гидрораспределителя 16 и установки его в позицию II. Согласование по времени обеих операций выполняется настройкой гидродросселя 17.3.Регулированием подачи насоса устанавливается определенная частота вращения гидромотора 11 и заданная скорость перемещения груза.

При торможении лебедки производится уменьшение пода­чи насоса и накладывание с заданной скоростью V тормоза. При этом гидрораспределитель переставляется в позицию I и поршень гидроцилиндра 17.1 под действием возвратно пружины перемещается влево, вытесняя жидкость из порш­невой полости через обратный клапан 17.2 на слив. В это время подпиточный насос направляет жидкость через редук­ционный клапан 5 по трубопроводу 19 в бак 1.

При изменении знака исходного положения регулирующего органа насоса осуществляется реверс гидромотора и обратное вращение вала лебедки. Манометры 13 и 18 контролируют
давление в гидросистеме, причем манометр 13, благодаря
наличию обратных клапанов 12, позволяет измерять давление
в напорной гидролинии 9 или 14, независимо от реверса
гидромотора.

Заданы: (таблица 4.4): номинальное давление Р₀, опреде­ляющее тип гидрооборудования, номинальная n и минимальная n _min=0,2n частоты вращения и крутящий момент М на валу гидромотора, скорость торможения , ход штока l и тормозное усилие F, приложенное к штоку тормозного гидроцилиндра.

Требуется рассчитать рабочие параметры гидропривода, необходимые для выбора типоразмеров гидрооборудования.

Данные:

P₀ = 6 МПа

n = 0,3 об/с

М = 160 нм

F = 1,0 кН

= 0,14 m/c

Расчет гидропривода начинается с определения параметров, по которым производится выбор основного гидрооборудования : насоса 7 и гидромотора 11. Гидромотор выбирается по величине расчетного рабочего объема Vo по формуле:

м³

где - гидромеханический КПД гидромотора (по паспорту .

Полезная мощность гидромотора определяется по формуле

N = M , Вт (КВт) /60

где - угловая скорость вращения вала при номинальной частоте вращения n.

Выбор насоса производится по расчетной величине давления , подаче , ее минимального значения и мощности .

Давление Р_н определяется пономинальному значению Р_о с учетом гидравлических и механических потерь в системе.

характеризуемых гидромеханическим КПД ( ⁼ 0,80)

, МПа

Расчетная подача насоса с учетом объемных потерь в системе, характеризуемых объемным КПД ( = 0.95). составляет:

,

Минимальная регулируемая подача насоса

= 0,1n

Мощность насоса , по величине которой рассчитывается мощность приводного двигателя 8, составляет

= 466,6 Вт

Коэффициент полезного действия гидропривода (без учета КПД приводного двигателя)

При расчете тормозного гидроцилиндра определяется внутренний диаметр гильзы (диаметр поршня). Диаметр штока , толщина стенки δ , жесткость возвратной пружины с.

Диаметр гильзы определяется исходя из площади поршня с учетом КПД

где - гидромеханический КПД гидроцилиндра, среднее значение которого составляет

Диаметр штока принимается равным 0,45 .

В качестве уплотнителей поршня и штока рекомендуются резино-тканевые шевронные манжеты, количество которых назначается в зависимости от размера уплотняемого диаметра и давления.

Сила трения Т в манжетных уплотнениях поршня и штока составляет :

Т = π ( )n

где n - количество манжет (n=4);h - высота манжеты (h = 5 мм); - напряжение силы трения ( = 0,22 МПа).

Давление жидкости в гидроцилиндре при растормаживании лебедки определяется из условия статического равно­весия поршня

P -T-

Где - площадь поршня, - усилие, создаваемое возвратной пружиной,

, H

где С - жесткость пружины ;

h= l - ход пружины.

Принимая значение

,

в соответствии с (4.25) определяется жесткость С.

По величинам давления Р и диаметра рассчитывается толщина стенки гильзы :

м

где - допускаемое напряжение (для стали МПа).

Выбор подпиточного насоса 2 производится по расчетным параметрам давления , подачи и мощности .

Для определения давления находится давление в гидролинии 6 за редукционным клапаном. Без учета потерь давления в самой гидролинии давление составляет:

где и - потери давления в гидрораспределителе 16 и обратном клапане 17.2

( = = 0,2 МПа).

Давление настраиваемое редукционным клапаном 5, меньше давления перед клапаном в среднем на 20%. Учитывая потери давления в фильтре ( = 0,1 МПа), давление составляет

+

При определении подачи следует исходить из величины расхода жидкости, направляемой в тормозной гидроцилиндр с учетом общих объемных потерь в системе, характеризуемых объемным КПД ( =0,90):

По каталогам гидроаппаратура управления, приведенным в приложении 4.13 (гидрораспределитель 16, гидродроссель 17.3, гидроклапаны предохранительные 4 и 10, обратные 12, 13, 17.2, редукционный 5) выбирается исходя из расчетных значений расхода Q и давления Р, типоразмер фильтра З по требуемой тонкости фильтрации соответствующего класса чистоты. Для аксиально-поршневых регулируемых насосов с гидроусилителем типа 456 тонкость фильтрации жидкости не должна превышать 40 мкм.

Внутренний диаметр гидролиний 6, 9, 14 рассчитывается по расходу Q (можно принять Q = ) и допустимой средней скорости υ, значение которой составляет 4,5 м/с:

Толщина стенки труб определяется по наибольшей величине давления в соответствии с формулой (4.26)