Лахмаков В.С. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

где

— заданный крутящий момент, Н·м;

— рабочий объем гидромотора, см

/об;

з — механический КПД гидромотора.

Для гидромоторов

= 1, тогда

з 0,9

манжетами,

при уплотнении резиновыми

или резинотканевыми кольцами и

з 0,95

при уплотнении пру-

жинными кольцами.

Для обеспечения заданной частоты вращения выходного вала машины

на гидромотор необходимо подать расход, который определяется по формуле:

гм

Q =

, (6.7)

где h

— частота вращения вала рабочей машины или гидромотора, при на-

личии редуктора или передачи, с

–1

;

— объемный КПД гидромотора (определяется по технической харак-

теристике).

Полный расход, который необходимо подать для питания параллельно

работающих гидромоторов:

г.сг

∑

, (6.8)

где z — число параллельно работающих гидромоторов.

Определение параметров и выбор насоса

Для обеспечения выходных параметров гидроцилиндра или гидромо-

тора необходимо подобрать насос, обеспечивающий соответствующий рас-

ход и давление, в некоторых случаях следует установить два насоса (жела-

тельно одинаковые, работающие параллельно).

При выборе насоса необходимо знать главную рабочую характеристику

насоса

— рабочий объем насоса и давление, которое необходимо обеспе-

чить на гидромоторе или гидроцилиндре.

211

Расчетный рабочий объем насоса

определяется по расходу, кото-

рый следует подать на гидродвигатель, по формуле:

н.р

г.д

н.р

= , (6.9)

где — подача на гидродвигатель, в нашем случае это или ;

— номинальная частота вращения насоса (в некоторых случаях это

могут быть обороты двигателя или вала отбора мощности).

Определив

, по техническим характеристикам насосов выбираем

насос из условия:

г.д

н.р

н.рн

≤

, (6.10)

где

Технические характеристики насосов представлены в приложении 32.

Выбранный насос должен развивать давление:

— рабочий объем насоса, см

/об.

н.р

рр

+∆

, (6.11)

где

— давление на входе в гидроцилиндр или гидромотор;

∆ — полная потеря давления в гидроприводе от насоса до гидробака

можно принять

∆

(предварительно

= (0,06–0,1)р), но после рас-

принятое значение

чета потерь давления в системе гидропривода, следует уточнить

∆

и проверить правильность выбора насоса

на развиваемое давление, т. е.

. (6.12)

п.д

р≥

н.р

н.max

Максимальное давление , которое может создавать насос при пе-

регрузках . Он открывается

при давлении, превышающем расчетное давление на величину:

∆p

п.к

=(0,15–0,3)p

н.р

. (6.13)

Следовательно, максимальное рабочее давление насоса

н.max н п.к н.р

. (6.14)

, ограничивается предохранительным клапаном

= p + p = (1,15–1,3)p

212

Оно не должно превышать максимально допустимое давление данного

насоса

max

, указанного в технической характеристике.

Действительная подача выбранного насоса определяется по формуле:

оннн

зQqn

, (6.15)

где — рабочий объем насоса;

— номинальная частота вращения;

— объемный КПД насоса.

Совместная работа гидродвигателей и насосов

В некоторых случаях требуется строго одновременное (синхронное)

вращение гидромоторов, движение поршней гидроцилиндров, перемещаю-

щих рабочий орган (например, поршни гидроцилиндров для подъема жатки

зерноуборочного комбайна). Для этих целей применяются делители потока.

Включение делителя потока в схему гидропривода приведено на рисунке 6.2.

а) б)

Рисунок 6.2 — Схема включения делителей потока:

а) — делитель дроссельного типа; б) — делитель объемного типа; 1 — делитель дроссель-

ного типа, 2 — гидроцилиндр, 3 —

делитель объемного типа, 4 — гидромотор

онструкция делителя потока предусматривает движение рабочей

жидкости только в одном гидродвигателя, по-

направлении то есть в сторону,

213

этому

кости.

Гидравлический расчет трубопроводов и РВД

Основа расчета трубопроводов в различных линиях гидропривода со-

стоит в определении диаметров трубопроводов, потерь давления, возникаю-

щих при движении масла и их проверки на прочность. Расчет производится

по уч

стовины, штуцера и т. д.) и

гидро

ьзуются стальные бесшовные холоднодеформированные трубы

по ГО

емах

низкого давления (до 2,5 МПа). Их в основном используют в линиях дрена-

жа, подключения манометров, управления и т. д. Технические характеристи-

ки медных труб по ГОСТ ении 34.

местах системы гидропривода, перемещающихся друг

от-

носительно друга. Например, при соединении трактора с навесной машиной.

35.

Внутренний диаметр трубопровода гидролинии или резинометалличе-

ского рукава высокого давления (РВД) определяется по формулам:

он обычно устанавливается вместе с двумя обратными клапанами, ко-

торые позволяют рабочей жидкости выходить из гидродвигателя на слив в

обход делителя потока. При совместной работе насосов следует в системе

гидропривода устанавливать сумматор потоков жид

асткам, на которые разбивают гидравлическую схему, при этом под

участком понимают часть гидролинии между разветвлениями, пропускаю-

щей одинаковый расход и имеющей одинаковый диаметр

. Участок может

быть в виде прямого трубопровода или на нем могут быть расположены раз-

личные местные сопротивления (тройники, кре

аппаратура.

В напорных и сливных линиях систем гидравлического привода в ос-

новном испол

СТ 8734–75. Технические характеристики данных труб приведены в

приложении 33.

Медные, латунные и алюминиевые трубы применяются в сист

617–72 приве ены в приложд

Резинометаллические рукава высокого давления (РВД) по ГОСТ 6286–

73 применяются в

Технические характеристики приведены в приложении

214

11,27

где

d — внутренн

d =

, (6.16)

ий диаметр, мм;

— расход рабочей жидкости на рассматриваемом участке, см

с;

— средняя скорость жидкости, см/с.

трубопроводах выбирается в зависимости

от назначения

Можно рекомендовать следующие значения средней скорости:

– всасывающая линия:

= 0,5–1,5 м/с;

м/с;

– нагнетательная линия:

при давлении < 6 МПа = 3–4 м/с;

5–6 м/с;

– лин

Средняя скорость жидкости в

трубопровода.

вс

– сливная линия:

х = 1,4–2,25

при давлении > 6 МПа

х =

ия управления

= 5–6 м/с.

Определив внутренний диаметр линии по пропускной способности,

следует определить толщину стенки трубопровода. Минимальную толщину

стенки трубопровода определяем по формуле:

]2[у

вmax

, (6.17)

где

max

— максимальное давление в линии, МПа. В нагнетательной лини оно

определяется настройкой предохранительного клапана насоса;

d — внутренний диаметр трубопровода, мм;

[у ]

— допустимое напряжение разрыва материала трубопровода. Для

труб из стали 20, 35, 40 можно принять

[у ]

= 400–500 МПа, а

для медных труб

[у ]

= 200–280 МПа.

Полученное значение

округляют в большую сторону предложенных

велич

расчетный диаметр трубопровода определяется по формуле:

ин в ряду

ст

д приложении 34.

Наружный

215

нв с

2дdd

+ , (6.18)

где д СТу.

По найденному

подбираем стандартный наружный диаметр (боль-

ший дл иал трубопровода.

Определяем действительный внутренний диаметр в соответствующей

линии по формуле:

ст

— толщина стенки трубопровода по ГО

я соответствующих линий) и матер

в.ст н.ст ст

2дdd

−

. (6.19)

Для РВД по подбираем больший внутренний диаметр по при-

ложению 35. При подборе РВД следует учитывать максимальное давление,

развиваемое в линии.

действительную скорость в соответствующей линии и проверяем на допус-

тимую по уравнению неразрывности:

в.ст

Подобрав или определив внутренний диаметр

в.ст

d по ГОСТу уточняем

=х

, (6.20)

где

— площадь поперечного сечения трубопровода, выбранного по

ГОСТу.

Расчет гидравлических потерь

Потери давления в гидролинии слагаются из потерь на гидравлическое

трение

∆ , потерь на местное сопротивление

∆

и потери в гидроаппара-

туре

∆ находящихся в данной линии.

Потери давления на трение в гидролиниях определяем по формуле:

0,5лс х

∆=

, (6.21)

где

∆ — потери давления, Па;

d — диаметр трубопровода, м;

— плотность рабочей жидкости, кг/м

;

216

— коэффициент гидравлического трения;

— длина соответствующего участка гидролинии, м;

— средняя скорость движения рабочей жидкости, м/с.

Для определения коэффициента гидравлического трения

необходимо

определить режим движения жидкости по формуле:

, (6.22)

где —

— внутренний диаметр трубопровода, см;

— кинетический коэффициент вязкости рабочей жидкости, см

/с, прило-

жение 29.

коэффициент гидравли-

ческо

х средняя скорость рабочей жидкости, см/с;

При ламинарном режиме движения (Rе<2300)

го трения следует определять по формуле Rе

75л

, для резиновых

рукавов РВД Rе

)10080(л −

При турбулентном режиме движения жидкости (2300< <8000) можно

реком

Rе

ендовать формулу Блазиуса:

03164

л =

. (6.23)

П й с высокой вязкостью коэффициент гид-

равличе

его можно при практиче-

ских р

ри Rе>8000 для жидкосте

ского трения

не зависит от Rе и нять в

асчетах для стальных трубопроводов и РВД

0,02.л

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

, (6.24)

где

0,5сохр∆=

∆ — потери давления, Па;

отивлений представлены в

приложении 36.

с — плотность рабочей жидкости, кг/м

;

ξ — коэффициент местных сопротивлений;

х — скорость жидкости за местным сопротивлением, м/с.

Значения коэффициентов местных сопр

217

Потери давления в гидроаппаратуре принимаем по техническим

характеристикам.

Расчет мощности и КПД гидропривода

Полная мощность гидропривода равна мощности потребляемой

насосом и определяется по формуле:

нн

г.пн

60з

р Q

NN==

, (6.25)

где — подача

Q насоса;

— давление, развиваемое насосом;

з — КПД насоса.

КПД гидравлической системы гидропривода определяется по формуле

цнн

г.н

tQp

где

р∆

tQP

iii

∑

∆

, (6.26)

Q ,

— полезный перепад давления, рабочий расход жидкости,

время работы в течение каждого цикла исполнительного

органа;

— давления настройки предохранительного клапана;

Q — подача насоса;

— время цикла.

Ко

и вспомогательные элементы. Назначение и классификация

-регулирующих, направляющих гидроаппаратов и

вспомогательных элементов. В

нтрольно-регулирующие, направляющие гидроаппараты

гидроаппаратов

При разработке схем объемного гидропривода важным является пра-

вильный выбор контрольно

общем случае гидроаппарат — устройство,

218

предназначенное для изменения или поддержания необходимого постоянно-

го дав -

ния движения рабочей жидкости в системе

ющие и направляющие.

К регулирующим гидроаппаратам относятся предохранительные, пере-

ливные, редукционные клапаны, дроссели, делители, сумматоры и регулято-

ры потока.

ел м

гидро-

аппар

стоянии, а включается в работу при повышении дав-

ления

рабатывания предохранительного клапана определяется ус-

ловия и о м

я на максимальное

давление насоса, а другие элементы на то давление, при котором они обеспе-

чивают выполнение своих функций, в частности, при работе фильтра, кото-

рый з

хранительные клапана бывают прямого и непрямого действия

(рисунок 6.3). В

клапане прямого действия рабочая жидкость непосредствен-

ельный механизм т. е. когда давление

перед кла-

паном превышает рабочее давление

ления или расхода рабочей жидкости, а также для изменения направле

гидропривода.

Гидроаппараты можно подразделить на регулиру

К направляющим гидроаппаратам относятся обратные клапаны, гидро-

замки, разрывные муфты.

К вспомогат ьны элементам относятся фильтры, теплообменники и

гидробаки.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны предназначены для предохранения

атуры от выхода из рабочего состояния при повышении давления выше

допустимого. При нормальном режиме работы гидрооборудования клапан

находится в закрытом со

в гидросистеме выше допустимого.

Давление с

ми режима работы г дроаппаратуры системы бъе ного

гидропривода.

Например, предохранительный клапан насоса настраиваетс

асорился, масло должно уйти по обводной линии и т. д.

Предо

но действует на исполнит

, то рабочий орган клапана 1 смещает-

ся, открывая проход рабочей жидкости на слив.

219

В клапане непрямого действия с повышением давления

перед клапа-

ном, превышающее рабочее давление

, рабочая жидкость дроссельное

отверстие в основном клапане 1 заполняет промежуточную камеру до

и рабо-

чий орган 2 вспомогательного клапана смещается, открывая проход рабочей

жидко и через дроссельное отверстие за счет сопротив-

ления движению жидкости давление за основным клапаном падает, что позволя-

ет смещаться клапану, открывая проход основному потоку рабочей жидкости.

едохранительных клапанов, так как, несмотря на про-

стоту и надежность, они хорошо работают только в случае кратковременного

эпизодического действия, что характерно для предохранительных клапанов

насосов низкого давления.

При высоком давлении резко возрастают размеры предохранительных

клапа твия, поэто-

му

в таких случ клапаны

непрямого дейс ют стабильность, надежность и

нительные клапаны подключаются параллельно основной

ли-

нии в стыковом и резьбовом видах соединения. Технические данны редо-

х анов приведены в приложении 37.

через

сти. При расходе жидкост

Клапаны прямого действия,

шариковые и конусные, применяются

обычно в качестве пр

нов прямого действия, что приводит к нестабильности дейс

аях рекомендуется использовать предохранительные

твия. В работе они обеспечива

ногократность действия.

Предохра

е п

ранительных клап

Рисунок 6.3 — Предохранительные клапаны:

а) — прямого действия; б) — непрямого действия

220