Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

2.4 Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

 

Гидроаппаратура служит для изменения параметров потока жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их на заданное уровне. К ней относятся: гидродроссели, гидроклапаны различного назначения, парораспределитель.

При выборе гидроаппаратуры следует исходить из ее местоположения на разработанной принципиальной схеме.

По исходными параметрами для поиска типоразмера гидроаппарата являются номинальное давление в системе РН и номинальный расход Q принимаемый здесь по рассчитанному расходу для гидродвигателя Qдв.

Гидрораспределители по конструкции могут быть крановые и золотниковые (весьма редко - клапанные). Крановые гидрораспределители используются для давлений в системе не выше 10 МПа из-за значительных статических усилий, прижимающих пробку к корпусу и затрудняющих ее поворот. Наиболее широко распространены гидрораспределители золотникового типа. По числу позиций золотника они подразделяются на двух- трex- и четырехпозиционные. Двухпозиционные используются обычно для гидроцилиндров одностороннего действия, Трехпозиционные имеет кроме нейтрального два рабочих положения, при которых напорная линия связывается с одной или другой полостью гидроцилиндра или с одним из двух каналов гидромотора, в зависимости от требуемого направления перемещения выходного звена. В четырехпозиционных, помимо указанных, имеется так называемое плавающие положение, когда напорная линия и обе полости гидроцилиндра связаны с гидробаком. Жидкость при этом может перетекать из одной полости гидроцилиндра в другую.

Для данного гидроцилиндра выбираем трехпозиционный золотник реверсивный с электрогидравлическим управлением. Выбираем типоразмер золотника [4]: Г63-13

Характеристика золотника Г63-13:

Номинальный расход масла - 0,58 дм3/с;

Номинальное давление - 20 МПа;

Потеря давления при номинальном расходе, не более - 0,3 МПа;

Утечки через зазоры золотника при номинальном давлении - 0,005 дм3/с;

При выборе конструкции гидроклапана следует учитывать его функциональное назначение в разрабатываемом гидроприводе: предохранительный, переливной, обратный, редукционный. В данной используется два клапана: переливной и предохранительный.

Выбираем по каталогу клапаны [4]:

- предохранительные и переливные – БГ52-13

Характеристика клапана БГ52-13:

Номинальное давление 5…20 МПа;

Номинальный расход 0,58х10-3 м3/с;

Минимальный рекомендуемый расход 0,08х10-3 м3/с;

Перепад давления на клапане 0,5 МПа;

Утечка масла через клапан -

В качестве отделителей твердых частиц используют фильтры и сепараторы. Качество очистки определяется размером задерживаемых частиц: грубая - до 100 мкм, нормальная - до 10 мкм, тонкая - до 5 мкм, особо тонкая - до 1 мкм. Так как в исходных данных работы размер отделяемых частиц не оговорен, то принимаем нормальную степень очистки (размер частиц до 10 мкм).

Параметрами для подбора типоразмера фильтра являются: наименьший размер задержанных частиц, рабочее давление и пропускная способность (по расходу рабочей жидкости).

В данной гидросистеме фильтр расположен на линии слива. Давление там незначительное. Поэтому по каталогу выбираем фильтр магнитно-сетчатый сдвоенный ФМС-12 [4]. Фильтры такого типа предназначены для очистки от примесей минеральных масел вязкостью до 600 мм2/с.

Характеристика фильтра ФМС-12:

Наименьший размер задерживаемых частиц 5…10 мкм;

Наибольшее рабочее давление 0,6 МПа;

Количество магнитов 6;

Диаметр магнитов 55 мм;

Диаметр фильтрующего сетчатого элемента 50 мм;

Количество фильтрующих элементов 16;

Вес фильтра 4.65 кг;

2.5 Выбор рабочей жидкости

В объемном гидроприводе рабочая жидкость служит в качестве носителя энергии, смазки, а также является охлаждающей средой (отводит тепло из системы). В соответствии с назначением к ней предъявляются ряд требований, которым наиболее удовлетворяют минеральные масла и синтетические (силиконовые) жидкости. При выборе марки рабочей жидкости необходима заданная рабочая температура. По заданию t=40 оС.

Подобранный гидроцилиндр работает на минеральном масле вязкостью 18…60 сСт (мм2/с) при температуре 10 – 50 оС. Рекомендовано использовать масло индустриальное 20 и масло индустриальное 30.

Выбираем масло индустриальное 20 ГОСТ 1707-51. Вязкость 20 сСт при t=50 оС, плотность 890 кг/м3.

 

2.6 Расчет гидролиний

 

Гидролинии служат для передачи рабочей жидкости между гидроагрегатами, они связывают вое устройства гидропривода в единую систему (схему). К гидролиниям относятся трубопроводы и каналы в корпусах гидравлических устройств.

При расчете гидролинии определяются ее диаметр и гидравлические потери при движении жидкости;

Определение диаметра трубопровода

Значение диаметра трубопровода необходимо для подбора труб гидролинии, выбора гидроаппаратуры и вспомогательного оборудования, расчета гидравлического сопротивления гидролинии.

Расчет проводится по формуле

где Q - расход жидкости м3/с. В данном расчете его можно принять равным Qдв (см, п. 4.2.);

-средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с.

Величина скорости принимается по рекомендациям, полученным на основании экономических соображений: с увеличением  увеличиваются гидравлические потери, но уменьшается расход материала на изготовление трубопровода, снижается его масса. При давлениях до 5-6 МПа и большой длине гидролинии, когда гидравлическое сопротивление может существенно повлиять на К П Д системы, рекомендуемая скорость 3-4 м/с, при давлениях свыше 10 МПа и малой длине гидролинии, скорость может быть увеличена до 5-6 м/с, во всасывающей линии насоса она не должна превышать 1,5 м/с, а в сливной линии - 2 м/с.

Принимаем для данной гидросистемы один диаметр для всех линий и одну скорость движения жидкости υ=3 м/с.

Тогда:

По результатам расчета подбираем промышленную трубу по ГОСТ 8734-75: 10х1,5 (dвн=7 мм);

Уточненная скорость движения жидкости:

Определение гидравлических потерь в гидролинии

В этом расчете учитывают потери по длине и на местных сопротивлениях, используя принцип сложения потерь напора

где  - коэффициент трения;

l - длина гидролинии, м;

d - диаметр гидролинии, м;

 - коэффициент местного сопротивления;

- плотность жидкости, кг/м3;

 - скорость движения жидкости, м/с;

Для определения коэффициента трения необходимо вначале вычислить критерий Рейнольдса

где - коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости, м/с2.

При ламинарном режиме:

Тогда:

Режим движения жидкости - ламинарный (Re < 2320).

Таблица 1 – Местные гидравлические сопротивления

Тип сопротивления	Количество	Коэффициент местного сопротивления ξ
- отвод под углом 90° - расширение на входе в гидроцилиндр - расширение на входе в гидрораспределитель - расширение на входе в фильтр - расширение на входе в дроссель - тройник прямоугольный для транзитного потока	6 1 1 1 1 3	0,15 1 1 1 1 0,15

Тогда

2.7 Определение параметров и подбор насоса

Основными параметрами, по которым выбирается типоразмер насоса, являются давление РН и производительность Qн.

Давление (удельная энергия, сообщаемая жидкости в насосе) затрачивается в объемном гидроприводе на выполнение работы гидродвигателем и преодоление гидравлических сопротивлений при передаче жит - кости. При расчете потребного давления указанные величины суммируется

где Рдв - давление на входе в гидродвигатель, Рдв= 3,47 МПа;

 - суммарные потери давления в системе, МПа причем

где  - гидравлические потери в гидролиниях, МПа (см.,п.4.2);

- суммарные потери в гидроагрегатах (дросселе, гидрораспределителей, фильтрах и т.п.), МПa.

Эти потери принимаются по справочным данным при выборе соответствующих гидроаппаратов и вспомогательных устройств.

Тогда:

=0,3+0,5+0,5+0,5=1,8 МПа;

Для определения производительности насоса необходимо сложить расход жидкости на гидродвигатель Qдв и утечки жидкости через неплотности в гидроагрегатах Qут, то есть

Утечки через неплотности принимаются по справочным данным при выборе соответствующей гидроаппаратуры (гидродросселя, гидрораспределителя, гидроклапанов и т.д.).

По рассчитанным значениям РН и ОН подбирается типоразмер насоса:

Аксиально-поршневой насос типа IID №0,5

Техническая характеристика

Номинальное давление 10 МПа;

Максимальная производительность за 1 об

(рабочий объем насоса), qН 0,003 дм3/с;

Максимальная производительность (подача)

QMAX 0,15 дм3/с=0,15х10-3 м3/с;

Частота вращения 2950 об/мин;

Потребляемая мощность (при QMAX) 2,35 кВт

Объемный КПД ηо 0,98

Полный КПД ηН 0,82

Необходимая частота вращения вала насоса

где qH - рабочий объем насоса, м3;

 - объемный КПД.

Тогда:

Мощность, потребляемая насосом (мощность на валу), вычисляется по формуле

где  - полный К.П.Д. насоса, по технической характеристике ηН=0,82.

Тогда:

2.8  Общий КПД гидропривода

Этот параметр характеризует потери энергии (гидравлические, объемные и механические) при ее передаче в объемном гидроприводе. Он определяется отношением мощности, реализуемой гидродвигателем, к мощности, потребляемой насосом

Тогда:

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы./ Под ред. Т.М.Башты.- М.: Машиностроение, 1970.

2.  Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. - М.; Машиностроение, 1975.

3.  Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. - Минск; Вышэйшая школа, 1976.

4.  Гидравлическое оборудование: Каталог-справочник. Т.1 и 2. - М.: ВНИИгидропривод, 1967.

5.  Васильченко В.А, Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. - М.: Стройиздат, 1978.

6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.; Росэнергоиздат, 1975.