Расчет объемного гидропривода.

В отличие от гидродинамических передач, в которых передача энергии

осуществляется, главным образом, за счёт динамического взаимодействия жидкости с соответствующими элементами привода, в объёмных гидроприводах энергия передаётся статически, давлением жидкости, заключённой в некотором объёме, сообщающемся с входом и выходом системы.

Основными элементами объёмного гидропривода являются источник гидравлической энергии - насос или аккумулятор; приёмник гидравлической энергии - гидродвигатель; органы распределения и регулирования гидравлической энергии; органы защиты - предохранительные клапаны; вспомогательная аппаратура и устройства - баки, фильтры, трубопроводы.

Насос и гидродвигатель - машины объёмного действия. Насос преобразует механическую энергию, приложенную к его валу, в энергию жидкости. В этом случае жидкость, заключённая во внутренней камере насоса, вытесняется из неё с помощью механических вытеснителей - поршней, лопастей и др. В гидродвигателе энергия жидкости преобразуется в механическую энергию его ведомого звена. Жидкость, поступающая от насоса в камеру гидродвигателя, сама является вытеснителем, сообщающим движение поршням, лопастям, плунжерам и другим элементам гидродвигателя, непосредственно или через передачу связанным с рабочими органами механизмов.

По виду движения выходного элемента насосы и гидродвигатели разделяют на гидромашины вращательного и поступательного движения.

С конструктивной точки зрения насосы и гидродвигатели обычно являются

обратимыми, т. е. каждый из них может быть использован либо как насос, либо как гидродвигатель.

На рис. 5.1. показана одна из типовых схем объёмного гидропривода.

Привод имеет насос 3, к которому со стороны резервуара 1с рабочей жидкостью

подсоединён всасывающий трубопровод 2, а с другой - напорный трубопровод 4. Далее, 5 - фильтр, 6 - обратный клапан, 7- гидроаккумулятор, 8 - автомат разгрузки, 9 - сливной трубопровод, 10 - напорная магистраль, 11 - распределитель, 12 -исполнительный механизм (гидроцилиндр).

Рис.5.1. Схема объёмного гидропривода (ОГ).

Основные параметры гидромашин.

К основным параметрам насосов и гидродвигателей относятся: рабочий объём V (см³); номинальное давление жидкости РНОМ (Па); номинальная частота вращения вала nНОМ (об/мин; об/с); подача насоса QН (м³/с, см³/с, л/мин); мощность насоса NН (кВт), а также расход жидкости гидродвигателем (гидромотором) QМ; вращающий момент на валу гидромотора ММ (Н∙м) или усилие (Н) на штоке гидроцилиндра.

Теоретической подачей насоса называется количество жидкости, которое проходило бы через его напорный патрубок в единицу времени при отсутствии внутренних и внешних утечек жидкости через зазоры в корпусе и в сопрягаемых деталях и при полном заполнении жидкостью рабочих камер. Теоретическая подача насоса пропорциональна его рабочему объёму VН и частоте вращения nН.

Действительная подача насоса из-за утечек жидкости (такие потери называются объёмными) QН меньше теоретической подачи QТ. Отношением этих величин определяется объёмный КПД.

Отсюда действительная подача насоса

где VН - рабочий объём насоса;

nН -частота вращения насоса.

Теоретическая мощность насоса или гидродвигателя:

где Δр - перепад давления в подводящем и отводящем трубопроводах;

МТ и ωТ -соответственно вращающий момент и угловая скорость вала гидромашины.

Однако мощность, необходимая для привода гидромашины, всегда больше теоретической, так как помимо объёмных потерь жидкости всегда имеют место механические потери, возникающие в результате трения вращающихся и поступательно движущихся деталей гидромашины, а также гидравлические потери.

Последние вызываются внезапными расширениями и сужениями трубопроводов, например, при поступлении жидкости из трубы в гидроцилиндры, аккумуляторы, фильтры и прочие ёмкости, что сопровождается снижением скорости течения жидкости и потерей давления и энергии, происходящей, в основном, в результате вихреобразования после выхода потока жидкости из узкой части канала. Механические потери в гидросистеме учитываются механическим КПД ηМЕХ, а гидравлические потери - гидравлическим КПД ηГ.

Полный КПД насоса ηН определяется по отношению полезной мощности NП=∆ p⋅QН к потребляемой N Н=MН⋅nН.

Выражая перепад давлений во всасывающем и напорном трубопроводах Δр в МПа, подачу насоса QН в л/мин, момент на валу насоса МН в Н∙м и частоту вращения вала насоса nН в об/мин, получим: