5 Выбор элементов гидропривода
5.1 Выбор гидродвигателей
Выбор гидромотора (ГМ) и определение основных параметров гидроцилиндра (ГЦ) производится по силовым и кинематическим параметрам номинального и предельных режимов работы нагрузки. При этом, следует проанализировать возможность применения нескольких вариантов ГД, выполняя параллельно ориентировочную проверку возможности выбора стандартного насоса с параметрами наиболее близкими к требуемым для питания гидродвигателей (см. 5.2 - выбор насоса) и с учётом особенностей принятой гидравлической схемы.
Исходными данными для дальнейшего расчета гидросистемы, выбора насоса и элементов гидросхемы служат гидравлические параметры рабочей жидкости на входе в гидродвигатель: расход Q2 и давление р2.
Если гидродвигатели соединены последовательно ( например рис.8 ), то давление на входе в первый гидродвигатель определяется как сумма расчётных давлений для каждого двигателя.
5.1.1 Выбор гидромоторов
Как известно, основными параметрами гидромоторов являются номинальная мощность Nм ном, номинальный крутящий момент Мм ном и номинальная частота вращения nм ном. При отсутствии в паспортных данных гидромотора одной из этих характеристик её определяют из зависимости (4) по двум другим, известным параметрам.
Кроме того, в каталоге задаются возможные предельные частоты вращения nм max и nм min, рабочий объём qм, рабочее (номинальное) давление рм ном, полный ηм и объёмный ηм об коэффициенты полезного действия гидромотора.
Выбор гидромотора, как правило, осуществляют по заданным номинальной частоте вращения и номинальному крутящему моменту нагрузки:
.
Выбранный гидромотор должен обеспечивать весь диапазон требуемых по условию крутящих моментов и частот вращения.
Максимальное давление гидромотора рм max (при отсутствии его величины в паспорте) может быть принято равным 1,2 от номинального.
Заданная частота вращения вала нагрузки ( nи min… nи max ) должна быть в пределах рекомендуемых частот вращения ( nм min… nм max ) выбранного гидромотора. Допускается, как исключение, указанную в каталоге максимальную частоту частоту вращения вала гидромотора увеличить на 15%…20%. При этом, следует понимать, что с увеличением частоты вращения выше максимально-рекомендуемой резко уменьшается срок службы гидромотора. Если в паспорте задана одна частота вращения гидромотора, то её следует одновременно считать считать и номинальной и максимально-рекомендуемой для этого гидромотора. В этом случае минимально-рекомендуемая частота вращения гидромотора может быть принята равной 15%…20% от номинальной.
При многодвигательном гидроприводе при прочих равных условиях предпочтение отдается гидромашинам с одинаковым номинальным (рабочим) давлением. Это способствует объединению гидродвигателей в общую схему гидропривода.
Для выбранных гидромоторов составляется таблица их паспортных данных, в которую вносятся следующие параметры: тип гидромотора, рабочий (удельный) объем qм , см3; коэффициент момента км, см3; номинальная nм ном , об/мин, максимальная nм max , об/мин и минимальная nм min , об/мин частоты вращения; рабочее (номинальное) давление рм ном, Мпа; максимальное давление рм max, Мпа, максимальное давление настройки предохранительного (переливного) клапана рпк, Мпа, номинальный Mм ном, Нм и максимальный Mм max, Нм крутящий момент; полный ηм, объемный ηм об и гидромеханический ηм гм коэффициенты полезного действия (КПД) при номинальном режиме, коэффициент утечек кут м, см3/(мин*МПа); номинальная Nм ном, кВт и наибольшая Nм max, кВт эффективные мощности; момент инерции гидромотора Iм, кгм2; рекомендуемая рабочая жидкость и ее характеристика (плотность ρ,кг/м3; кинематический коэффициент вязкости ν, сСТ; температуры вспышки tвсп. и застывания tзаст.,град.); габаритные размеры ( L*B*H ),мм; масса mм, кг.
Коэффициент утечек вычисляется по паспортным данным:
.
(5)
Гидромеханический КПД для всех режимов работы гидромотора можно считать практически постоянным, а определять его следует по параметрам паспортного (номинального) режима:
.
(6)
Текущие значения полного (ηм i) и объемного (ηм об i) КПД гидромотора зависят от его режима работы и для каждого i-того режима вычисляются по зависимостям:
;
(7)
.
(8)
Расход масла Qм i потребляемый гидромотором при i-том режиме (расход масла Q2 i на входе в гидромотор), определяют по известной зависимости:
, (9)
где nи i - текущее значение частоты вращения нагрузки (выходного вала гидромотора), т.е. nи i =nим i =n2 i .
Давление р2і рабочей жидкости на входе в гидромотор определяется зави-симостью:
,
(10)
где Ми i – текущее значения момента нагрузки (на выходном валу гидромотора ), т.е. Ми i = Мм i = М2 i ;
(11)
‑ коэффициент момента гидромотора.
Для выбора насоса необходимо рассчитать, с учётом нагрузочной характеристики (П 2.1, 2.2), максимальный Q2 max и минимальный Q2 min расходы рабочей жидкости, а также максимальное давление р2 max на входе в гидродвигатель.
Наибольшая эффективная мощность гидромотора (Nм max) в случае необходимости определяется по формуле (4) для максимальных значений момента (Ми max) и угловой скорости (nи max) нагрузки.
При отсутствии в каталоге гидромотора с необходимым числом оборотов выходного вала допускается установка между гидроприводом и исполнительным механизмом стандартного механического редуктора или мультипликатора с постоянным передаточным числом.
Передаточное число редуктора ip выбирается из стандартного ряда чисел ( ip = 1,12; 1,25; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00; 5,60; 6,30; 7,10; 8,00), а передаточное число мультипликатора iм определяется по формуле:
.
(12)
Принятый редуктор (мультипликатор) вносится в структурную схему привода (рис.1) и его параметры учитываются при построении нагрузочных характеристик.
Технические характеристики выбранных гидромоторов сводят в таблицу. Ниже таблицы приводится кинематическая схема и описание принципа действия этих гидромоторов.