Основи проектування і розрахунку об’ємного гідроприводу

мічної в’язкості робочої рідини, що проходить через фільтр:

µ = νρ, Нс/м2,

(13.17)

де ν — коефіцієнт кінематичної в’язкості, м2/с; ρ — густина, кг/м3. Вибирають ρ за дод. 3, а ν— за дод. 3 або рис. 13.5, або рис. 2.1. Тип фільтра вибирають (сітчастий ФС-7, пористий тонкої очист-

ки ФП-7) за подачею насоса (витратою рідини).

Вибір місткості бака. Для забезпечення нормальної роботи на- соса рівень робочої рідини у баці над всмоктувальним трубопрово- дом має бути не менше як 150 мм. Об’єм бака повинен забезпечува- ти відведення тепла та відокремлення повітря із рідини. Місткість бака визначають за залежністю

V = (2...3)Q, дм3,

(13.18)

де Q — подача насоса, л/хв.

Одержане значення слід узгодити з рядом номінальних місткос- тей (дод. 38).

Остаточно місткість бака визначають після теплового розрахунку.

13.4.Перевірний розрахунок об’ємного гідроприводу поступального руху

Розрахунок втрат тиску у гідроприводі здійснюють для кож-

ного типу трубопроводу: напірного, зливного та всмоктувального у такій послідовності.

Середня швидкість руху рідини

v	p	= 4	Qном	, м/с,	(13.19)
			πd2
			вн

де Qном — подача насоса, м3/с; dвн — внутрішній діаметр трубопро-

воду (умовний прохід), м.

Число Рейнольдса

Re = vр	dвн	,	(13.20)
	ν

де ν — кінематична в’язкість робочої рідини, м2/с (вибирають із дод. 3 або рис. 13.5).

За Re встановлюють, ламінарний чи турбулентний режим руху рі- дини. Ламінарний режим у круглій трубі зберігається до критично- го значення Rекр = 2300 (дод. 39), переходячи у турбулентний при

Rекр > 2300.

У межах 2200 < Re < 2500 існує перехідна зона з нестійким ре- жимом, який слід уникати через можливість появи у гідроприводі коливальних процесів.

337

Розділ 13

Коефіцієнт гідравлічного тертя:

y при ламінарному режимі руху рідини у жорстких трубопроводах

λ =	75	;	(13.21)
	Re
y для гнучких трубопроводів
λ =	80	,	(13.22)
	Re

y при турбулентному русі для гладеньких труб

λ =	0,3164.	(13.23)
	Re0,25

Шляхові втрати тиску рідини на прямолінійних ділянках

λLv2ρ ∆Pш = 2d p , Па,

вн

де L — довжина трубопроводу, м (напірного, всмоктувального, рис. 13.4.).

Місцеві втрати тиску рідини у трубопроводі

∆P	=	vp2ρ∑ε	, Па,
м	2

(13.24)

зливного чи

(13.25)

де vр, м/с; ρ, кг/м3; ε — коефіцієнт місцевого опору (штуцер, пряме ко-

ліно, трійник тощо, див. рис. 13.4.). Значення ε вибирають за дод. 40.

Втрати тиску у гідроагрегатах:

∆P	=	vp2ρ∑εг	, Па,	(13.26)
г	2

деvр, м/с; ρ, кг/м3, εг — коефіцієнт опору гідроагрегату: розподільни-

ка, фільтра, дроселя тощо (вибирають за дод. 40).

Загальні сумарні втрати тиску

Сумарні шляхові втрати тиску

∑∆Pш = ∆Pш.н + ∆Pш.з + ∆Pш.в, Па,

(13.27)

де ∆Рш.н, ∆Рш.в, ∆Рш.з — відповідно шляхові втрати в напірному,

зливному та всмоктувальному трубопроводах, Па. Сумарні місцеві втрати тиску

∑∆Pм = ∆Pм.н + ∆Pм.з + ∆Pм.в, Па,

(13.28)

338

Основи проектування і розрахунку об’ємного гідроприводу

Рис. 13.5. Залежність кінетичної в’язкості робочих рідин від температури

339

Розділ 13

де ∆Pм.н, ∆Pм.з, ∆Pм.в — відповідно місцеві втрати тиску в напірному,

зливному та всмоктувальних трубопроводах, Па. Сумарні втрати тиску у гідроагрегатах

∑∆Pг = ∆Pг.н + ∆Pг.з + ∆Pг.в, Па,

(13.29)

де ∆Pг.н, ∆Pг.з, ∆Pг.в — відповідно втрати тиску в гідроагрегатах в

напірному, зливному та всмоктувальному трубопроводах, Па. Загальні втрати тиску у гідроприводі

∆Р = ∑Рш +∑Рм +∑Рг, Па,

(13.30)

де ∑∆Рш, ∑∆Рм, ∑∆Рг — сумарні втрати тиску відповідно шляхові,

місцеві та в гідроагрегатах, Па.

Гідропривід вважають спроектованим оптимально, якщо загаль- ні втрати тиску у гідроприводі не перевищують 10 % номінального.

Вокремих випадках ця величина може сягати 15 – 20 %.

Розрахунок ККД гідроприводу

Об’ємний ККД

ηV = ηV рηV нηV ц,

(13.31)

де ηV р, ηV н, ηV ц — відповідно об’ємний ККД: насоса, розподільни-

ка, гідроциліндра тощо (вибирають із технічних характеристик).

Гідравлічний ККД

η =	Pном − ∆P	,	(13.32)
г	Pном

де Рном — номінальний тиск у гідроприводі, Па; ∆Р — загальні

втрати тиску у гідроприводі.

Механічний ККД

ηм = ηм.нηм.рηм.ц,

(13.33)

де ηм.н, ηм.р, ηм.ц — відповідно механічні ККД: насоса, розподіль-

ника, гідроциліндра (вибирають із технічних характеристик; при- ймають ηм.ц = 1).

Загальний ККД гідроприводу

ηз = ηV ηгηм,

(13.34)

де ηV, ηг, ηм — відповідно об’ємний, гідравлічний та механічний

ККД.

Для оптимально спроектованого гідроприводу ηз = 0,6...0,8.

Уточнений розрахунок гідроциліндра. Діаметр гідроцилінд-

ра розраховують за формулою

D =1,13		Fш			, м,	(13.35)
	z(P	− ∆P	)η	2
				η
	ном	н		м.ц п

340

Основи проектування і розрахунку об’ємного гідроприводу

де Fш — зусилля на штоці, Н; z — кількість гідроциліндрів; Рном — номінальний тиск у гідроприводі, Па; ∆Рн — втрати тиску в напір- ній лінії від насоса до гідроциліндра, Па; ηм.ц — механічний ККД гідроциліндра, ηм.ц = 1; ηп — ККД шарнірного з’єднання гільзи (підшипника), ηп = 0,98.

Остаточно приймають діаметр циліндра згідно ыз стандартом

(дод. 24, 25, 26).

Перевірка подачі насоса. Подачу насоса з рядом допущень (робоча рідина не стискується, процес розгону і гальмування прохо- дить рівномірно, частота обертання вала насоса постійна) можна перевірити за залежністю

Q = S vп , м3/с,

(13.36)

н ηV

де S — робоча площа поршня, м2; vп — швидкість поршня, м/с; ηV —

об’ємний ККД гідроприводу (залежність 13.31).

Оптимальне значення Qн має бути не більше ніж значення Q,

прийнятого раніше.

Перевірка потужності гідроприводу. Потужність на привід або потужність, що споживається насосом, знаходять за залежністю

Nп =	Nк	, кВт	(13.37)
	ηз.н

де Nк — корисна потужність насоса, кВт; ηз.н — загальний ККД на-

соса.

Корисну потужність визначають за залежністю:

Nк =1000QнP, кВт,

(13.38)

де Qн — подача насоса, м3/с (див. залежність 13.36); P — тиск у гід-

роприводі, МПа. Загальний ККД насоса:

ηз.н = ηV ηм,

(13.39)

де ηV, ηм — відповідно, об’ємний і механічний ККД насоса (вибира-

ють із технічних характеристик).

Отримане значення корисної потужності має бути меншим ніж значення потужності гідроприводу, що прийнято у попередньому

розрахунку: Nк < Nг.р.

Перевірка швидкості поршня. Визначають за залежністю

	V =	Nпηз	, м/с,	(13.40)
		1000PS
	п

де Nп — потужність на привод насоса, кВт; ηз — загальний ККД

341