Материал: Механика жидкостей и газов. методические указания к выполнению практических работ для студентов. Попова О.И., Попова М.И

3. ВЫБОР РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

Гидравлическое масло в гидроприводе выполняет функции рабочего тела, поэтому его называют рабочей жидкостью. Основной функцией гидравлического масла является передача механической энергии от ее источника к исполнительным органам с обеспечением величины или направления приложенной силы. Основная ее роль – передавать энергию от насоса к потребителю. Кроме того, она смазывает трущиеся поверхности внутри гидравлических агрегатов и аппаратов, предотвращает коррозию, отводит теплоту от источников ее выделения.

Основными исходными параметрами для выбора типа рабочей жидкости являются: диапазон температур окружающей среды; максимально возможная температура рабочей жидкости в установившемся режиме; давление рабочей жидкости в гидроприводе; характеристика применяемых материалов; стоимость рабочей жидкости.

Основные показатели рабочих жидкостей, а именно: вязкость, плотность, температура застывания и вспышки приведена в Приложениях 2 и 3.

4. ПОРЯДОК РАСЧЕТА ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА

Проектировочный расчет гидропривода включает в себя: определение мощностей гидромоторов с учетом необходимых коэффициентов запаса; анализ работы заданной схемы гидропривода с оценкой максимальной мощности одновременно работающих гидродвигателей; определение частоты вращения; определение подачи на каждую группу гидромоторов; выбор распределителей и фильтра; расчет диаметров гидролиний всех магистралей и приведения их к стандартным значениям; уточнение рабочих скоростей

7

жидкости в гидролиниях; выбор рабочей жидкости (если она не задана) для различных температурных условий работы гидропривода в летний и зимний периоды; расчет потерь давления в гидросистеме для каждой гидролинии, включая потери на трение, местные сопротивления в гидроагрегатах (распределитель и фильтр); построение графика потерь давления от температуры для магистрали с большими потерями, и установление по нему рабочего диапазона температур жидкости, соответствующего оптимальным условиям работы гидропривода; расчет КПД гидропривода; выбор гидродвигателей; тепловой расчет гидросистемы и определение емкости бака для рабочей жидкости.

4.1. Расчет мощности и подачи насоса. Выбор насоса

Мощность, которая подводится к гидроцилиндру, кВт:

где F – усилие на штоке гидроцилиндра, кН; vп – скорость перемещения поршня гидроцилиндра, м/с; общ –

общий (полный) КПД гидроцилиндра.

Общий КПД для любой гидромашины определяется по формуле:

ηобщ = ηг · ηv · ηмех,

где ηг – гидравлический КПД, ηv – объемный КПД, ηмех – механический КПД. Для гидроцилиндра: ηг = 1, ηv = 1, ηмех = 0,92 ... 0,96. Нужно задаться этими коэффициентами и по формуле (1) вычислить общий КПД для гидроцилиндра. Для гидромотора: ηг = 1, ηv = 0,92-0,96, ηмех = 0,85-0,95. Нужно задаться этими коэффициентами и по формуле (2) вычислить общий КПД для гидромотора.

Мощность, которая подводится к гидромотору, кВт:

8

где М – крутящий момент на валу гидромотора, кН·м; ω – угловая скорость вала гидромотора, рад/с.

Для гидромотора: ηг = 1, ηv = 0,92-0,96, ηмех = 0,85-0,95.

Угловая скорость вычисляется по формуле: ω = π · n/30,

где n – частота вращения вала гидромотора, приведенная в исходных данных согласно варианту задания.

Если в гидросистеме несколько гидродвигателей (гидроцилиндров и гидромоторов), то подводимую к ним мощность рассчитывают как сумму мощностей одновременно работающих гидродвигателей:

Если в задании предусмотрена совместная работа гидродвигателей, то мощность N определяем по формуле (3), если предусмотрена индивидуальная работа гидродвигателей, то нужно определить мощность, которая подводится к гидроцилиндрам и к гидромоторам отдельно и в дальнейших расчетах использовать большую из них. Это всегда будет мощность, подводимая к гидромоторам. Потому что индивидуальная работа гидродвигателей означает, что работает или привод поступательного движения, или привод вращательного движения. Совместная работа гидродвигателей означает, что одновременно работают и привод поступательного движения, и привод вращательного движения, причем они соединены параллельно.

При расчете мощности насосов учитывают возможные потери энергии, связанные с уменьшением давления и расхода в гидросистеме коэффициента запаса по усилию и по скорости:

где Kу ,Kс – коэффициент запаса: по усилию Kу 1,1...1,2 ;

где Pном – номинальное давление в гидросистеме, МПа.

Например,

Зная Р и Q, предварительно выбирают тип насоса (шестеренный) и с учетом рабочих характеристик выбранного типа задаются частотой его вращения (например об/мин, (Прил. 3,табл. П.3.1, П.3.3)).

Необходимый рабочий объем насоса, л/об:

где Qн – подача насоса, л/с; Z – число насосов; v – объемный КПД насоса; n – частота вращения насоса, об/мин.

По заданному номинальному давлению и рассчитанному рабочему объему выбирают конкретный типоразмер насоса и с учетом его рабочего объема уточняют частоту вращения об/мин:

Рассчитанная частота вращения вала насоса должна находиться в интервале частот, указанном в его характеристике. Для выбранного насоса выписывают техническую характеристику из табл. (Прил. 4, табл. П.4.1,

П.4.3).

10