Расчёт гидравлического привода

Регуляторы  расхода выбираются по расходу жидкости с учётом давления. В технических  характеристиках приводятся значения потерь давления ∆р или зависимости ∆р=f(Q).

Выбираем  регулятор потока МПГ55-22 со следующими характеристиками: расход масла: Q_max =25 л/мин, номинальное давление: р_ном=20 МПа, номинальные потери давления: ∆р_ном=0,2 МПа.

Общие потери давления в гидроклапане давления при  расходе через него Q=13,5 л/мин равны:

∆р=0,2 МПа 

2.6 Фильтр. 

   Надёжность  работы гидропривода станков и других машин находится в прямой зависимости от качества фильтрации масла, т.е. тонкости фильтрации. Для обычных цикловых гидросистем требуется обеспечить тонкость фильтрации 25 мкм, что соответствует 12-му классу чистоты жидкости.

Фильтры предназначены для очистки рабочей  жидкости от загрязняющих примесей, попадающих в жидкость извне, в результате износа и окисления деталей гидроагрегатов, а также продуктов окисления  самой рабочей жидкости.

Фильтры подразделяются на приёмные (всасывающие), сливные, напорные, магнитные, воздушные и заливные.

В нашем  случае в системе установлен сливной  фильтр.

Фильтры выбираются в соответствии с расходом и давлением жидкости в линии  установки фильтра, с требованием к тонкости фильтрации, которая определяется сроком службы и назначением гидропривода. Значения номинальных потерь давления (перепада давления) ∆р_ном в фильтрах при номинальной пропускной способности фильтра Q_ном даются в технических характеристиках фильтра.

При расходе  жидкости Q через фильтр, отличном от номинального, потери давления в фильтре   ∆р определяются по общей формуле:

∆р=

Выбираем  фильтр сливной 12-25-К со следующими характеристиками: расход масла: Q_ном=25 л/мин, номинальное давление: р_ном=20 МПа, номинальные потери давления: ∆р_ном=0,09 МПа. Нужно поставить два фильтра и, соответственно, увеличить в два раза потери давления.

Общие потери давления в гидроклапане давления при расходе через него Q=13,5 л/мин предварительно равны:

∆р=

=0,03 МПа 

2.7 Предохранительный  клапан. 

   Предохранительные клапаны непрямого действия типа Г52-2 по ТУ-053-1748-85, МКВП-*/3с и МКВП-*/3т  предназначены для  предохранения  гидросистем от повышенного давления , превышающего установленное, для поддержания определенного постоянного давления в гидросистемах , а также для разгрузки гидросистемы от давления с помощью вспомогательного золотника управления (распределителя). Предохранительный клапан по ТУ-053-1748-85 состоит из вспомогательного клапана, а в исполнении с электрическим управлением разгрузкой – пилота. Они, как правило, устанавливаются на ответвлении после насоса и настраиваются обычно на давление p_кл , превышающее максимальное рабочее p_н на 10-20%, т.е.

p_кл =(1,1…1,2)p_н .

   Предохранительный клапан выбирается по расходу с учетом номинального давления.             

   В даннои случае выбираем предохранительный  клапан непрямого действия, типа М-КП: типоразмер Ду=10 мм; номинальный расход Q_ном=40 л/мин (Q_max56); номиналльное рабочее давление p_ном=20 МПа. 

2.8 Гидробак.

Гидробаки служат ёмкостями для рабочих  жидкостей, используемых в гидросистемах, а также для охлаждения жидкости.

Гидробаки, как правило, изготавливают сварными из тонколистовой стали. Перегородками гидробак делится на отсеки. Крышки гидробака и соединения должны быть уплотнены для защиты от загрязнений извне. Отверстия для ввода в бак концов сливных и дренажных труб, не присоединённых к промежуточным колодкам, должны быть уплотнены резиновыми или войлочными втулками. Полость бака должна соединяться с атмосферой через воздушный фильтр-сапун. Для заливки жидкости в бак используется заливной фильтр-стакан. Если на гидробаке установлены насосные агрегаты, гидроаппаратура, кондиционеры рабочей жидкости и манометры, конструктивно оформленные как одно целое, то они представляют собой насосные установки.

Объём жидкости в гидробаке выбирается из учёта  количества жидкости в системе, в  аккумуляторах  при максимальной их зарядке; изменения объёма гидроцилиндра, обусловленного разностью их рабочих объёмов, изменения объёма жидкости в  гидросистеме, обусловленного её температурным расширением. Объём масла должен составлять не более 80-90% полного объёма бака, что необходимо для компенсации теплового расширения масла и обеспечения отделения воздуха. Для лучшего охлаждения масла объём бака можно принимать до пятиминутной подачи насоса. Бак обычно имеет форму прямоугольного параллелепипеда с отношением сторон 1:1:1 и 1:2:3. Выбранный объём бака должен соответствовать ряду номинальных вместимостей гидробаков.

V=Q_ном•t

где    Q – подача насоса, дм³/мин;

          t=1,85 с – время.

V=13,5•4=54 дм³

Принимаем объём гидробака 63 дм³ 

   2.9 Манометр. 

Для контроля и настройки на определённое давление насоса в линиях гидросистемы должны быть установлены манометры по ГОСТ 8625-77. В соответствии с ГОСТ 2405-80 манометры имеют классы точности 0,4;0,6;1;1,5;2,5 или 4. Класс тонности определяется:

К=

где    ∆ – допустимая ошибка измерения;

         П – верхний предел измерений давлений.

К=

При эксплуатации манометра рабочее давление не должно превышать ¾ верхнего предела измерения:

Р_кл≤¾П

П=4/3•р_кл=4/3•4,87•1,5=9,74 МПа

 Выбирается  манометр типа МТП60-1-2-1,5 класса точности 2,5 диаметром корпуса 60 мм, рассчитанный на верхний предел измерения 6 МПа.

 Колебания  давления и гидравлические удары  в гидросистеме могут быстро  вывести манометр из строя. Поэтому перед манометром необходимо устанавливать демпферы – специальные переходники с дросселями, вентили. Для повышения надёжности работы манометра давление следует подводить и сбрасывать  плавно, соединять манометры с гидролиниями с помощью специальных переключателей (ПМ-320) только в моменты измерения давления. 

   2.10 Рабочая жидкость. 

   Рабочие жидкости в гидроприводах предназначены для передачи энергии к гидродвигателям. Кроме того, они должны обладать хорошими смазочными свойствами, т.е. обеспечивать эффективное смазывание трущихся поверхностей, образуя на них прочный слой, который исключает полностью или частично сухое трение и уменьшает их износ. Жидкости должны отводить от трущихся поверхностей тепло и продукты износа, обладать хорошими антикоррозионными свойствами, мало изменять вязкость  в широком диапазоне температур, иметь большой модуль упругости, быть безвредными для обслуживающего персонала и т.п.

Для нашей  системы выбираем по рабочему давлению Р=5,9МПа масло вязкостью 35-63 мм²/с.

Выбираем  следующее масло:

При рабочей температуре, составляющей 47ºС, выбранное масло подходит по всем параметрам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчёт трубопроводов  системы. 

      3.1 Определение диаметров всасывающего, напорного и сливного трубопроводов. 

Внутренний  диаметр трубопровода определяется исходя из того, чтобы потери давления составляли небольшой процент от рабочего давления и в то же время размеры, масса трубопровода были бы минимальными.

При определении  диаметров трубопроводов обычно задаются скоростью движения рабочей жидкости:

для всасывающихся  трубопроводов: 1,2-1,6 м/с;

для сливных  трубопроводов: 2 м/с;

для напорных  трубопроводов скорость движения берётся  в зависимости от номинального давления: для давления до 6,3 МПА скорость не более 3,2 м/с.

Для данной схемы расход жидкости во всасывающей, напорной и сливной линии равен Q_ном.

Зная расход, диаметр трубопровода определяется по формуле:

d=

для всасывающихся  трубопроводов:

d_вс=

=0,014 м = 1,4 см

для сливных  трубопроводов:

      d_сл=

=0,011 м = 1,1 см

для напорных  трубопроводов:

d_н=

=0,008 м = 0,9 см

   Для трубопроводов выбираем стальные бесшовные  холодно деформированные трубы по ГОСТ 8734-75. Для монтажа трубопроводов используется соединения с развальцовкой, шаровым ниппелем, врезающимся кольцом, которые нормализованы. Диаметр всасывающего трубопровода: 1,4 см; диаметр сливного трубопровода: 1,1 см; диаметр напорного трубопровода: 0,8 см.

   Толщину стенки трубопровода можно определить по формуле:

δ=

где: р_кл – максимальное давление в трубопроводе, равное давлению настройки предохранительного клапана, р_кл=1,5•р =1,5•5,9=8,7 МПа;

        d – внутренний диаметр трубопровода;

        σ_вр – предел прочности на растяжение материала трубопровода, для стали марки сталь 20: σ_вр=420 МПа;

        К_δ=4…6 – коэффициент безопасности, зависящий от изменения давления.

Во всасывающем  трубопроводе нет избыточного давления, поэтому толщину его стенки берём конструктивно. 

Во  всасывающем  трубопроводе нет избыточного давления, поэтому толщину его стенки следует брать конструктивно     δ_вс=1 мм

для сливных  трубопроводов:

      δ_сл=

=0,56 мм

для напорных  трубопроводов:

δ_н=

=0,4 мм

Вычисляются уточнённые значения скоростей в  трубопроводах по формуле:

V=

для всасывающихся  трубопроводов:

v_вс=

=1,46м/с

для сливных  трубопроводов:

      v_сл=

=2,36 м/с