Вибір зворотного клапана

Вибір гідророзподільників

Для гідророзподільників найбільш важливими паспортними даними, що необхідні для подальших розрахунків, є втрати тиску, які експериментально встановлюються заводом виготовлювачем при умові проходження через гідророзподільник заданого, тобто, номінального розходу рідини, який позначимо, як , (дм³/хв) і загально прийнятої при проведенні цих експериментів в’язкості робочої рідини, яка складає 0, 3 0, 03 см²/c (Ст), і позначимо її, як . Втрати тиску для гідророзподілювача необхідно зазначити дві величини (МПа):

- , при прямуванні рідини від насоса до гідроциліндра;

- , при прямування рідини від гідроциліндра до масляного баку.

Вибір зворотного клапана

З паспортних даних для зворотного клапана в подальших розрахунках використовується величина втрат тиску , яка складає в залежності від типу пружини: для звичайної – 0, 05 МПа; для підсиленої – 0, 15 МПа; для значно підсиленої – 0, 3 МПа. Тип пружини прийняти самостійно. Рекомендується звичайний або підсилений тип пружини. В подальших розрахунках використовується також номінальний розхід рідини (дм³/хв) через зворотний клапан, при умові коли в’язкість рідини, при визначенні втрат тиску, складає 0, 3 0, 03 см²/c (Ст.) і позначимо цю в’язкість, як .

Вибір фільтрів

Надійність роботи гідроприводу значною мірою залежить від ступеня очищення робочої рідини. Ефективність процесу очищення рідини забезпечують фільтри. Фільтри монтують на різних ділянках. Зокрема на ділянці, що забезпечує підвід рідину від масляного резервуара до насоса, а також монтують в напірній або в зливній гідролініях. У гідроприводі будівельних і дорожніх машин фільтри в більшості випадків встановлюють в зливній гідролінії. Вибір фільтрів, які встановлюються в зливній гідролінії, слід виконувати за двома показниками:

- по пропускній спроможності фільтра (дм³/хв), не меншій, як ;

- по тонкості фільтрації рідини (мкм), значення якої приймається самим розроблювачем гідросистеми.

Для фільтрів одним з найбільш важливих паспортних даних, що використовується у подальших розрахунках, є також величина втрат тиску, яка для нових фільтрів складає 0, 03 МПа при номінальній величині розходу рідини через фільтроелемент, яку позначимо, як . В міру засмічення фільтроелемента величина перепаду тиску на фільтроелементі зростає і при досягненні тиску 0, 2 МПа захисний клапан, встановлений у корпусі фільтра починає пропускати через себе частину рідини, що забезпечує захист фільтроелемента від руйнації. При тиску 0, 35 МПа клапан цілком перепускає рідину через себе, що свідчить, при наявності відповідних сигналізаторів, про повне засмічення фільтроелемента і про необхідність його заміни.

1.5 Визначення ємкості масляного бака

Ємність масляного бака встановлюється у залежності від величини об’єму рідини, яка споживається гідроциліндрами , а також від типу машини і від характеру її навантаженності. Так, для таких машин як бульдозери, скрепери і автогрейдери, розрахунковий об’єм масляного бака можна визначити, як

.

Для навантажувачів, екскаваторів і вантажопідйомних машин

,

де - розрахунковий об’єм масляного бака в дм³.

Встановлений об’єм масляного бака округляють до найближчого стандартного значення з чисел стандартного ряду (40, 63, 100, 125, 160, 250, 500) дм³.

2 РОЗРАХУНОК ЗАГАЛЬНОГО ККД І ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГІДРОПРИВОДУ ПРИ ЙОГО ПРОЕКТУВАННІ

2.1 Визначення втрат тиску у гідроприводі від лінійних опорів

В основу визначення лінійних втрат тиску в гідроприводі використовується метод [4], який дозволяє визначити той чи інший режим течії рідини по величині параметра . Якщо величина параметра менша за одиницю, то режим течії рідини відповідає ламінарному, а якщо ця величина більша за одиницю або дорівнює одиниці, то режим течії рідини турбулентний. Індекс характеризує ту, чи іншу ділянку гідроприводу. При розрахунках параметра індекс слід замінити на номер конкретної ділянку гідроприводу і скористатись формулами:

- для напірної і виконавчої робочої ділянок ,

- для виконавчої неробочої ділянки ,

- для зливної ,

де - діаметр трубопроводу на напірній, виконавчій робочій і виконавчій неробочій ділянках, мм;

- діаметр трубопроводу на зливній ділянці, мм.

При використанні залежностей для визначення параметра розхід рідини і вимірюється в дм³/хв, а в’язкість рідини - см²/с.

У загальному вигляді не залежно від призначення ділянки гідроприводу лінійні втрати тиску для жорсткого трубопроводу складають [3]:

- при ламінарному режимі

,

- при турбулентному режимі

.

Якщо, після розрахунків параметра для любої з ділянок трубопроводу встановлено, наприклад, що параметр має значення більше або рівне одиниці, то режим течії рідини на цій ділянці є турбулентним і тоді для визначення лінійних втрат тиску використовуються обидві формули. Якщо ж складає величину меншу за одиницю, то режим течії рідини - ламінарний і в цьому випадку використовується лише перша формула. Розрахункову величину втрат тиску від лінійних опорів для любої ділянки трубопроводу позначимо, як . При цьому для визначення лінійних втрат тису на конкретній ділянці необхідно замінити індекс у параметрів , і на номер ділянки трубопроводу, зокрема:

- , і на напірній ділянці і визначити ;

- , і на виконавчій робочій ділянці і визначити ;

- , і на виконавчій неробочій ділянці і визначити ;

- , і на зливній ділянці і визначити .

Для ділянки гідроприводу з гнучким трубопроводом лінійні втрати тиску, в загальному вигляді, складають:

- при ламінарному режимі

,

- при турбулентному режимі

,

де - довжина гнучкого трубопроводу, м.

При визначенні лінійних втрат тису на конкретній ділянці з гнучким трубопроводом необхідно також індекс у параметрів , і замінити на номер конкретної ділянки трубопроводу, зокрема:

- , і , на виконавчій робочій ділянці і визначити ;

- , і , на виконавчій неробочій ділянці і визначити .

Довжина гнучких трубопроводів на виконавчій робочій і виконавчій неробочій ділянках приймається на основі вихідних даних.

Сумарні лінійні втрати тиску, що залежать від втрат тиску на кожній з ділянок гідроприводу, визначаються за формулами:

- на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра

- на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного бака

де - лінійні втрати тиску, які встановлені для жорстких гідроліній на напірній, виконавчій робочій, виконавчій неробочій і зливній ділянках, з урахуванням режиму течії рідини, відповідно, МПа;

- втрати тиску в гнучких гідролініях, які встановлені на виконавчій робочій і виконавчій неробочій ділянках теж з урахуванням режиму течії рідини, відповідно, МПа.

2.2 Визначення втрат тиску у гідроприводі від місцевих опорів

У загальному вигляді величини втрат тиску від місцевих опорів не залежно від призначення окремої ділянки гідроприводу, виключаючи гідророзподільники, зворотні клапани і фільтри, для яких в паспортних характеристиках вказуються ці дані, визначаються в загальному вигляді за формулою

,

де - втрати тиску від місцевих опорів на окремій ділянці гідроприводу, МПа;

- діаметр трубопроводу на окремій ділянці гідроприводу, мм;

- сумарний коефіцієнт місцевих опорів на окремій ділянці трубопроводу.

При визначенні втрат тису від місцевих опорів на конкретній ділянці трубопроводу необхідно замінити індекс у параметрів і на номер конкретної ділянки трубопроводу, зокрема:

і , на напірній ділянці;

і , на виконавчій робочій ділянці;

і , на виконавчій неробочій ділянці;

і , на зливній ділянці.

Сумарні втрати тиску від місцевих опорів на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра, як для прямого, так і зворотного напрямку руху штока досягають значення

Сумарні втрати тиску від місцевих опорів на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до баку визначаються в залежності від напрямку руху штока за формулами:

– прямий хід штока

.

– зворотний хід штока

Наявність місцевих опорів приводить до втрати тиску рідини величина яких визначається на підставі наведених залежностей.

2.3 Визначення втрат тиску в елементах гідроприводу

Завод виготовлювач експериментально встановлю, для створеного ним гідроелементу, величину втрат тиску при обов’язковій в’язкості рідини, близькій до 0, 3±0, 03 см²/с (Ст), і при умові проходження номінального об’єму робочої рідини через цей гідроелемент.

Встановлені заводом виготовлювач параметри вказуються у паспорті на кожний з гідроелементів. При використанні в гідроприводі, наприклад, гідророзподільника, зворотного клапана і фільтра, якщо величина проходження робочої рідини і її в’язкість, відмінні від зазначених раніше, то втрати тиску в гідроприводі, за достатнім рівнем точності, можуть бути визначені за формулами:

- на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра

,

- на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку

,

де - втрати тиску для гідророзподільника, які встановлені заводом виготовлювачем при номінальному значенні розходу рідини , і в’язкості 0, 3±0, 03 см²/с, при прямуванні її до робочої порожнини гідроциліндра і від неробочої порожнини гідроциліндра на злив, відповідно, МПа;

- втрати тиску для клапанна і фільтра, які встановлені заводом виготовлювачем при номінальних значеннях розходу рідини , і в’язкості рідини 0, 3±0, 03 см²/с, відповідно, МПа;

- в’язкість рідини в гідроприводі, (див. вихідні данні), см²/с;

- об’єм рідини, що спрямовується насосом у робочу порожнину гідроциліндра, дм³/хв;

- об’єм рідини, що витісняється з неробочої порожнини гідроциліндра на злив у масляний бак, дм³/хв.

2.4 Визначення загального коефіцієнта корисної дії гідроприводу на стадії його проектування

Основним показником спроектованого гідроприводу є величина загального коефіцієнта корисної дії (ККД). Для вирішення цього питання необхідно виконати наступні дії.

Загальні втрати тиску в гідроприводі на етапі його проектування складають:

- на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра

,

- на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку

,

де - загальні втрати тиску, обумовлені лінійними і місцевими опорами, а також втратами тиску в гідроелементах на ділянці від насоса до робочої порожнини гідроциліндра, МПа;

- загальні втрати тиску, обумовлені лінійними і місцевими опорами, а також втратами тиску в гідроелементах на ділянці від неробочої порожнини гідроциліндра до масляного баку, МПа.

Площа робочої поверхні поршня складає:

- зі сторони без штокової порожнини гідроциліндра

,

- зі сторони штокової порожнини гідроциліндра

,

де - діаметр поршня і штока, відповідно, мм.

Сумарні внутрішні втрати рідини можуть досягати величини:

– при прямому напрямку руху штока

,

– при зворотному напрямку руху штока

.

Використовуючи встановлені вище дані та результати досліджень [5] загальний коефіцієнт корисної дії на етапі проектування гідроприводу визначається за формулами:

- для прямого ходу штока

,

- для зворотного ходу штока

,

де - загальні внутрішні втрати рідини в насосі, гідророзподільнику і гідроциліндрі при виконанні штоком гідроциліндра прямого або зворотного ходу, відповідно, дм³/хв;

- гідромеханічний ККД насоса (див. паспортні дані насоса);

V_К - об’єм робочої камери насоса (див. паспортні дані насоса), см³/об.

За результатами виконаних розрахунків загальний ККД гідроприводу, на сучасному рівні, не повинен бути нижчим за величину 0, 6...0, 7.

Якщо величина ККД нижче встановленого рівня то, для досягнення цієї вимоги, необхідно змінити конструктивні параметри трубопроводів, або вибрати новий гідророзподільник рідини зі значно меншими втратами тиску.

2.5 Визначення основних показників гідроприводу на стадії його проектування

Потужність, яку передають гідроциліндр (гідроциліндри) при виконанні прямого або зворотного ходу штока, визначається за формулою

,

де - потужність гідроциліндрів (гідроциліндра), вимірюється в кВт, якщо - кН, а - м/c.

Потужність, яка необхідна для приводу насоса, кВт:

- для прямого ходу штока ,

- для зворотного ходу штока .

Момент крутний на валу насоса, Нм:

- при прямому напрямку штока ,

- при зворотному напрямку штока ,

де - тиск, який розвиває насос при виконанні штоком гідроциліндра прямого або зворотного ходу, відповідно, МПа

Тиск, який розвиває насос, можна визначити за формулою:

- для прямого напрямку руху штока

,

- для зворотного напрямку руху штока

,

На основі виконаних розрахунків скласти дані про гідропривід такі, як:

– загальний коефіцієнт корисної дії або ();

– потужність гідроциліндрів (гідроциліндра), кВт, ;

– потужність насоса, кВт, або ();

– крутний момент на валу насоса, Нм, або ().

Отримані результати є основними показниками спроектованого гідроприводу машини, устаткування або випробувального стенду, на основі яких можна виконувати різноманітні дослідження по впливу в’язкості рідини, конструктивних параметрів трубопроводу та інших параметрів для забезпечення роботи гідроприводу в зоні оптимальних показників.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Васильченко В.А., Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. – Москва: Стройиздат, 1978. – 166 с.

2. Методические указания к курсовому проекту «Гидрофицированные стреловые самоходные краны» по дисциплине «Подъемно-транспортные машины» для студентов специальности 15.04 / Сост. Н.П. Ремарчук, С.В. Козупица. – Харьков: ХАДИ, 1993. – 76 с.

3. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. – Москва: Машиностроение, 1983. – 301 с.

4. Ремарчук Н.П., Босик Д.В., Мудрый А.В. Определение линейных потерь давления в гидроприводе машин // Автомобильный транспорт. Серия «Совершенствование машин для земляных и дорожных работ» Сб. научн. тр. ХГАДТУ Вып. 2. Харьков РИО ХГАДТУ, 1999. – с. 31-33.

5. Ремарчук Н.П. Оценка качества гидросистем машин на основе определения коэффициента полезного действия // Автомобильный транспорт. Серия «Совершенствование машин для земляных и дорожных работ» Сб. научн. тр. ХГАДТУ Вып. 5. Харьков РИО ХГАДТУ, 2000. – с. 156-159.