Порядок расчета объемного гидропривода

При разработке гидропривода рабочего органа или путевой машины в целом, после определения структуры рабочего цикла, нагрузок и скоростей движения механизмов, условий и режимов эксплуатации, диапазонов регулирования параметров, дополнительных требований к гидроприводу, решается комплекс взаимоувязанных задач: составляется принципиальная схема гидропривода, выбирается номинальное давление, производится расчет параметров гидравлических машин, гидроцилиндров, аппаратуры, устройств кондиционирования рабочей жидкости, трубопроводов, арматуры и т.п. С учетом определенных параметров по каталогам подбираются необходимые элементы гидропривода и производятся итерационные поверочные расчеты. Результаты расчетов используются для рабочего проектирования гидропривода и машины в целом.

Для гидропривода при его номинальной загрузке должен быть установившийся режим теплообмена с окружающей средой и режимы течения рабочей жидкости по элементам и трубопроводам. При длительных нагрузках давление в гидроприводе не должно превышать p_ном, а при выполнении рабочих операций предохранительные клапаны не должны пропускать жидкость в бак. Номинальное давление в гидросистеме выбирают из параметрического ряда ГОСТ 12445-80. На путевых машинах отечественного производства обычно применяется гидроаппаратура, имеющая p_ном = 10; 16, 20, 25; 32 МПа. Различают также максимальное давление p_max, которое допускается для кратковременной работы гидропривода, а также пиковое давление p_п, которое действует мгновенно, например при переключениях клапанов [68].

Для постоянно включенного механизма определяется суммарный расход рабочей жидкости всеми его двигателями, а для группы механизмов машины циклического действия составляется циклограмма изменения расхода. При отсутствии гидроаккумулятора подача насоса подбирается по максимальному расходу Q_max, так как механизм должен реализовать максимальную скорость, а при его наличии – по среднему расходу за цикл:

(3.1)

где T_ц – суммарное время рабочего цикла, с; Q_i,– расход рабочей жидкости, дм³/с в течение времени t_i, с.

Стандартные значения номинальных значений расхода Q_ном регламентированы ГОСТ 13825-80. Номинальные частоты вращения валов насосов и гидромоторов n_ном, об/мин установлены ГОСТ 12446-80.

Диаметр условного прохода гидроаппаратов, приблизительно равный внутреннему диаметру трубы [10], мм: (Q_т – расход жидкости в трубопроводе, дм³/с; v_т – скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с). Рекомендуется принимать: v_т = 1,4 м/с – для всасывающих, v_т = 2,25 м/с – для сливных и v_т = 3,5 – 8,5 м/с – для напорных трубопроводов. Последний случай соответствует диапазону давлений p_ном 6,3 – 32 МПа, в котором большему давлению соответствует большая скорость жидкости. По вычисленному D_у в каталогах находятся гидроаппараты, в общем случае с большим условным проходом. Для отечественной гидроаппаратуры стандартные значения условных проходов приведены в ГОСТ 16516-80.

При движении рабочей жидкости по элементам гидросистемы проявляют себя гидравлические сопротивления, выражающиеся в потерях давления. Поэтому давление, развиваемое в выходном отверстии насоса, МПа:

(3.2)

где Dp_т, Dp_м, Dp_э, Dp_д, – потери давления жидкости вследствие ее течения через трубопроводы, местные сопротивления, элементы гидропривода и гидродвигатель, МПа.

В случае, если номинальное давление насоса p_ном > Dp_н – выбранный насос можно использовать в гидроприводе в течение его ресурса, если p_ном < Dp_н < p_max – ресурс насоса будет снижен, так как он будет работать с допустимой перегрузкой. При p_ном < Dp_н – необходимо выбрать насос с большим давлением нагнетания.

С методиками расчета потерь давления в гидроприводе можно ознакомиться в [10, 69].