Вибір насосу і контрольно-регулюючої апаратури

Необхідно виконати підбір насоса та контрольно-регулюючої гідроапаратури [1] для гідросистеми, що розглядається, за основними її параметрами (прийнятий тиск в гідросистемі, витрата робочої рідини).

Контрольно-регулююча гідроапаратура поділяється на направляючу та регулюючу. До направляючої гідроапаратури відносяться: гідророзподільники, гідрозамки, зворотні клапана, клапана послідовності, блоки сервокерування. До регулюючої гідроапаратури відносяться: запобіжні, переливні, підживлюючі, гальмівні і редукційні клапани, регулятори потоку. До основних параметрів контрольно-регулюючої гідроапаратури відносяться: номінальний тиск Р, МПа, номінальна витрата Q, л/хв.; діаметр умовного проходу , мм; перепад тиску на гідроапараті , МПа.

Гідроапаратура підбирається з каталогів за основними параметрами, які повинні бути найбільш близькими до номінальної витрати та тиску в гідросистемі.

Визначаються типорозміри і записуються основні параметри всіх гідроелементів контрольно-регулюючої апаратури, гідродвигунів та насосів, які входять до складу гідросистеми. Типорозміри та основні параметри обраної апаратури повинні бути записані в таблиці елементів на кресленні схеми гідравлічної (пневматичної) принципової.

Наприклад: Визначимо типорозмір гідророзподільника для схеми на рис. 3.1. при витраті робочої рідини л/хв і тиску МПа.

Нашому прикладу відповідає гідророзподільник типу Р 102 - АЛ 64 Т - А110 - 50. [1, с. 122]. Розподільник має 64 номер схеми виконання згідно [1, с. 102]. Перепад тиску визначаємо за таблицею [1, с. 109].

За таблицею основних параметрів гідророзподільників обираємо його основні параметри [1, с. 122]:

; ; ; .

Аналогічно виконується вибір всієї гідроапаратури, яка входить до складу гідросхеми.

Вибір насосу

Тип насосу обирається в залежності від галузі застосування та режиму роботи гідроприводу, що проектується. В гідроприводах легкого та середнього режимів роботи рекомендується обирати шестеренні та пластинчасті насоси, для тяжких режимів – аксіально-поршневі насоси. При виборі насосів основними параметрами є: робочий об’єм , см³/об; номінальний тиск , МПа; номінальна частота обертання , об/хв; номінальна витрата , л/хв, яка повинна відповідати витраті (подачі) гідроприводу Q_.

Величина тиску в гідросистемі визначається сумою втрат тиску на нагнітаючій та зливній магістралях. Окремо сумують перепади тисків на всіх гідроелементах, що входять до нагнітаючої та зливної магістралей гідросхеми, втрати тиску по довжині та на місцевих опорах на відповідних ланках. Якщо до складу гідросистеми входить гідроциліндр, то втрати тиску в зливній магістралі помножуються на відношення площ поршня гідроциліндру з штокової та поршневої сторін, а також враховується зусилля на штоку, зусилля тертя.

Наприклад: Для схеми (див. рис. 3.1) тиск нагнітання визначається за формулою:

 

(3.8)

Звідки:

, (3.9)

 

де – перепад тиску в гідророзподільнику, МПа;

– втрати тиску в гідролінії насос-гідроциліндр, МПа;

– перепад тиску в гідророзподільнику при зливі, МПа;

– перепад тиску на дроселі, МПа;

– перепад тиску на фільтрі, МПа;

– втрати тиску в гідролініях ланки гідроциліндр-бак;

– площа поршня зі сторони штока, см²;

– площа поршня, см²;

– зусилля на штоці, Н;

– зусилля тертя, Н.

Зусилля тертя в гідроциліндри визначається як сумарне зусилля тертя поршня та штоку. За каталогом обирається ущільнення для поршня гідроциліндра, коефіцієнт тертя для них, загальну протяжність. Також за розмірами обирається ущільнення для штоку гідроциліндра.

Зусилля тертя в манжетних ущільненнях поршня визначається за залежністю:

 

, (3.10)

 

де – коефіцієнт тертя, ;

– діаметр поршня, м;

– спільна протяжність ущільнення, м;

– тиск в гідросистемі, Па.

Наприклад: Приймаємо ущільнення для поршня: U -образні гумові манжети ГОСТ 6969-74. Коефіцієнт тертя f =0,1...0,13; спільна протяжність 1 = 2см = 0,02 м.

Ущільнення штока: пакет з шевронних гумових манжетів. Зусилля тертя в манжетних ущільненнях поршня визначається за формулою (3. 10)

 

.

 

Зусилля в шевронних ущільненнях штока визначається за формулою:

 

, (3.11)

 

де – діаметр штока, м;

– питоме тертя за даними “ЭНИМС” ;

– довжина стискаючих частин шевронних манжетів, м.

Наприклад: Зусилля тертя в шевронних ущільненнях штока:

 

 

Зусилля тертя визначається як:

, (3.12)

Наприклад: .

 

З урахуванням отриманих розрахункових даних, які підставляємо до (3.9) визначаємо тиск в гідросистемі.

Наприклад:

Отже, за визначеними подачею і тиском в гідросистемі обираємо насос за [1].

Наприклад: Насос повинен забезпечувати подачу при тиску , цим параметрам відповідає насос Г12-32М, який при тиску забезпечує подачу [1, с. 22].

Вибір робочої рідини

Робочою рідиною (РР) називається рідина, яка призначена для застосування в об’ємних гідроприводах. В гідросистемах робоча рідина здійснює передачу енергії, змащування рухомих з'єднань (пар тертя) у вузлах гідросистеми і відведення тепла, що виділяється при терті. Висока якість робочої рідини є необхідною умовою надійного функціонування гідросистеми будь-якої машини.

До 70 – 80% відмов в роботі гідросистем виникає через невідповідність робочої рідини умовам нормальної експлуатації. Брудна робоча рідина, що не володіє потрібними властивостями – основна причина виходу з ладу вузлів гідросистем.Високий тиск і швидкості, характерні для сучасних гідроприводів, приводять до збільшення навантажень і температур поверхонь тертя деталей і вимагають використовування робочих рідин високого ступеня чистоти, що володіють комплексом присадок, які захищають їх від окислення і піноутворення, а пари тертя – від зносу і корозії.

До основних властивостей РР відносяться питома вага, щільність, в’язкість, здатність окислюватися тощо. Всі ці параметри необхідно врахувати при виборі робочої рідини для гідросистеми, що проектується. Найбільш часто, в якості робочої рідини в гідроприводах використовуються мінеральне масло, проте необхідно вірно підібрати його сорт [1].

До масел, що містять весь комплекс присадок і придатним для використовування в гідросистемах різних машин промислового призначення відносяться масла індустріальні гідравлічні типу ІГП (ІГП18; ІГП30; ІГП38) і масло ВНІІ НП-403. При належному очищенні вони забезпечують надійну експлуатацію гідроприводів при будь-якому тиску.

Індустріальні масла типу І-20А,,І-40А допускається використовувати тільки в гідросистемах працюючих при тиску до 4.0 – 6.3 МПа (40 – 63 кгс/см²). Масло ІГП 18, що має в'язкість рівну 18-20 мм²/с при температурі 50 °С, рекомендується використовувати в гідросистемах з тиском до 16 МПа (160 кгс/см²), а ІГП30 і ВНІІ НП-403, які мають в'язкість приблизно 30 мм²/с, доцільно використовувати, коли робочий тиск досягає 25-32 МПа (250-320 кгс/см²).

Зважаючи на все вище сказане, обираємо для гідросистеми мастило індустріальне ІГП-18. Основні властивості масла наведено в табл. 3.2.

 

Таблиця 3.2 – Основні властивості масла індустріального ІГП-18

№	Найменування показника	Норма
	В’язкість кінематична при 40^0С, мм^2/с:	27,0
	Індекс в’язкості
	Температура спалаху в відкритому тиглі, ^0С
	Температура застигання, ^0С	-19
	Кислотне число, мг KOH/г	0,7
	Зольність, %	0,12
	Густина, при 20 ^0С, сСт