Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных элементов гидропривода.

  2.1 Гидроаппаратура.

Гидроаппаратура подразделяется на направляющую, которая изменяет направление потока путём полного открытия или закрытия сечения. К этой группе аппаратов относятся распределители, обратные клапаны, гидрозамазки, некоторые типы гидроклапанов давления. Регулирующие аппараты изменяют давление, расход и направление потока жидкости за счёт частичного открытия рабочего сечения. К таким аппаратам относятся гидроклапаны давления, предохранительные клапаны, дроссели, регуляторы расхода (потока), а также дросселирующие распределители.

Величины утечек в гидроаппаратах приводятся в их технических характеристиках. Гидроаппаратура выбирается в зависимости от расхода в линии его установки (насос с Q_ном и р_ном уже выбран). Расход в сливной линии Q_сл определяется дальше. При этом максимальное давление в линии не должно превышать номинальное давление р_ном для данного аппарата. Потери давления в аппаратах даются в технических характеристиках, или в виде номинальных потерь ∆р_ном при номинальном расходе Q_ном, или в виде графиков зависимости ∆р=f(Q). Если потери давления ∆р_ном приводятся при номинальном расходе Q_ном, то при другом расходе Q потери давления ∆р определяются по формуле:

∆р=

Допускается увеличивать расход Q через аппарат на 40% по отношению к номинальному Q_ном. Следует учесть, что потери давления приводятся в технических характеристиках аппаратов при определённой вязкости жидкости. При другой вязкости масла, отличной от приведённой, потери давления приближённо можно считать пропорциональными отношению вязкостей.

 

2.2 Распределители.

Распределители предназначены для реверсирования движения рабочего органа, его остановки, разгрузки насоса от давления и выполнения других операций. Распределители классифицируют по конструкции, типу управления, диаметру условного прохода, числу позиций, числу основных гидролиний, гидросхеме. Распределители имеют два основных конструктивных исполнения: В и Р с международными присоединительными размерами и типа ПГ, в последние годы снятые с производства (кроме ПГ74-24М и ПГ72-34).

В нашем случае выбираем распределитель 1Р6 со следующими характеристиками: диаметр условного прохода: 6 мм; расход масла, л/мин: Номинальный – 20-25 л/мин, максимальный – 20-60 л/мин

Следовательно потери давления будут составлять:          

          

Обратный клапан.

Обратные клапаны типа Г(ПГ) 51-3,2 по ГОСТ 21 464-76 КОЛ, 1МКО предназначены для пропуска потока масла в одном направлении и запирания его прохода в обратном направлении при палении давления на входе. Их также можно использовать для создания в сливной линии небольшого подпора (при установке усиленной пружины). С помощью обратных клапанов возможно останавливать рабочие органы при вертикальном расположении цилиндра в любом положении.

При компоновке дросселя с обратным клапаном с помощью дросселя регулируется скорость рабочей подачи, а обратный клапан позволяет осуществлять быстрые перемещения рабочего органа в обратном направлении, например, совершать быстрый отвод.

Потери давления ∆р_ном в обратных клапанах приводятся при номинальном расходе Q_ном или даются в виде графиков зависимости ∆р=f(Q).

При расходе Q через клапан, отличном от номинального Q_ном, потери давления ∆р определяются по формуле:

∆р=р_от +

где р_от – давление открывания клапана, для клапанов Г(ПГ) 51-3(2) р_от=0,15 МПа

Выбираем обратный клапан Г51-31 со следующими характеристиками: расход масла: Q_ном =16 л/мин, номинальное давление: р_ном=20 МПа, номинальные потери давления: ∆р_ном=0,25 МПа.

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

∆р=0,15+ =0,28 МПа

 

Гидроклапан давления.

Гидроклапаны давления (напорные золотники) типа Г(ПГ) 54-3,2, КЕМ102 предназначены для поддержания заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках (регулируемый клапан разности давлений), для предохранения гидросистемы от повышенного давления, перелива жидкости (переливной клапан). Его также можно использовать для разгрузки насоса от давления совместно с гидроаккумулятором; для пропуска масла только при достижении в линии управления заданной величины давления, определяемой настройкой пружины; для торможения в конце пути, при этом часть масла от насоса сливается через предохранительный клапан в гидробак.

Гидроклапаны давления выбираются по расходу с учётом давления. Потери давления приводятся в технических характеристиках или в виде зависимости ∆р=f(Q), или даются ∆р_ном при Q_ном. Потери давления при расходе Q, отличном от номинального, определяется также, как и для обратных клапанов.

Выбираем гидроклапан давления Г54-12 со следующими характеристиками: расход масла: Q_ном =18/мин, номинальное давление: р_ном=2 МПа, номинальные потери давления: ∆р_ном=0,2 МПа.

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

∆р= 0,15+ =0,26 МПа

 

2.5 Регулятор расхода (потока).

Регулятор расхода (потока) типа ПГ (ПМГ)55-1,2,3,4,6,7 предназначены для регулирования скорости перемещения рабочих органов с поддержанием стабильной скорости вне зависимости от нагрузки. Они представляют собой комбинацию дросселя с регулятором, поддерживающим постоянный перепад давления (∆р=0,2…0,25 МПа) на дросселирующей щели. В гидроприводах станков используются регуляторы потока с максимальным расходом до 200 л/мин и рабочим давлением до 20 МПа.

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

 

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

 

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.

 

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

 

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.

 

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:

Масло	ГОСТ или ТУ	Плотность, ρ, кг/м^3	Кинематический коэффициент вязкости υ, мм^2/с			Температура ºС
		50ºС	40ºС	50ºС	60ºС	Вспышки	Застыв.
ИГП-38	---------	890	68	35-40	26	210	-15

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