Необходимые параметры элементов гидравлической передачи

 

Расстояние от оси цилиндров до оси баллера:

   R₀» 3Д,                                                                                        (2.59)

где Д - диаметр плунжера,

или R₀=(1.1 ¸ 1.6)d,

где d - диаметр баллера.

Оптимальное значение диаметра плунжера Д находится из равенства функций F_с(Д) и F_у(Д):

 

 ;

.

У отечественных рулевых машин приняты следующие величины номинального давления р_н в цилиндрах:

у плунжерных (6.87; 9.81)×10⁶Н/м²;

у лопастных 5.88´10⁶Н/м².

Если пренебречь силами В, Nf_с и учесть, что R₀»3Д, то

 

.                                (2.60)

 

Максимальный ход плунжера:

 

 .                                                                       (2.61)

 

Максимальный объем рабочей полости цилиндров:

 .                                                (2.62)

 

Построение характеристики рабочего давления насоса

 

Р_нас(a)=?

Р_нас=Р_с+Р_тр;

Давление Р_с равно:

;

,

откуда

 

.         (2.63)

 

При a=0: М_d=0:

 .

Кроме гидродинамической нагрузки и потерь в рулевой машине рабочее давление должно еще покрыть потери на трение жидкости в соединительных трубопроводах Р_тр=(0.1¸0.2)Р_н.

Кривая Р_с(a) имеет вид, показанный на рис.41.

Далее пересчитываем характеристику Р_нас(a) в характеристику Р_нас(h), для чего находим зависимость

 .

Результаты расчетов заносим в табл.2.4.

 

Таблица 2.4

a

Мd(a)

Рс(a)

h(a)

hV(р)

hmax(р)

                                                

 

Выбор насоса

Насос выбирается по Р_н и номинальной расчетной производительности Q_нр.

Номинальная расчетная производительность насоса равна:

,                                                              (2.64)

где Q_т - требуемая теоретическая производительность насоса;

К_w=0.6¸0.7 - скоростной коэффициент, учитывающий рекомендацию по уменьшению при эксплуатации номинальной частоты вращения насоса на 30¸40% для повышения его ресурса.

Займемся определением Q_т.

По оределению: Q_д=dV/dt, Q_дdt=dV=ZSdH=V_цmaxdh,

где Q_д - действительная производительность насоса;

  h=H/H_max - относительный ход плунжера; H=R₀tg.

Заменяя действительную производительность теоретической, получаем:

Q_тh_Vdt=V_цmaxdh,

где h_V - объемный КПД насоса.

Тогда

.

Решение интеграла возможно только в случае, если имеется зависимость

.

Давление Р_нас(h) в процессе перекладки руля меняется по сложному закону, поэтому время перекладки приходится определять по участкам.

Объемный КПД h_V насоса изменяется в широких пределах - от1 до0.5

Запишем зависимость h_V=f(Р_нас),показанную на рис.42 в виде:

,

где h _V0 - КПД при давлении, равном нулю;

в=1-(1-в_н)²;

- относительное изменение объемного КПД

(смысл в_н аналогичен S_н для электродвигателя);

h_Vн - КПД при номинальном давлении;

Р=Р_нас/Р_н - относительное рабочее давление насоса.

Зависимость Р=f(h) может быть записана в виде:

,

где ;

 q=1-С;

  Р₀ - относительное значение давления в начале участка перемещения;

  Р_qк - относительное значение давления в конце участка перемещения;

  ,

где h_к - относительная длительность конечного участка перемещения плунжера;

  ; q/_h=hk=1;

  dh=dq(h_к-h₁)=dq´h_к/(1+q₀).

Подставляя Р в h_V, получаем:

.

Тогда

 

;            (2.65)

 

,                                              (2.66)

откуда

 

,                                                         (2.67)

 

где Т=Т_ту-(2¸3)с.

Если руль обыкновенный, то кривую Р(h) можно разбить только на два участка.

Тогда

.

На I участке Р=0, поэтому q₀=0, А=1, В=0, W₀^1/2=1.

На II участке Р нарастает от Р=0 до Р=Р_max, поэтому q₀=0, С=0, А=1, В=вр_max,

.

Если для упрощения принять h_V=h_Vн=const, то

 

 .                                                                   (2.68)

 

Теперь можем определить Q_нр.

По Р_н и Q_нр из каталога выбирается насос. Становится известной w_нас.н, по которой подбирается электродвигатель и КПД насоса h_нас.

 

Характеристики насоса

 

Полный КПД насоса:

h _нас = h _V h _мех =0.6 ¸ 0.85,

где  - объемный КПД;

  h_мех - механический КПД.

Характеристики КПД насоса имеют вид, показанный на рис.43

1кг/см²=0.98067´10⁵Н/м².

h_V, h_мех=f(Р_нас) заносят в табл.2.4

Производительность выбранного насоса переменной производительности в общем случае:

 

,                                                                  (2.69)

 

где d - диаметр поршня насоса, м;

Z - число поршней насоса;

  h_max - полный ход поршня насоса, м;

  е - относительный эксцентриситет (е_max=1);

  n - скорость вращения ротора насоса, об/мин;

h_V - объемный КПД.

Различают два вида производительности.

Установленная производительность:

Q_насн=f(е) при n=n_насн,h_V=1.

Действительная производительность:

Q_д=Q_насн (n/n_насн)h_V.

Диаграмма установленной производительности имеет вид, показанный на рис.44

-на участке АВ подача жидкости увеличивается путем смещения манипулятора насоса переменной производительности (серводвигателем); увеличение происходит в пределах изменения a на 3¸5⁰;

-для насоса постоянной производительности считают, что подача жидкости возникает мгновенно.

Для уменьшения мощности приводного электродвигателя применяют гидравлический ограничитель мощности.

Гидравлический ограничитель мощности (производительности) настраивается по давлению. Он воздействует на манипулятор насоса, изменяя скачком его эксцентриситет.

Q_от=(0.5¸0.65)Q_насн.

Примечание: у насоса постоянной производительности ограничение Q не осуществимо, т.к. манипулятор отсутствует.

 

          Расчет мощности электродвигателя рулевого привода с

                              гидравлической передачей

 

,

здесь

;

Р_нас=Р_н;

h _нас = h _V h _мех;

Тогда

,                                                                    (2.70)

 

w_нр=(0.6¸0.7)w_насн.

Выбираем электродвигатель из справочника.