Расчет и проектирование гидропривода

Для фильтров выбираем схему установки в напорную гидролинию на выходе насоса и в сливную гидролинию. При работе гидропривода расход рабочей жидкости через напорный фильтр составляет 14,875 л/мин, вследствие чего его подходящий типоразмер при требуемой тонкости фильтрации 40 мкм – Ф7М-12 с номинальным расходом Q_ном= 25 л/мин. Через сливной фильтр расход рабочей жидкости также составляет 14,875 л/мин, вследствие чего его подходящий типоразмер при требуемой тонкости фильтрации 40 мкм – ФС50-40 с номинальным расходом Q_ном= 50 л/мин.

Для реле давления и манометра выбираем схему установки в напорную гидролинию  с целью контроля давления рабочей жидкости на выходе насоса. Для возможности контроля давления в диапазоне до 6,3 МПа следует использовать реле давления ГОСТ 26005-83 и манометр по ГОСТ 2405-88.

В соответствии с выбранными схемами установки  отдельных гидроустройств разрабатывается принципиальная схема проектируемого гидропривода. 

Принципиальная  схема гидропривода 
 

Перечень  элементов гидравлической схемы

Номер	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	Б	Гидробак	1	V= 45 л
2	НП	Насос пластинчатый  Г12-32М	1	Рном= 6,3 МПа   Qном= 21,1 л/мин  Nэд= 2,8 кВт
3	КП	Клапан  переливной Г52-23	1	Рном= 1,0…10 МПа   Qном= 40 л/мин
4	Ф1	Фильтр  напорный Ф7М-12	1	Рном= 20 МПа   Qном= 25 л/мин
5	КО1	Клапан  обратный Г51-22	1	Рном= 20 МПа   Qном= 20 л/мин
6	РД	Реле  давления   ГОСТ 26005-83	1	Рном= 0,6…32МПа
7	МН	Манометр  ГОСТ 2405-88	1	Рном= 0,06…160МПа
8	Р	Гидрораспределитель ПГ73-12	1	Рном= 20 МПа   Qном= 20 л/мин
9	Д	Гидродвигатель  поворотный шиберный однолопастный	1	j = 210°  j·= π/6 рад/c  Мнагр= 2500 Н×м
10	РП	Регулятор потока Г55-62	1	Рном= 12,5 МПа   Qном= 18 л/мин
11	Ф2	Фильтр  сливной ФС 50-40	1	Рном= 0,63 МПа   Qном= 50 л/мин
5¢	КО2	Клапан  обратный Г51-22	1	Рном= 20 МПа   Qном= 20 л/мин
12		Гидролиния  жесткая всасывающая	1	S = 0,5 мм  dн= 17 мм
13,14		Гидролиния жесткая напорная	2	S = 0,8 мм  dн= 15,4 мм
15		Гидролиния жесткая  сливная	1	S = 0,6 мм  dн= 14,8 мм
16, 16¢…19		Гидролиния  жесткая напорная	5	S = 0,5 мм  dн= 9 мм
20¼25		Гидролиния  жесткая  сливная	6	S = 0,5 мм  dн= 15 мм

 

4.Расчет показателей надежности  гидропривода

 

В составе гидропривода отсутствуют параллельно установленные  и работающие гидроустройства, вследствие чего интенсивность отказов , рассчитанная по средним значениям показателей надежности отдельных гидроустройств.

Наработка на отказ  Т₀ для периода нормальной эксплуатации

=1/100,14×10^-6=9986ч.

Вероятность безотказной  работы рассчитаем для диапазона наработок до 10000ч с равномерным шагом 2000ч.

Гамма-процентный ресурс рассчитаем для значений вероятности =99;95;92;90%

Средний ресурс

Аналогично производится расчет показателей надежности проектируемого гидропривода по наименьшим и наибольшим значениям интенсивности отказов отдельных гидроустройств, трубопроводов и соединений трубопроводов.

Результаты приведены  в таблице №2.

 

Таблица 2

Показатели  надежности проектируемого гидропривода

Показатель  надежности	Величина  показателя, рассчитанная по значениям  интенсивности отказов
	наименьшим	средним	наибольшим
Интенсивность отказов	15,05	100,14	155,57
Наработка на отказ Т0,ч	66445	9986	6428
Вероятность безотказной работы для момента времени ,ч     0                                                      2000                                                      4000                                                      6000                                                      8000                                                    10000	1,000 0,970 0,942 0,914 0,886 0,860	1,000 0,819 0,670 0,548 0,449 0,367	1,000 0,733 0,537 0,393 0,288 0,211
Гамма-процентный ресурс ,ч для вероятности ,%                             99                                                          95                                                          92                                                          90	667,8 3408,2 5540,3 7000,7	100,4 512,2 832,6 1052,1	64,6 329,7 536 677,3
Средний ресурс гидропривода Тр,ч	20793,7	6920,3	4454,6

Изменение вероятности безотказной  работы гидропривода во времени

Изменение вероятности безотказной  работы гидропривода во времени

4.    1 –  расчет по наименьшим значениям  интенсивности отказов отдельных  гидроустройств; 2 – расчет по  средним значениям; 3 – расчет по наибольшим значениям.

5. Расчет  гидролиний

Все гидролинии имеют постоянную длину, поэтому  их следует выполнять жесткими.

Исходя  из материала стенок, величины давления и расхода рабочей жидкости, все  гидролинии целесообразно разделить на пять рабочих групп. Для каждой группы выполняется расчет гидролиний и подбирается типоразмер подходящего стандартного трубопровода.

Таблица 3

Расчётные группы гидролиний проектируемого гидропривода

Номер группы	Тип гидролинии	Давление в  гидролинии ррасч, МПа	Расход в  гидролинии Qрасч, л/мин	Номера гидролиний группы
1	Всасывающая жесткая	1	21,1	12
2	Напорная жесткая	9,45	21,1	13,14
3	Напорная жесткая	9,45	14,875	16,16¢…19
4	Сливная жесткая	1	6,225	15
5	Сливная жесткая	1	14,875	20…25

Предварительное значение условного прохода трубопровода всасывающей гидролинии:

V_ж= 1,6 м/с

Предварительно  задавшись материалом стенки трубопровода, определим ее  минимальную толщину для всех типов металлических стандартных труб:

 –  стальная труба по ГОСТ 8732-78 (материал стенки – сталь 10)

   

 –  стальная труба по ГОСТ 8734-75 (материал  стенки – сталь 10)

 –  стальная труба по ГОСТ 9940-92 и  ГОСТ 9941-81 (материал стенки – 08X13)

 –  медная труба по ГОСТ 617-90 (материал  стенки – твердый)

 –  алюминиевая  труба по ГОСТ 18475-82 (материал стенки – Д1)

 –  алюминиевая  труба по ГОСТ 18482-79 (материал стенки – Д1)

Расчетные размеры трубопроводов для всех групп гидролиний приведены в  таблице 4.

Таблица 4

Расчетные размеры трубопроводов проектируемого гидропривода

№ груп-  пы	Услов-  ный проход dпр,мм	Толщина стенки sпр (мм) для труб по ГОСТ
		8732-78	8734-75	9940-92	9941-81	18475-82	18482-79	617-90
1	16,7	0,062	0,063	0,059	0,059	0,077	0,089	0,065
2	14,7	0,602	0,621	0,571	0,571	0,784	0,886	0,641
3	14	0,505	0,52	0,479	0,479	0,636	0,743	0,537
4	9	0,033	0,034	0,032	0,032	0,041	0,048	0,035
5	15	0,052	0,053	0,049	0,049	0,065	0,075	0,055

В таблице 5 приведены принятые размеры стандартных  труб для изготовления гидролиний каждой расчетной группы. При их выборе учитывались рекомендации по минимальной толщине стенки трубопроводов.

Таблица 5

Принятые  размеры стандартных труб для  гидролиний проектируемого привода

Труба Размеры (мм) стандартных труб для групп  гидролиний Мате- по 1 2 3 4 5 риал ГОСТ d dн s d dн s d dн s d dн s d dн s трубы 8734-75 17 18 0,5 15,4 17 0,8 14,8 16 0,6 9 10 0,5 15 16 0,5 Ст 10

С учётом стоимости материала и массогабаритных характеристик трубопроводов разных вариантов гидролинии наиболее целесообразно выполнять из стальных бесшовных холоднодеформированных труб по ГОСТ 8734-75.

Применительно к проектируемому гидроприводу возможно использование следующих труб:

1)с d_н= 18 мм и s= 0,5 мм для гидролинии 12

2)с d_н= 27 мм и s= 0,8 мм для гидролиний 13,14

3)с d_н= 16 мм и s= 0,6 мм для гидролиний  16,16¢…19