Расчет и проектирование гидропривода

4)с d_н= 10 мм и s= 0,5 мм для гидролиний  15

5) c d_н= 16 мм и s= 0,5 мм для гидролиний  20…25

6. Построение  эпюры изменения давления по длине гидросистем

В качестве рабочей жидкости проектируемого гидропривода используется минеральное масло АМГ-10. При рабочей температуре 20~С оно имеет следующие характеристики:

 –  плотность ρ = 850 кг/м³;

 –  кинематическая вязкость ν= 20×10⁶ м²/с.

Характеристика  участков гидросистемы  приведена  в таблице 6.

Таблица 6

Давление  в характерных точках проектируемого гидропривода

Участок	Характеристика  гидравлического сопротивления	Потери давления на участке Δpi , МПа	Давление в  конечной точке участка р, МПа
а	Вход в трубопровод, ξм=0,5	0,0005	-0,0005
а - б	Всасывающая гидролиния 12 (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,000939	-0,0014
б - в	Насос Г12-33М		6,3
в - г	Напорная гидролиния 13 (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,001566	6,298434
г	Тройник с ξм =0,5	0,00111	6,297324
г - д	Напорная гидролиния 16 (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,001342	6,295982
д - е	Напорный фильтр Ф7М-12	0,05664	6,239342
е - ж	Напорная гидролиния 16¢ (l=0,3м; имеется внезапный поворот на 900) ξм =1,2	0,002666	6,236676
ж - з	Обратный клапан Г51-22	0,16	6,076676
з - и	Напорная гидролиния 17 (l=0,3м; 2 имеется внезапных расширения D2/D1=0,5 ξм=1,3)	0,002684	6,073992
и - к	Гидрораспределитель ПГ73-12	0,3	5,773992
к - л	Напорная гидролиния 18 (l=0,75м; 2 имеется внезапных поворота на 600 ) ξм =0,52	0,004502	5,76949
л - м	Поворотный  гидродвигатель	5,343904	0,425586
м - н	Напорная гидролиния 19 (l=0,75м; имеется внезапное сужение D2/D1=0,5 ξм=0,45)	0,003851	0,421735
н - о	Гидрораспределитель ПГ73-12	0,3	0,121735
о - п	Сливная гидролиния 20 (l=0,3м; 2 имеется внезапных расширения D2/D1=0,5 ξм=0,95)	0,001814	0,119921
п - р	Регулятор потока Г55-62	0,083	0,036921
р - с	Сливная гидролиния 21 (l=0,3м; имеется внезапный поворот на 900) ξм =1,2 )	0,002023	0,034898
с	Тройник ξм =0,1	0,000084	0,034814
с - т	Сливная гидролиния 22  (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,001018	0,033796
т - у	Сливной фильтр ФС 50-40	0,03	0,003796
у - ф	Сливная гидролиния 22  (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,001018	0,002778
ф	Тройник с ξм =0,1	0,000084	0,002694
ф - х	Сливная гидролиния 25 (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют)	0,001018	0,001676
х	Выход в гидробак	0,001676	0

Величина потерь определяется режимом течения рабочей  жидкости, который может быть ламинарным или турбулентным. Вид режима устанавливается с помощью безразмерного критерия – числа Рейнольдса Re, рассчитываемого для трубопроводов круглого поперечного сечения по формуле

Re = 4×Q/p×n×d,

где n – кинематическая вязкость рабочей жидкости, м²/с. 
Для всасывающей гидролинии 12:  
Re = 4×21,1/3,14×6×10⁴×20×10^-×⁶16,7×10^-3= 1341< Re_кр– движение ламинарное 
Для напорной гидролинии 13: 
Re = 4×21,1/3,14×6×10⁴×20×10^-6×14,7×10^-3= 1524 < Re_кр– движение ламинарное 
Для напорной гидролинии 16,16’…19: 
Re = 4×14,875/3,14×6×10⁴×20×10^-6×14×10^-3= 1128 < Re_кр– движение ламинарное 
Для сливной гидролинии 20…25: 
Re = 4×14,875/3,14×6×10⁴×20×10^-6×15×10^-3= 1065< Reкр– движение ламинарное. 
Участок а – б ( l= 0,3; местное сопротивление отсутствует): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,5×21,1/3,14×6×10⁴× (16,7×10^-3)⁴=  
= 0,000939 МПа 
Участок в –г ( l= 0,3; местное сопротивление отсутствует): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×21,1/3,14×6×10⁴× (14,7×10^-3)⁴=  
= 0,001566 МПа 
Участок г (тройник с ξ_м =0,5): 
; 
Участок г – д ( l= 0,3; местное сопротивление отсутствует): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (14×10^-3)⁴=  
= 0,001342 МПа 
Участок д – е (содержит напорный фильтр Ф7М-12):

; 
Участок е – ж (l=0,3м; имеется внезапный поворот на 90⁰, ξ_м =1,2): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (14×10^-3)⁴=  
= 0,001342 МПа 
 
ΔΡ_i= 0,001342+0,001324= 0,002666 МПа; 
Участок ж – з (содержит обратный клапан Г51–22):

;

Участок з – и ( l=0,3м; 2 имеется внезапных расширения D₂/D₁=0,5 ξ_м=1,3): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (14×10^-3)⁴=  
= 0,001342 МПа 
 
ΔΡ_i= 0,001342+2*0,001434= 0,002684 МПа; 
Участок и – к (содержит гидрораспределитель ПГ73-12):

; 
Участок к –л (l=0,75м; 2 имеется внезапных поворота на 60⁰ ξ_м =0,52)

ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,75×14,875/3,14×6×10⁴× (14×10^-3)⁴=  
= 0,003354 МПа 
 
 
ΔΡ_i=0,003354+2*0,000574= 0,004502 МПа; 
Участок м –н (l=0,75м; имеется внезапное сужение D₂/D₁=0,5 ξ_м=0,45): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,75×14,875/3,14×6×10⁴× (14×10^-3)⁴=  
= 0,003354 МПа 
 
ΔΡ_i=0,003354+0,000497= 0,003851 МПа; 
Участок н – о (содержит гидрораспределитель ПГ73-12): 
; 
Участок о – п (l=0,3м; 2 имеется внезапных расширения D₂/D₁=0,5 ξ_м=0,95): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (15×10^-3)⁴=  
= 0,001018 МПа 
 
ΔΡ_i=0,001018+0,000796= 0,001814 МПа; 
Участок п – р (содержит регулятор потока Г55-62): 
; 
Участок р – с (l=0,3м; имеется внезапный поворот на 90⁰ ξ_м =1,2 ) 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (15×10^-3)⁴=  
= 0,001018 МПа 
 
ΔΡ_i=0,001018+0,001005= 0,002023 МПа; 
Участок с (тройник с ξ_м =0,1): 
; 
Участок с – т (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют): 
ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (15×10^-3)⁴=  
= 0,001018 МПа  
Участок т – у (содержит сливной фильтр ФС 50–40):

;

Участок у– ф (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют):

 ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (15×10^-3)⁴=  
= 0,001018 МПа

Участок ф (тройник с ξ_м =0,1):

;

Участок ф – х (l=0,3м; местные сопротивления отсутствуют):

 ΔΡ_л= 128×ρ×n×l×Q / π×d⁴= 128×850×20×10^-6×0,3×14,875/3,14×6×10⁴× (15×10^-3)⁴=  
= 0,001018 МПа

Участок х (выход в гидробак с ξ_м = 2 ):

7. Расчет  гидродвигателя поворотного движения

В проектируемом  гидроприводе был выбран однолопастной  шиберный поворотный гидродвигатель.

Предварительно  зададимся соотношением между глубиной H и внутренним диаметром D гидродвигателя к_гд= H/D= 1.

Минимальная величина внутреннего диаметра гидродвигателя

        к_d=0,7    к_тр=1,06

Предварительное значение диаметра штока и глубины  корпуса

По ГОСТ 12447-80 и ГОСТ 6636-69  принимаем:

D=200мм       d_ш=160мм      H=200мм

Установившаяся  угловая скорость вала гидродвигателя:

 
Скорость  превышает заданную в техническом задании на проектирование гидропривода скорость ₂= 30 град/с. Это свидетельствует о правильности выбора диаметров D и d_ш. 

Минимальный диаметр вала гидродвигателя из конструкционной стали по условию прочности на кручение:

Допустимое  напряжение на кручение материала вала [t]= 20 МПа

= 88мм

По ГОСТ 12447-80 принимаем: d_в= 100 мм.

Минимальные толщины лопасти гидродигателя h и перемычки между полостями h_n из легированной стали, определяемые по условию прочности при переменном консольном изгибе

         

Допустимое напряжение на разрыв материала лопасти и  перемычки из легированной стали [s]_р= 160 МПа  
Принимаем h_пр= =0,3×d_ш= 0,3×0,16 м= 0,048 м= 48 мм

По ГОСТ6636-69 принимаем: h= h_n= 50 мм

Максимальный  угол поворота вала гидродвигателя:

Округляя расчетный  угол поворота до ближайшего меньшего значения из нормального ряда угловых перемещений по ГОСТ 8908-81, получаем j =250°.

Минимальная толщина  стенки:

Механические характеристики легированной стали допустимое напряжение на разрыв материала стенки [s]р=160 МПа и коэффициент Пуассона m=0,3.   
Округляя рассчитанную величину до большего значения из нормального ряда линейных размеров  по ГОСТ 6636-69, получаем S_ст= 4мм

Наружный диаметр  гидродвигателя:

D_н=D+2S_cn=0,2+2×0,004=0,208 м=208 мм

D_н=250мм

Окончательная толщина стенки S_ст=(250-200)/2=25 мм

Минимальная толщина  крышек из легированной стали:

-плоской глухой

-плоской с  центральным отверстием

Коэффициент учета отверстия С_отв=0,2 определяется в зависимости от соотношения диаметров D_отв/D=0,160/0,2=0,804 по графику. 
Округляя рассчитанные величины до большего значения из нормального ряда линейных размеров  по ГОСТ 6636-69, получаем S_кр=25мм