Алгоритмы предварительного и уточнённого расчёта объёмного гидропривода

    1.4. Алгоритмы предварительного и уточнённого расчёта объёмного гидропривода.

    Гидравлические  системы, используемые в машиностроении, весьма разнообразны по составу элементов и выполняемым функциям. Наиболее сложными из этих гидросистем являются объемные гидравлические приводы, что объясняется широким спектром задач, стоящими перед ними. Поэтому вопросы проектирования гидросистем будут рассмотрены применительно к объемным гидравлическим приводам, так как расчеты других гидросистем в большинстве случаев представляют собой упрощенные варианты расчета гидроприводов.

    Проектирование  гидравлической системы включает следующие  этапы:

    - разработка  принципиальной схемы;

    - расчет  основных конструктивных параметров  и подбор элементов;

    - уточненный  расчет на установившемся режиме (или режимах) работы;

    - динамический  расчет на неустановившихся режимах  работы.

    Следует отметить, что при проектировании любой гидросистемы первые два из отмеченных пунктов обязательны, так  как без них невозможно её создание. Пункт 3 служит для уточнения определения эксплуатационных параметров гидросистемы: потребляемой мощности и её КПД, скорости движения выходных элементов гидродвигателей и т. п. Выполнение этого пункта необязательно, но расчеты по нему рекомендуется проводить при проектировании любых гидросистем. Пункт 4 весьма сложен и служитдля анализа работы гидросистемы в процессе эксплуатации. Поэтому расчеты по нему проводятся достаточно редко и только для гидросистем, работу которых необходимо исследовать на неустановившихся режимах. 

    В техническое задание на проектирование гидропривода обычно входят: назначение привода, описание условий его эксплуатации, основные технические требования, включающие характер движения выходного звена, максимальное значение преодолеваемой нагрузки, диапазон регулирования скорости, циклограмму технологического процесса и т. д.

    Данная  информация является основой для  выбора принципиальной схемы, которая включает все гидравлические элементы, необходимые для работы данного гидропривода: насосы, гидравлические двигатели, гидроаппараты и т. д., а также соединительные трубопроводы. Все элементы, входящие в принципиальную схему гидропривода, должны выполняться по ЕСКД.

    Перед разработкой принципиальной схемы  рекомендуется провести обзорный анализ подобных гидроприводов, а в дальнейшем учитывать результаты проведенного анализа. Значение имеют также традиции, характерные для данной области техники, и возможности комплектования гидропривода устройствами, приобретаемыми у предприятий-смежников.

    Разработку  принципиальной схемы следует начинать с подбора гидродвигателей и типа источника гидравлического питания. После этого необходимо выбрать и установить в схему будущего привода гидроаппараты для управления его работой. На последнем этапе разработки дополнить принципиальную схему необходимыми вспомогательными гидравлическими устройствами. Рассмотрим построение принципиальных схем на нескольких примерах.

    Пусть необходимо разработать принципиальную схему гидропривода двухстоечного подъемного устройства автомобиля для обеспечения удобства его технического обслуживания или ремонта. Очевидно, что исполнительными механизмами двухстоечного подъемника должны быть два гидроцилиндра. Учитывая, что при монтаже гидропривода нет существенных ограничений по габаритам (он устанавливается в производственном помещении), то целесообразно выбрать обычные поршневые гидроцилиндры. Однако следует отметить, что при ограничении габаритов и необходимости обеспечения значительных рабочих ходов могут быть использованы телескопические гидроцилиндры. Кроме того, для данного гидропривода целесообразно использовать гидроцилиндры одностороннего действия (поз. 5 на рис. 1.4.1), так как обратный ход может быть обеспечен за счет веса поднимаемого груза.

    Для разрабатываемого гидропривода целесообразно  использовать дешевый нерегулируемый насос 3 (рис. 1.4.1), так как его работа кратковременна, и поэтому существенных потерь энергии ожидать не следует.

    Далее необходимо подобрать гидроаппараты  для управления подъемником. Прежде всего следует выбрать гидравлический распределитель. Для данного гидропривода может быть использован распределитель с ручным управлением и тремя рабочими позициями: «подъем», «заперто» и «опускание». На схеме рис. 1.4.1 распределитель 4 изображен в позиции «заперто». Кроме того, в схему следует включить необходимый для большинства гидроприводов предохранительный клапан 2, а также бак 1.

    Таким образом, получена простейшая схема  гидропривода (рис. 1.4.1), способного обеспечить выполнение поставленной задачи – подъем автомобиля для технического обслуживания.

    Однако  разработанная схема обладает рядом  недостатков, которые в зависимости от их значимости могут быть устранены (за счет ее усложнения) полностью или частично.         К таким недостаткам следует отнести:

    - разные  скорости поршней гидроцилиндров  при различных нагрузках на их штоках, что может привести к перекашиванию платформы 6;

    - нет  фиксации платформы 6 в поднятом  положении;

    - нет  возможности изменения скорости  опускания, которая будет определяться (при данной схеме) только весом  платформы с грузом;

    - в  схеме отсутствует возможность  поддержания необходимых свойств рабочей жидкости, которые могут ухудшаться в процессе эксплуатации подъемника. 

                      1      2

    Рис.1.4. Схема гидропривода подъемника:

1. упрощенный вариант; 2) усложненный вариант

    Равные  скорости движения поршней гидроцилиндров 5 наиболее важно обеспечить в процессе подъема, так как по его окончанию платформа с автомобилем должна находиться в горизонтальном положении. Для этого в схему дополнительно может быть включен делитель расхода 7 (рис. 9.1,б). При опускании равные скорости движения гидроцилиндров менее важны. Поэтому данным недостатком пренебрежем, что позволит не усложнять конструкцию разрабатываемого гидропривода. Однако включение в схему делителя расхода 7 уже потребует более сложного распределителя 4(рис. 1.4.2), который в данной схеме также будет обеспечивать три режима работы: «подъем», «заперто» и «опускание».

    Фиксацию  платформы в верхнем положении  можно обеспечить с помощью гидравлических устройств (например, с помощью гидрозамков) или механическим способом. В данном подъемнике целесообразнее использовать механический способ фиксации, так как он более надежен для безопасности обслуживаемого персонала. Гидравлические способы допустимо использовать в технологических механизмах с часто повторяющейся фиксацией на непродолжительное время.

    Для опускания платформы с выбранной  оператором скоростью в схему  можно включить регулируемый дроссель 9. Это существенно не усложнит гидропривода, но позволит оператору изменять скорость опускания платформы 6. Следует заметить, что вместо дросселя 9 в схему может быть установлен более сложный гидроаппарат – регулятор расхода. Он позволит не только изменять скорость, но и заранее задавать ее величину.

    Для поддержания необходимых свойств  рабочей жидкости в схему включен фильтр 8 (рис. 1.4.2). В данном приводе он необходим, так как производственные помещения для технического обслуживания автомобилей в большинстве случаев достаточно запылены. Из-за кратковременности работы рассматриваемого гидропривода включать в схему теплообменник нецелесообразно.

    Завершающим этапом предварительного расчета является подбор трубопроводов, длины которых  определяются исходя из расположения гидравлических элементов гидропривода