Расчет гидросистемы с гидромотором

1.

Расчет гидросистемы
с гидромотором
2023

2.

Исходные данные
Разработать гидропривод для подъёма груза m с заданной скоростью V на
высоту Н при помощи лебёдки с гидромотором. Передаточное отношение редуктора
лебёдки – i. КПД механизма - 85%.
Выполнить следующие работы:
1. Рассчитать основные элементы
гидросистемы (гидромотор,
насос, электродвигатель);
2. Рассчитать прочие элементы
гидросистемы;
3. Выбрать по каталогам
необходимое оборудование.
Представить документацию по
ЕСКД:
a) пояснительная записка с
расчётами (ПЗ);
b) схема гидравлическая
принципиальная (Г3);
c) перечень элементов (СП).
Пункты 2, 3, b, c – необходимо выполнить для получения оценки "Хорошо"
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
2

3.

Порядок расчета
Расчет привода (гидропередачи) следует начинать от нагрузки, которая
в данном проекте представлена в виде перемещаемого груза (масса) при
помощи лебёдки.
Для расчета гидромотора необходимо предварительно определить
наибольший крутящий момент на его валу, который необходимо преодолевать.
Для проектировочного расчёта в данном случае допустимо пренебречь
возникающими силами инерции, крутящий момент создаваемый нагрузкой (M)
можно определить:
M
m g D
2 1000 мех
[Нм]
где: m – масса груза, кг
D – диаметр барабана, мм
мех - КПД механизма, связанного с гидроцилиндром
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
3

4.

Расчет параметров гидромотора
Полезную мощность (N), прилагаемую к нагрузке можно определить:
V m g
N
1000
[кВт]
где: V – заданная скорость подъёма груза, м/с;
m – масса груза, кг;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Рабочий объём гидромотора определяется на основании его крутящего
момента (М2) и передаточного отношения редуктора (i):
M
M2
i
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
4

5.

Расчет параметров гидромотора
Крутящий момент на валу гидромотора определяется следующим образом:
p q2расч
M 2
гм
2
где: p – рабочее давление, МПа
q2расч – рабочий объём гидромотора(расчетный), см3/об;
гм ~ 0.90 гидромеханический КПД гидромотора.
С учётом вышеизложенного рабочий объём гидромотора определяется:
p q2расч
m g D
M
iM 2 i
гм
2 мех
2
q2расч 0 ,001
m g D
i p гм мех
[см3/об]
где: m – масса груза, кг
g – ускорение свободного падения, м/с2;
р – рабочее давление, МПа;
D – диаметр барабана лебёдки, мм
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
5

6.

Выбор гидромотора по каталогу
Расчет рабочего объёма выполнять в системе СИ, затем
перевести полученное значение в см3/об. Далее – выбрать гидромотор
по каталогу.
q2расч
Каталог
гидромоторов
q2
q2 – рабочий объём гидромотора, см3/об;
p – рабочее давление, бар;
nmax – наибольшая частота вращения;
– КПД ( гм; об)
При выборе гидромотора необходимо проверить возможность его
использования на заданном рабочем давлении и при заданных скоростях
вращения его вала (с учетом редуктора).
После выбора гидромотора необходимо вычислить его крутящий
момент и требуемую подачу насоса (q2 и ГМ – взять из каталога):
p q2
M
ГМ
2
2023
[Нм]
Расчет гидросистемы с гидромотором
6

7.

Расчет параметров насоса
Для обеспечения необходимой скорости движения груза частота вращения
вала гидромотора (n2) должна быть:
n2 60 1000
V
i
D
[об/мин]
где: V – скорость подъёма груза, м/с;
D – диаметр барабана лебёдки, мм;
i – передаточное отношение редуктора.
Подачу насоса (расчётную) Q1, при которой обеспечивается скорость V , груза
можно определить:
расч
1
Q
q2 n2
Q2
гм
1000 об
[л/мин]
где: q2 – рабочий объём гидромотора, см3/об;
n2 – частота вращения вала гидромотора, об/мин.
гм
об
- объёмный КПД гидромотора
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
7

8.

Рабочий объём насоса
Рабочий объём насоса (q1) можно определить по необходимой величине подачи (Q2):
н
Q1расч 0 ,001 q1расч n1 об
[л/мин]
расч
1000
Q
1
q1расч
н
n1 об
где q1 – рабочий объём насоса, см3/об;
n1 – частота вращения вала насоса, об/мин;
обн ~ 0,9 – объёмный КПД насоса
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
8

9.

Расчет параметров насоса
Для расчета рабочего объёма насоса необходимо предварительно выбрать
его привод.
При выборе в качестве привода насоса асинхронного электродвигателя,
частота вращения его вала может быть:
n1 = 3000 – D об/мин
n1 = 1500 – D об/мин;
n1 = 1000 – D об/мин.
D – скольжение определяемое по каталогу электродвигателей.
Рекомендуется использовать электродвигатель с частотой вращения
вала n1 = 1500 об/мин
После выбора приводного двигателя рассчитывается рабочий объём
насоса, далее, по каталогу предприятия - изготовителя насосов выбирается
конкретный насос с учётом допустимого рабочего давления (р):
q1расч
q1
Каталог
Каталог
насосов
q1 – рабочий объём, см3/об;
р – рабочее давление, бар;
n1 – допустимая частота вращения,
об/мин
– КПД ( гм; об)
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
9

10.

Расчет мощности приводного
электродвигателя
Расчет мощности (N) приводного электродвигателя производится на
основании параметров выбранного насоса (q1) и рабочего давления (р):
p Q1
N расч
N
60 ГМ
q1 n1 об
Q1
1000
[л/мин]
N расч
Каталог
электродвигателей
2023
[кВт]
n1 – частота вращения вала (с
учётом скольжения) об/мин;
N – мощность, кВт;
р – рабочее давление, МПа;
Q1 – подача насоса, л/мин.
NЭД
Расчет гидросистемы с гидромотором
10

11.

Расчет элементов гидросистемы
А) Объём гидробака составляет 2,5…5,0 минутных подачи насоса:
V гб ( 2 ,5...5 ,0 ) Q1
[л]
В) Внутренний диаметр трубопровода, мм
Dx 4 ,6
Q
V
Q – [л/мин];
V – [м/с]
Рекомендуемая скорость потока для различных трубопроводов (V):
● напорный – 3…5 м/с;
С увеличением давления скорости
● возвратный – 2…3 м/с;
в напорной и возвратной линиях
● всасывающий – 0,7 …1,0 м/с.
можно увеличивать до верхнего
предела
С) Фильтр возвратный выбирается по тонкости фильтрации и пропускной
способности:
- при давлениях до 200 бар, тонкость фильтрации D = 25 мкм;
- при давлениях более 200 бар, тонкость фильтрации D = 10 мкм.
- пропускная способность возвратного фильтра с новым фильтроэлементом должна обеспечивать потери давления, не более 0,5 бар при
температуре t = +40°С (выбрать по графику ближайшее большее).
2023
Расчет гидросистемы с гидромотором
11

12.

Параметры гидросистемы
После выбора конкретных параметров гидроцилиндра, насоса и
электродвигателя необходимо произвести перерасчет параметров
гидросистемы.
1. Крутящий момент, развиваемый выбранным гидромомтором, Нм:
p q2 гмм 105 p q2 гмм
M2
6
2
10
2
[Нм]
2. Подача выбранного насоса, л/мин:
q1 n1 обн
Q1
1000
[л/мин]
3. Скорость подъёма, м/с:
V
2 D n2 2 D n1 q1 н м
об об
60
60
q2
4. КПД привода:
2023
[м/с]
N
общ
NЭД
Расчет гидросистемы с гидромотором
12