5. Расчет подачи насоса и его выбор

Расчетная подача насоса определяется по следующей формуле

(л/мин) ( 11 )

где Q_max – максимальный расход жидкости из рассчитанных для элементов цикла, л/мин;

Q_кд – расход жидкости через переливной клапан, л/мин

(Q_кд=3-4 л/мин). Этот расход учитывается только лишь при дроссельном регулировании скорости перемещения рабочих органов.

q_а – суммарные утечки в гидроаппаратуре q_a = q_i (л/мин), значение утечек при проектном расчете можно принимать по примерным данным, приведенным в табл. 1.

объемный КПД насоса ().

Утечки определяются для каждого аппарата, расположенного по пути движения рабочей жидкости, а затем суммируются.

Выбор насоса производится по расчетной подаче и принятому давлению p₁. Для гидросистем станков и промышленных роботов ис­пользуются пластинчатые нерегулируемые насосы типов Г12 – 2М, Г12 – 2АМ, Г12 – ЗМ, БГ12 – 2М, БГ12 – 2АМ с номинальным давлением на выходе из насоса 6,3 и 12,5 МПа, а также пластинчатые регулируемые типа Г12 – 5АМ с номинальным давлением на выходе 6,3 МПа. Основные па­раметры этих насосов приведены в [ 1 ] и приложении Б (табл Б1).

В пояснительной записке приводятся следующие параметры выбранного насоса: рабочий объем, номинальная подача, давление на выходе из насоса - номинальное и предельное, абсолютное дав­ление на входе минимальное, частота вращения, мощность, объемный и полный КПД насоса.

Таблица 1

Средние значения утечек в элементах гидросистем

Элементы гидросистемы	Значения утечек qi см3/мин
Гидроцилиндр Распределитель Клапан давления прямого действия Клапан давления непрямого действия Дроссель или регулятор потока Обратный клапан	40-80 100-150 25-100 100-300 40-60 4

Если в проектируемом гидроприводе выбран нерегулируемый насос, подача которого отличается от расчетной, определяемой по формуле (11), то действительные скорости движения рабочего органа v₁ и v₄ не будут равны заданным.

Действительная скорость быстрого подвода (при подключении поршневой полости к напорной линии) равна

(м/с) ,

Действительная скорость быстрого отвода (при подключении штоковой полости к напорной линии) равна

(м/с) ,

где Q_H – подача выбранного насоса, л/мин;

F₁ и F₂ – площади поршневой и штоковой полостей цилиндра, мм²

_О – объемный КПД выбранного насоса.

Несоответствие скоростей определяется по формулам

где – действительные скорости прямого и обратного ходов рабочего органа;

– заданные скорости этих движений.

Если действительные скорости отличаются от заданных более, чем на 20%, то в линиях гидропривода необходимо предусмотреть установку дополнительного дросселя для регулирования скоростей быстрых перемещений.

7. Расчет трубопроводов и их выбор

В гидросистемах трубопроводы подразделяются на всасываю­щие, напорные и сливные. Всасывающий трубопровод соединяет насос с баком. Трубопровод, соединяющий насос с гидродвигателем и остальными элементами гидросистемы, называется напорным. В напорном трубопроводе при выполнении цикла поддерживается рабочее давление.

Трубопровод, по которому жидкость отводится от гидродвигателей и других аппаратов в бак, называется сливным. Давление жидкости во всасывающем трубопроводе ниже атмосферного, т.е. в нем поддерживается разрежение. Давление жидкости в сливном трубопроводе близко к нулю.

При выборе размера трубопровода необходимо учитывать реко­мендацию, регламентирующую скорость U потока ра­бочей жидкости в напорных трубопроводах в зависимости от рабоче­го давления:

p, МПа	1,6	2,5	4,0	6,3	16
u, м/с, не более	1,5	2	2,5	3,2	4

Для всасывающих трубопроводов скорость потока не должна превышать 1,6 м/с, для сливных трубопроводов обычно принимают U = 2м/с. Зная величину расхода жидкости Q (л/мин) через трубопровод и рекомендуемое значение U (м/с), внутренний диаметр (мм) круглого трубопровода определяется по формуле

(мм) ( 12 )

В расчетах трубопроводов принимается условно, что максимальный расход жидкости в напорном трубопроводе может достигать величины, равной подаче насоса, т.е. Q = Q_Н Расход жидкости во всасывающем и сливном трубопроводах также равен подаче насоса.

Минимально допускаемая толщина стенки рассчитывается только для напорного трубо­провода, она зависит от максимального давления жидкости p_max и определяется по формуле

(мм), ( 13 )

где d_Т – внутренний диметр трубопровода, мм;

_вр – предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПа, (для труб, изготовленных из стали 20 _вр = 560 – 600 МПа)

К_б – коэффициент безопасности (К_б = 4 – 8).

Максимальное давление p_max (МПа) принимается равным пре­дельному давлению на выходе из насоса.

Из конструктивных соображений для всасывающих трубопроводов толщина стенки принимается в пределах 1-1,2 мм, для сливных - 1,2-1,5 мм, для напорных - 1,5 - 2 мм, но не менее расчетной, полученной по формуле ( 13 ).

В станочных гидроприводах применяют стальные бесшовные холоднодеформированные трубы из стали 20 по ГОСТ 8734-75, ос­новные размеры которых приведены в таблице 2.

Определяются расчетные наружные диаметры трубопроводов с учетом толщины стенок

где d_T – расчетные внутренние диаметры, полученные по формуле (12),  – принятые толщины стенок.

Расчетные диаметры D_P округляются до стандартных по таблице 2 и определяются действительные внутренние диаметры трубопроводов.

Таблица 2

Основные размеры (мм) стальных бесшовных холоднодеформированных труб по ГОСТ 8734-75

Наружный диаметр	Толщина стенки	Наружный диаметр	Толщина стенки	Наружный диаметр	Толщина стенки
10,11,12 13,14,15 16,17,18,19 20	0,3 – 3,5 0,3 – 4 0,3 – 5 0,3 – 6	21,22,23 24 25,26,27,28 30,32,34,35,36	0,4 – 6 0,4 – 6,5 0,4 – 7 0,4 – 8	38,40 42 45,48 50,51,53,54	0,4 – 9 1 – 9 1 – 10 1 – 12

Толщина стенки труб выбирается из ряда: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,5; 2,8; 3; 3,2; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10; 11; 12…

В пояснительной записке приводятся принятые наружные и внутренние диаметры трубопроводов, толщина их стенок и материал.