Проектирование гидропривода поперечной подачи токарного станка

 Рисунок 4. Схема компоновки гидрооборудования

    Расчет  потерь необходим для настройки  предохранительных клапанов рабочего и холостого хода. На рабочем ходу расчет ведется для максимальной рабочей скорости 0,0133 м/с (расход 2,62´10^-5м³/с=1,57 л/мин). Рассчитывается отдельно нагнетательная и сливная ветви гидропривода – определяются потери давления Dp_н и Dp_с соответственно.

          Dp_н= Dp_{н l}+ Dp_{н м}+ Dp_{н а}  (,

          Dp_с= Dp_{с l}+ Dp_{с м}+ Dp_{с а}  (,  
где Dp_{н l}, Dp_с - потери по длине; 
Dp_{н м}, Dp_{с м} – потери в местных сопротивлениях; 
Dp_{н а l}, Dp_{с а} – потери в аппаратах.

1. Рабочий ход

          Рисунок 5. Расчетная схема привода для рабочего хода

    Рассмотрим  нагнетательную ветвь. Потери по длине Dp_н1 определяются максимальным расходом рабочего хода Q_pmax=2,62´10^-5м³/с=1,57 л/мин и общей длиной нагнетательной магистрали

          L_н=L₀+ L₁+ L₂+ L₃+ L₄+ L_р (, 
где L₀=80+242=322 мм – длина трубопровода от гидростанции; 
L₁=194 мм; L₂=30 мм; L₃=15 мм; L₄=36,6 мм – длины каналов в гидропанели; 
L_р=-2000 мм  -  длина гибкого рукава.

          L_н=322+194+30+15+36,6+2000=2598 мм

    Определим характер течения в трубопроводе

          Re=21,2´10³Q/(nd) (, 
где n=35 сСт – кинематическая вязкость масла И-40А;  
Q=1,57 л/мин - расход; 
d=10 мм – диаметр отверстия.

          Re=21,2´10³´1,57/(35´10)=95<2´10³ 
что соответствует ламинарному течению.

    При ламинарном течении потери по длине определяются по формуле [1, c. 25]

          Dp_{н 1}=8´n´Q´L/d⁴ (, 
где L=2,598 м – длина трубопровода.

          Dp_{н 1}=8´35´1,57´2,598/10⁴=0,114 кг/мм²=1,14 МПа

    Потери  в местных сопротивлениях определяются по суммарному коэффициенту x местных сопротивлений.

          Dp_{н м}=2,1´x´Q²/d⁴ (, 
где x - коэффициент сопротивления.

    Учитывая, что x_{штуцера}=0,15, x_{поворота}=2

          x=0,15´4+2´3=6,6

          Dp_{н м}=2,1´6,6´1,57²/10⁴=0,0031 кг/мм²=0,031 МПа

    Потери  в аппаратах на напорной ветви включают только потери в распределителе Р1. Потери определяются квадратичной интерполяцией

          Dp_{н а}=Dp(Q_рmax/Q)² (, 
где Q=33 л/мин – номинальный расход на распределителе; 
Dp=0,2 МПа – потери при номинальном расходе; 
Q_рmax=1,57 л/мин – значение расхода на рабочем ходу.

          Dp_{н а}=0,2´(1,57/33)²=0,0004 МПа

    Окончательно, потери на напорной ветви

          Dp_н =1,14+0,031+0,0004=1,17 МПа 

    Рассмотрим  сливную ветвь. Общая длина сливной  магистрали

          L_с=L_р+ L₅+L₆+ L₇+ L₈+ L₉ + L₁₀+ L₁₁+ L₁₂+ L₁₃+ L₁₄+ L₁₅+ L (, 
где L₅=36,6 мм, L₆=30 мм, L₇=30 мм, L₈=62,8 мм, L₉=30 мм, L₁₀=15 мм, L₁₁=25,4 мм, L₁₂=99,6 мм, L₁₃=15 мм, L₁₄=15 мм, L₁₅=78мм, 
L=322 мм – длина трубопровода от гидростанции.

          L_с= 2000+36,6+30+30+62,8+30+15+25,4+99,6+15+15+78+322=2759 мм=2,759 м

    Потери  по длине 

          Dp_{с 1}=8´35´1,57´2,759/10⁴=0,121  кг/мм²=1,21 МПа

    Коэффициент сопротивления на сливной ветви

          x=4´0,15+8´2=16,6

    Местные потери

          Dp_{с м}=2,1´16,6´1,57²/10⁴=0,0078 кг/мм²=0,078 МПа

    Потери  в аппаратах складываются из потерь на двух распределителях и регуляторе скорости. При номинальном расходе Q=33 л/мин для распределителей и Q=25 л/мин для регулятора скорости аппараты имеют следующие потери:

    распределитель  ВЕ10 64А 41/ В220-50 Н ГОСТ 24679-81 Dp₁=0,2 МПа;

    распределитель  ВЕ10 573 41/ В220-50 Н ГОСТ 24679-81 Dp₂=0,2 МПа;

    регулятор расхода ПГ55-22 Dp₃=0,2 МПа.

    Потери  при фактическом рабочем расходе  составляют

          Dp_{с а}=S(Dp₃´(Q_рmsx/Q_i)²) (,

          Dp_{с а}=0,2´(1,57/33)²+0,2´(1,57/33)²+0,2´(1,57/25)²=0,0017 МПа

    Окончательно, потери на сливной ветви

          Dp_с =1,21 +0,078+0,0017=1,29 МПа

    По  результатам расчета данного  пункта определяется величина давления в гидросистеме

          p_{р. кл}=p_p+Dp_н +Dp_с´F'/F (

          p_{р. кл}=4,05+1,17+1,29´0,00147/0,00196=6,19 МПа

2. Быстро  вперед

      

          Рисунок 6. Расчетная схема привода для режима «быстро вперед»

    Рассмотрим  нагнетательную ветвь. Расчеты пункта 5.2 в этой части будут отличаться от расчетов предыдущего пункта только значением расхода Qx=6,54´10^-5м³/с =3,92 л/мин. Длина трубопроводов напорной ветви остается такой же: L_н=2598 мм

    Определим характер течения в трубопроводе

          Re=21,2´10³´3,92/(35´10)=237,4<2´10³ 
что соответствует ламинарному течению.

    При ламинарном течении потери по длине

          Dp_{н 1}=8´35´3,92´2,598/10⁴=0,285 кг/мм²=2,85 МПа

    Местные потери при коэффициенте сопротивления x=6,6

          Dp_{н м}=2,1´6,6´3,92²/10⁴=0,0213 кг/мм²=0,213 МПа

    Потери  в аппаратах на напорной ветви 

          Dp_{н а}=0,2´(3,92/33)²=0,0028 МПа

    Окончательно, потери на напорной ветви

          Dp_н =2,85+0,213 +0,0028=3,07 МПа 

    Рассмотрим  сливную ветвь. Общая длина сливной  магистрали

          L_с=L_р+ L₅+L₆+ L₇+ L₈+ L₉ + L₁₀+ L₁₁+L 
где L₅=36,6 мм, L₆=30 мм, L₇=30 мм, L₈=62,8 мм, L₉=30 мм, L₁₀=15 мм, L₁₁=142,6 мм,  
L=322 мм – длина трубопровода от гидростанции.

          L_с= 2000+36,6+30+30+62,8+30+15+142,6+322=2669 мм=2,669 м

    Потери  по длине 

          Dp_{с 1}=8´35´2,669´3,92/10⁴=0,293 кг/мм²=2,93 МПа

    Коэффициент сопротивления на сливной ветви

          x=4´0,15+5´2=10,6

    Местные потери

          Dp_{с м}=2,1´10,6´3,92²/10⁴=0,0034 кг/мм²=0,034 МПа

    Потери  в аппаратах складываются из потерь на двух распределителях. При номинальном  расходе Q=33 л/мин для распределителей аппараты имеют потери:

    распределитель  ВЕ10 64А 41/ В220-50 Н ГОСТ 24679-81 Dp₁=0,2 МПа;

    распределитель ВЕ10 573 41/ В220-50 Н ГОСТ 24679-81 Dp₂=0,2 МПа;

    Потери  при фактическом рабочем расходе  составляют

          Dp_{с а}=0,2´(3,92/33)²+0,2´(3,92/33)²=0,0056 МПа

    Окончательно, потери на сливной ветви

          Dp_с =2,93+0,034+0,0056=2,97 МПа 

    Давление  в гидросистеме на данном режиме

          p_{х кл}=p_х+Dp_н +Dp_с´F'/F (

          p_{р. кл}=0,99+3,07+2,97´0,00147/0,00196=6,29 МПа

3. Обратный  ход

      

          Рисунок 7. Расчетная схема привода для режима «обратный ход»

    Рассмотрим нагнетательную ветвь. Обратный ход обеспечивает расход Qx'=4,85´10⁵м³/с=2,91 л/мин.

    Длина трубопроводов напорной ветви