6.2. Принцип расчета объемного гидропривода

Расчет гидропривода с гидропередачей объемного типа производится аналогично расчету замкнутого трубопровода, причем гидромотор принимается за отдельное местное сопротивление с перепадом давления, равным разности давлений по обе стороны поршня (для возвратно-поступательной гидропередачи) или разности давлений на входе и выходе гидромотора (для вращательной гидропередачи).

Целью расчета является определение потребного напора, который должен быть создан насосом, и подачи Q, т.е. получение характеристики системы.

Р ассмотрим расчет гидропередачи возвратно-поступательного движения (рис. 30). Падение давления в силовом цилиндре:

∆P_ц = P₁ - P₂ . (6.1)

Его можно определить из уравнения равновесия сил, если предположить, что поршень двигается равномерно, и если учесть силы, которые приложены к штоку. Тогда:

, (6.2)

где Р – сила, действующая на шток;

P₁ и P₂ – давление перед поршнем и за ним;

D и d – диаметры поршня и штока.

Из уравнения равновесия определим P₁ - P₂ , приняв d<<D:

. (6.3)

Величина P₂ примерно равна суммарной потере давления в сливной линии. Потребное давление всей системы можно определить путем сложения перепада давления с суммарной потерей давления во всей системе:

. (6.4)

Потери напора в системе рассчитываются обычными известными методами, в зависимости от режима движения жидкости (см. раздел 3.11).

При определении гидравлических потерь следует учитывать, что расход в трубопроводе, подводящем жидкость в цилиндр, не равен расходу в трубопроводе, отводящем жидкость из цилиндра (ввиду того, что часть объема внутри цилиндра занимает шток).

Подсчитав потери напора, и, учитывая уравнение (6.3), можно определить по формуле (6.4) потребное давление (напор), которое должен развить насос для обеспечения соответствующего движения.

В гидропередаче вращательного движения насос и гидромотор имеют одинаковую конструкцию (рис. 31). Потребный напор рассчитывается следующим образом: давление, создаваемое насосом:

P₁ = P_1вых - P_1вх , (6.5)

давление, используемое гидромотором:

P₂ = P_2вх - P_2вых . (6.6)

Разность P₁ - P₂ дает суммарные потери давления в системе, т.е.:

P₁ - P₂ = (P_1вых - P_2вх) + (P_2вых - P_1вх) . (6.7)

Мощность, передаваемая объемным гидроприводом, зависит от подачи жидкости и давления, т.е.:

(кВт) . (6.8)

П ри передаче одной и той же мощности с увеличением давления уменьшается подача. Уменьшение подачи снижает скорость движения жидкости, а следовательно, и потери напора. Таким образом, увеличение давления ведет к уменьшению потерь напора.

Для компактности гидропривода употребляют трубопроводы малого диаметра, что приводит к увеличению скорости движения жидкости. Но увеличение скорости согласно уравнению Бернулли, приводит к падению давления (особенно на входе в насос), которое может стать ниже давления насыщенных паров, что приведет к увеличению вакуума, к кипению жидкости и кавитации. В результате этого нарушится нормальная работа системы, это следует учитывать при проектировании.