Тема 24. Расчет мощности и подачи насосов

Мощность привода нерегулируемого насоса определя­ют по формулам:

для привода гидроцилиндров –

Вт, (42)

для привода гидромоторов –

Вт, (43)

где z - число одновременно включаемых гидроцилинд­ров и гидромоторов; Т - усилие на штоке гидроцилиндра, Н; - скорость поршня, м/с; М_м - крутящий момент на валу гидромотора, Н · м; - угловая скорость вала гидромотора, с^-1; - число оборотов вала гидро­мотора, об/мин; , , - гидромеханические КПД насоса, гидроцилиндра и гидромотора соответствен­но.

Если в гидроприводе несколько гидроцилиндров, то мощность привода насоса находят по сумме мощностей наибольшего количества одновременно работающих гид­родвигателей:

, Вт, (44)

где и - мощность привода гидроцилиндров и гидромоторов соответственно.

При питании гидродвигателей от нескольких автономных насосов, подающих жидкость в одну напорную линию, мощность привода определяется так же, как и для одного насоса, а затем пропорционально их подачам рассчитывается для каждого отдельного насоса. В случае двух- или трехпоточной гидросистемы с насосами, обеспечива­ющими функционирование разных групп гидродвигателей, расчет мощности привода каждого насоса произво­дится отдельно. Если известна требуемая подача насоса, необходимая для обеспечения заданной скорости поршня гидроцилиндра или вала гидромотора, то мощность при­вода нерегулируемого насоса определяют по формуле:

, Вт, (45)

где Р_ном - номинальное давление, Па; Q_н - подача на­соса, м³/с.

В формулах (42), (43) и (45) значения Т и М_м получают силовым расчетом рабочего оборудования гидрофицированной машины или задаются преподавателем-руководителем проекта. Параметры v_П и определяют кинематическим расчетом или так же даются в задании на проектирование. Значения КПД насосов выбирают из их технических характеристик (см. параграф 4.1), КПД цилиндров можно выбирать по следующим рекомендациям:

при Р_ном = 32 МПа = 0,98; при Р_ном = 25 МПа = 0,97; Р_ном = 20 МПа, = 0,96; Р_ном = 16 МПа, = 0,95; Р_ном = 14 МПа, = 0,94; Р_ном = 10 МПа, = 0,93.

Мощность привода регулируемых насосов определяют по тем же формулам, но полученный результат необходимо разделить на диапазон регулирования подачи насосов (п'), который для отечественных насосов можно принимать равным 1,8 - 2,4 [7].

Зная мощность привода, можно рассчитать требуемую подачу насосов:

, м³/c. (46)

Если в проекте выполняется модернизация гидропри­вода машины, то известны диаметры гидроцилиндров. В этом случае подачу насоса можно определить из уравне­ния неразрывности потока жидкости:

, м³/с, (47)

где S_П - площадь поперечного сечения поршневой по­лости гидроцилиндра, м²; - скорость перемещения пор­шня, м/с; D_П - диаметр поршня, м.

По известной подаче и выбираемому из технических характеристик рабочему объему насоса определяем число оборотов вала:

, об/с, (48)

где z - число насосов, подающих поток жидкости в одну гидролинию; q_H - рабочий объем насоса, см³/об; - объемный КПД насоса.

Следует помнить, что расчетное число оборотов вала насоса должно находиться как можно ближе к номинально­му числу, указанному в технических характеристиках (см. п. 4.1.). В этом случае его режим работы будет оптималь­ным. Из этих же таблиц выбирают рабочий объем и объ­емный КПД насоса. Если в результате расчета число обо­ротов вала оказалось выше или ниже рекомендованных техническими характеристиками, то расчет повторяют, изменив число насосов или рабочий объем. В реальном проектировании конструктор при невозможности добиться хорошей сходимости расчетного числа оборотов с номи­нальным, изменяет исходные данные проекта. В учебном проектировании допускается отклонение расчетного чис­ла оборотов от номинального на 10%.

В случае, когда насос пристыковывается через муфту к валу двигателя внутреннего сгорания (а не к коробке от­бора мощности и т. п.), обороты насоса принимаются рав­ными номинальным оборотам двигателя. Тогда формула (48) решается относительно рабочего объема насоса q_H. А предварительные исходные данные проекта конструктор уточняет после окончательного выбора марки насоса.

При выборе числа и типа насосов необходимо помнить следующие практические рекомендации. Если расчет по­казывает необходимость применения двух и более насо­сов, то с целью унификации целесообразно использовать один тип и даже одну марку насосов. А тройники для сли­яния двух или трех потоков жидкости надо проектировать с большим радиусом закругления.

Применение более двух насосов, питающих одну на­порную гидролинию, не рекомендуется по следующим соображениям:

- появляется необходимость введения дополнитель­ного вала в коробку отбора мощности;

- гидросистема становится более разветвленной, что приводит к дополнительным потерям давления в трубоп­роводах;

- при слиянии потоков жидкости увеличиваются виб­рации и шум в гидросистеме.

Тип насоса выбирается на основе опыта проектирова­ния и эксплуатации аналогичных машин и зависит от ре­жима работы гидропривода. В гидросистемах легкого и среднего режимов работы целесообразно применять шес­теренные насосы, а для тяжелого и весьма тяжелого - аксиально-поршневые.

Следует помнить, что шестеренные насосы при одина­ковой вязкости жидкости имеют больший объемный КПД при низких температурах и меньший при высоких темпе­ратурах, чем аксиально-поршневые насосы.