Гидростанция . Чертежи, расчеты и 3D-модели

1. Бак
2. Насос
3. Фильтр напорный
4. Фильтр всасывающий
5. Фильтр сливной
6. Предохранительный клапан
7. Гидрораспределитель

И так, с чего начать проектирование гидростанции, конечно с расчета основных параметров и подбора комплектующих.

В начале необходимо определится какое же усилие развиваемое штоком  гидроцилиндра нам необходима.

Допустим нам необходимо чтобы усилие выдвижения шток  гидроцилиндра бало ровно 15т или 15000 кг. т.е F=15000 кгс

Насос

Гидравлические насосы являются силовыми элементами гидропривода, преобразующими механическую энергию вращения приводного вала в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости, которая подается по трубопроводам к гидродвигателям. Наиболее распространенный тип насосного агрегата для нагнетания гидравлической жидкости в систему изготавливается на базе шестеренного насоса. Диапазон рабочих давлений от 2 до 310 бар, производительности от 0,5 до 100 л/мин (стандартная линейка насосов) и выше 100 л/мин. вплоть до 5000 л/мин. (поставляются под заказ). Подобные решения широко применяются в мобильной и индустриальной технике. Следующий тип насосных агрегатов – с пластинчатыми насосами. Данный тип насосов обеспечивает более равномерную подачу в сравнении с шестеренными насосами и большую производительность. Диапазон рабочих давлений несколько ниже и редко превышает 160 бар (импортной промышленностью выпускаются насосы на 210 и более бар). Пластинчатые насосы могут выпускаться одно- и двухпоточными, с фиксированной и регулируемой производительностью, а также сквозным валом для установки дополнительного насоса, например, шестеренного. Данный тип насосов распространен в станкостроении и гидроприводах широкого круга применения. Насосные агрегаты с аксиально-поршневыми насосами отличаются компактностью и вытекающей из этого минимальной массой. За счет использования рабочих органов, обладающих небольшими радиальными размерами и, следовательно, сравнительно малым моментом инерции, в таких машинах реализуется возможность быстрого регулирования частоты вращения. Помимо этого, к преимуществам аксиально-поршневых насосов относится способность к функционированию при высоком давлении (до 400 бар) и высокие значения коэффициента полезного действия (до 95%). Среди недостатков машин этого типа следует отметить солидную стоимость, сложность конструкции, а также существенную пульсацию подачи. Аксиально-поршневые насосы получили наиболее широкое применение в гидроприводах машин, работающих в средних и тяжелых режимах внешних нагрузок с большой частотой включения. Возможно изготовление агрегатов с 2-3 поточными насосами приводимыми в движение одним электродвигателем, что позволяет уменьшить габариты системы и использовать различные комбинации производительности и давления при решении широкого круга задач.

В нашей гидросистемы мы будем использовать один из самых распространенных и дешевых насосов НШ

Максимальное давление на выходе насосов НШ -21 МПа, т.е Р=21 МПа

Воспользуемся калькулятором Расчета силы и давления гидро системы

Вводя значения диаметра, поршня подбираем диаметр чтобы усилие примерно получилось ,как нам необходимо, F=15000 кгс.

Получили Диаметр поршня, d=100 мм.

Допустим в качестве рабочего органы мы будем использовать гидроцилиндр передней навески Т-150 ГЦ 100.50.250.560

Гидроцилиндр передней навески трактора Т-150  ГЦ 100.50.250.560

Поршневой гидроцилиндр

Гидроцилиндр двухстороннего действия

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100 мм

Диаметр штока 50 мм

Ход поршня 250 мм

Межосевое расстояние 560 мм

Гидроцилиндр  ГЦ100.50.250.560 предназначен для управления передней навески трактора Т-150.

Устанавливается на трактора ХТЗ.

Рассчитаем объем поршневой полости при помощи калькулятора

Объем  поршневой полости = 1.96 л

Т.е для того чтобы выдвинуть шток данного гидроцилиндра нам необходимо «влить»  в поршневую полость 2 литра масла.

Теперь выбираем насос исходя из номинальной подачи л/мин.

Выберем насос НШ-10 он имеет номинальную подачу 21 л/мин. Т.е чтобы выдвинуть поршень (заполнить поршневую полость) нужно время равное примерно 6 сек.

Если нас устраивает данная производительность насоса, то выбираем дынный насос НШ-10.

Далее выберем электродвигатель для насоса

А мы воспользуемся калькулятором для расчета мощности электропривода насоса:

Минимальное необходимая мощность приводного двигателя -8.6 кВт , выбираем ближайшее значение и принимаем 7.5 кВт.

Исходя из полученной мощности 7.5 кВт и частоты вращения 3000 об/мин выбираем электродвигатель АИР112М2

Так же из расчета на калькуляторе выбираем  объем рабочего бака- 63 л.

Еще один вариант расчета объема бака — (минутная подача насоса) * 3 (или на 4, если плохие условия охлаждения).

21 л/мин х3 =63 литра объем бака.

Бак

Гидравлический бак служит для хранения циркулирующей в гидросистеме рабочей жидкости, выделения из нее воздуха и частичного охлаждения. При проектирования бака должны быть обеспечены нормальные условия всасывания и деаэрации рабочей жидкости. Размеры и форма бака тесно связаны с температурным режимом в гидроприводе, поскольку через стенки бака в окружающую среду передается некоторая часть тепловой энергии, выделяемой в процессе функционирования гидросистемы. В процессе производства все баки подвергаются обязательной проверке на герметичность и последующей окраске с использованием специальных технологий и материалов, стойких к горячему маслу. Для контроля уровня жидкости в гидробаке имеется визуальный индикатор уровня. Слив жидкости осуществляется через сливное отверстие или кран, расположенные в нижней части гидравлического бака. Нами разработаны гидравлические баки различных конструкций и типоразмеров, ознакомиться с которыми Вы можете в соответствующем разделе каталога.

Далее собираем   выбранные насос и электродвигатель через втулочную-пальцевую муфту.

Собираем насос, крышку бака и бак.

Предохранительный перепускной клапан

Предохранительный клапан предназначен для защиты от механического разрушения оборудования гидросистемы и трубопроводов избыточным давлением сверх установленного, путём автоматического слива избытка рабочей жидкости в бак. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса жидкости при восстановлении рабочего давления.

Клапаны выбираются по номинальному расходу и давлению.

Скачать 3D-модели клапанов предохранительных

Выбираем предохранительный перепускной клапан RM2-W5/31N

т.к номинальный расход -21 л/мин, давление насоса 21 мПа=210 бар.

Гидрораспределитель

Гидрораспределители применяются для изменения направления или пуска и остановки рабочей жидкости в гидравлических системах с возможностью изменения направления движения приемника, чаще всего поршня гидроцилиндра либо гидромотора. Современные гидрораспределители изготавливаются с ручным, электромагнитным, а кроме этого и с пневматическим и гидравлическим управлением с условным проходом 6, 8, 10, 16, 20 и 32 мм. Наибольшее распространение в гидросистемах получили золотниковые гидрораспределители благодаря простоте их изготовления, компактности и высокой надёжности в работе. Они применяются при весьма высоких значениях давления (до 350 бар) и значительных расходах (до 1100 л/мин).

Система фильтрации

Одной из основных причин неполадок в системах гидропривода является заклинивание подвижных элементов или их износ, который приводит к повышению потерь энергии и снижению рабочих характеристик. Частицы и микрочастицы находящиеся в жидкости вызывают этот износ. Свободно циркулируя по системе, микрочастицы приводят к абразивному износу в парах трения. Чем сложнее гидравлическое оборудование, тем больший ущерб принесут загрязнения в рабочей жидкости. Фильтры устраняют из рабочей жидкости частицы и микрочастицы, сохраняя тем самым высокий КПД и длительную работоспособность системы. Выбор количества фильтров и их характеристик зависит от типа сборки и подлежащих защите ее элементов:

• для стандартных гидравлических систем необходимая тонкость фильтрации составляет 25 мкм;
• для систем, в состав которых входят пропорциональные распределители необходимая тонкость фильтрации составляет 10 мкм.

Фильтры могут быть установлены:

• на всасывании
• на сливе
• в напорной линии.

Рекомендуется устанавливать фильтры таким образом, чтобы они были доступны для периодической очистки. Такая очистка может проводиться еженедельно. Также рекомендуется снабжать фильтры визуальным или электрическим индикатором загрязненности для облегчения контроля.