Пример 1.Схема с гидроцилиндром [2, c. 17-21]
1. Исходные данные:
а) для компоновки гидросхемы
- тип цикла- (1) – «БП- РХ – БО »;
-тип гидродвигателя – (А-а ) -одноштоковый гидроцилиндр;
- схема циркуляции – (А) – открытая (разомкнутая);
- способ управления циклом – (А-а) –«по пути», внешними включателями
- тип команды управления – (А) – гидравлическая;
- регулирование скорости ГЦ – (А-а) - дроссельное, посредством дросселя, устанавливаемого на входе в ГД;
б) для расчета рабочих параметров и выбора гидроаппаратуры
- нагрузка на рабочий орган (шток) - R = 25 кН;
- эффективное давление нагнетания (в гидросистеме) - рэф = 3 МПа;
- скорости движения по фазам цикла: иБП = 3,5 см/с; иРХ = 1,4 см/с;
- длины: рабочего хода lPX= 200 мм, быстрого подвода lБП = 400 мм;
- длины трубопроводов: нагнетания LН = 4 м, слива LСЛ = 6 м;
в) дополнительные условия
- тип гидрораспределителя (ГР) – золотниковый, реверсивный,3/4;
- установка фильтра – перед гидрораспределителем;
- рабочая жидкость (РЖ) – минеральное масло марки ИС-20 (плотность ρ= 880 кг/м3, вязкость ν= 0,2 см2/с );
- допустимые скорости течения РЖ в линиях: υН = 3,5 м/с, υСЛ = 2,0 м/с;
- остановку работы гидросистемы производить посредством основного гидрораспределителя – переключением в нейтральную позицию «о»;
- общий КПД гидропередачи принять ηгп = 0,8.
2. Составление принципиальной гидросхемы и описание ее работы.
1). По условиям задания составляется принципиальная гидросхема, реализующая рабочий цикл в автоматическом режиме (рис. 13).
Позиции аппаратуры управления, соответствующие фазам цикла, представлены в таблограмме:
Таблограмма
| Фазы цикла | Гидроаппараты и их позиции | |||
| Исходное положение | а | а | b | a |
| Быстрый подвод (БП) | a | a | b | a |
| Рабочий ход (РХ) | a | b | b | b |
| Реверс | b | b | a | b |
| Быстрый отвод (БО) | b | b | a | b |
2) Описание работы гидросхемы в автоматическом режиме.
На начальной стадии цикла «БП» жидкость подаётся в поршневую по-лость ГЦ 8 по трассе 1 – 4 – 9 – 8 с максимальным необходимым расходом Q max,слив РЖ происходит по трассе 8 – 4 – 13.
Автоматическое переключение на «РХ» осуществляется гидрораспределителем 9, который отжимается подвижной линейкой на штоке ГЦ и в поз. «b» перекрывает поток жидкости по обводной линии. РЖ поступает в поршневую полость через дроссель 7 по трассе 1 – 4 – 6 – 7 – 8.
При нажатии штоком в крайнем правом положении распределителя 11, тот переводится в поз. «а », после чего основной распределитель 4 переключаетсяся в поз. «b » и реализуется быстрый отвод поршня: жидкость подается по трассе 1 – 4 – 8, слив происходит по трассе 8 – 10 – 4 – 13. В крайнем левом, исходном, положении поршня перевод основного ГР 4 в поз. «b » осуществляется аппаратом 12.
Остановка поршня в любой момент времени (оператором) производится путем разгрузки гидросистемы от давления через кран управления 3, подключенный к нагнетательной линии; перевод крана в поз. «b » соединяет нагнетательную линию с гидробаком и переключает насос на слив.
Для остановки поршня в исходном положении служит кран 5, который в поз. «b » блокирует поток жидкости по линии управления к распределителю 4. Тогда, несмотря на то, что распределитель 12 открыт, основной ГР 4 не переключается в поз. «а », и поршень удерживается в крайнем левом положении.Давление возрастает, пока не срабатывает переливной предохранительный клапан 2, после чего жидкость сливается из насоса 1 в бак 13.
3. Расчет рабочих параметров и выбор гидроаппаратов
3.1. Выбор гидродвигателя (ГЦ)
1) Определение необходимого диаметра поршня ГЦ
D = 
= 
= 0,1086 м = 108,6 мм.
Принимаем стандартное значение [1, c.7] D = 110 мм.
2) Определение диаметра штока
d = 0,5 D = 55 мм;
принимаем стандартное значение [1, c.54] d = 56 мм.
Определяя длину хода штока s = 600 мм, выбираем гидроцилиндр марки ЦГ-1216 [1, c.60, табл.3.4] с параметрами D= 110мм, d= 56 мм, ход s = 640 мм, рабочее давление до 16 МПа.
3.2. Выбор насоса
1) Максимально необходимый расход РЖ (для обеспечения БП)
Qmax= uБП ∙S1 = uБП∙ 
= 0,035∙3,14∙0,112/4 = 0,000332 м3/с = 19,95 л/мин.
2) Минимально необходимое давление при рабочем ходе
р min = 4R/πD2 η м = 2,92 МПа, где ηм = 0,9– механический КПД ГЦ.
По расходу и давлению выбирается насос [1,c.33, табл. 2,11]: пластинчатый НПл 25/6,3 (ТУ2-053-1899-88) (з-д «Гидропривод», г. Елец) с параметрами: - номинальная подача 21,1 л/мин; номинальное давление р ном = 6,3МПа; полный КПД ηн = 0,78, ηон = 0,88; частота вращения п = 950 об/мин.
3.3. Выбор аппаратуры управления и регулирования
По расходу и давлению выбирается гидроаппаратура:
1) основной гидрораспределитель 4 – золотниковый, реверсивный типа В6, исполнение по схеме 64 с гидроуправлением [1, c.91, табл.4.1; с.95,табл.4.2] с условным проходом 6 мм [1, c.100, табл. 4.3]; потери давления при номинальном расходе Δ р ГР 
0,4 МПа[1, c.99, рис. 4.2, кривая 3 ].
2) переливной предохранительный клапан 2: тип Г54-32М [1, c.140,табл. 5.2] с параметрами: условный проход 10 мм, расход 35 л/мин, номинальный перепад давления Δ р = 0,2 МПа; рабочее давление р ном = 20 МПа.
3) регулятор расхода – дроссель 7ДР-12 [1, c.177, табл. 5.25] cпараметрами:условный расход 12 мм, номинальный расход 25 л/мин, потеря давления Δ р др = 0,3 МПа;
4) золотник 9 и обратный клапан 10: Г74-24 и Г51-24.
5) фильтр 1ФГМ-М с тонкостью фильтрации 25 мкм и расходом 40 л/мин [1, c.313, табл. 8.18], номинальные потери давления Δ р = 0,08 МПа.
4. Расчет трубопроводной системы
4.1. Определение диаметров трубопроводных линий
1) Диаметр трубопроводалинии нагнетания. Исходя из предельно допустимой скорости течения υ наг = 3,5 м/с, получаем d1 = 
= 10,9 мм; принимаем – ГОСТ 8734-75 [1, c.357, табл.8.41] стальную бесшовную холоднодеформированную трубу с наружным диаметром dн1 = 18 мм и толщиной стенки δ 1 = 3,5 мм.
2) Диаметр трубопровода линии слива: по допустимой скорости υсл = 2 м/с и расходу из штоковой полости Q = uБП∙S2 = 15,8 л/мин получаем:
d2 = 
сл = 12,9 мм; принимаем стандартное dн2= 20 мм, δ 2 = 3,5 мм.
4.2. Расчеты потерь давления в линиях при рабочем ходе
1) Определяем скорости потока при РХ в линиях:
- в линии нагнетания: расход при РХ равен Q1 = uPX∙S1 = 0,00013 м3/с = 7,97 л/мин; следовательно, υ1РХ = 4 Q1/πd12 = 1,65 м/с,
- в линии слива:расход слива при РХ равен Q2=иРХ∙ S2 = 0,000016 м3/c = 0,942л/мин; следовательно, υ2РХ = 4 Q2/πd22 = 0,09 м/с.
2) Устанавливаем режимы течения в трубах:
- в линии нагнетания:Re1 = υ1РХ∙d1/ν = 1,65∙0,01/0,2∙10−4 = 825, то есть режим течения в трубе ламинарный;
- в линии слива:Re2 = υ2PX∙d2/ν = 67,5, то есть течение ламинарное.
3) Определяем коэффициенты линейных потерь (Дарси) и рассчитаем потери давления в линиях:
а) коэффициенты λ:
- в линии нагнетания:λ1 = 64/Re1 = 0,077 0,08;
- в линии слива:λ2 = 64/Re2 = 0,95;
б)линейные потери (по длине трубы)
- линия нагнетания:Δ р1 = λ1ρ υ12L1/2d1 = 0,01 МПа;
- линия слива:Δ р2 = λ2ρ υ22L2/2d2 = 0,003 МПа;
в)локальные (в местных гидросопротивлениях)
линия нагнетания: - в гидрораспределителе 4:
Δ рГР = Δ р Т (Q1/QT)2 = 0,4 МПа,
где QT - табличное значение расхода из справочника[1,c.99];
- в фильтре Δ рФ = Δ рТ(Q1/QT) = 0,08 МПа;
-в дросселе Δ рДР = 0,3 МПа.
линия слива: - в гидрораспределителе Δ рГР = 0,2 МПа;
в) суммарные потери давления в линиях:
- в линии нагнетания: Δ рНАГ = Δ р1 + Δ рГР+ Δ рФ + Δ рДР = 0,01 + 0,4 + 0,08 + 0,3 = 0,79 МПа;
- в линии слива:Δ рСЛ = Δ р2 + Δ рГР = 0,003 + 0,2 = 0,203 МПа;
Общие потери давления в гидросистеме:
Δ рС = Δ р НАГ + Δ р СЛ 
1,0 МПа
5. Расчет необходимой мощности насоса и привода
5.1. Мощность насоса
Вначале определяется необходимое давление насоса с учетом нагрузки R и потерь давления в гидросистеме:
рН = рR+ Δ рС= р min + Δ рс = 2,92 + 1,0 = 3,92 МПа.
Отсюда мощность насоса при РХ определится как
РН = рН ∙QН = 3,92∙106 ∙0,000377= 1479Вт ≈ 1,48 кВт,
где подача насоса QН = Qmax/ ηoн = 0,000332/0,88 = 0,000377 м3/с.
5.2. Мощность привода
РПР = РН / ηн = 1,479/0,78 = 1,896 кВт 
1,9 кВт.
Или, с учетом необходимого резерва мощности (Крез = 1,25), получаем
РПР о= 1.25 РПР = 2,37 кВт ≈ 2,5 кВт.
Давление настройки предохранительного переливного клапана 2 принимаем, исходя из давления р н, равным
р кл =р max =4 МПа.
Гидроуправление основным гидрораспределителем 4 осуществляется золотниками 11 и 12 типа Г74-24; для блокировки гидропривода оператором машины в любом положении (например, при потере давления в системе) используется пробочный кран 5 типа П6.
6. Построение характеристики гидросистемы и определение режима работы
Уравнение характеристики гидросистемы записывается в виде
рс = рэфф + КсQ2,
где рэфф – давление насоса, необходимое для преодоления нагрузки R без учета потерь в линиях и гидроаппаратуре, т.е. рmin= 2,92 МПа(п.3.2);
Кс - общий коэффициент сопротивления системы, учитывающий местные и линейные потери давления; его находят из соотношения:Δ рс = Кс ∙Q12, то есть
Kc= Δ pc/Q1 2= 1,0/400 = 0,0025 МПа/(л/мин)2.
Р, МПа Заносим данные расчетов в таблицу:
| Q1, л/мин | ||||
| Δ рс, МПа | 0,0625 | 0,25 | 0,56 | 1,0 |
| А |
Строим кривую характеристики сети
p c = f (Q 2)
| Q, л/мин Q, л/мин |
р с
Рис.14
Пример 2. Гидросистема с рычажно-поршневым ПГД (рис. 12- а)
1. Исходные данные:
а) для компоновки схемы
- рабочий цикл: «РХ – БО»;
- тип гидродвигателя: поворотный, рычажно-поршневой;
- схема циркуляции: замкнутая;
- управление циклом: «по пути » и «по давлению»(объемно-машинное, насосом);
- тип команды управления: электромагнитная;
б) для расчета рабочих параметров и выбора гидроаппаратуры
- необходимый крутящий момент на выходе: Мкр = 110 кН∙м;
- длина рычага: rP = 350 мм;
- угол поворота: φ = 60о;
- эффективное давление нагнетания: рэф = 32 МПа;
- длительность: рабочего хода tPX = 6 cек, быстрого отвода tБО = 1,5 сек;
- длина трубопроводных линий: LH= 4 м, LСЛ = 4,5 м.
в) дополнительные условия:
- допустимые скорости течения РЖ в линиях: υн = 3,0 м/с, υсл = 2,0 м/с;
- гидроторможение поршня при БО: посредством регулируемого внутреннего гидродемпфера;
- установка фильтра: на сливной линии;
- гидрораспределитель: 3/4 с закрытым центром, золотникового типа;
- жидкость(РЖ): минеральное масло ИГП-18:ν = 0,18 см2/с, ρ = 880 кг/м3;
- общий КПД гидропередачи принятьηГП = 0,8;КПД гидроцилиндраравенηГЦ = 0,85;
- остановка гидросистемы: отключением электромагнитов ГР;
- защита гидросистемы: посредством предохранительного клапана у насоса с переливом в гидробак (открытого типа);
2. Принципиальная схема гидропривода и описание ее работы
Принципиальная схема ОГП приведена на рис. 15.
Установка функционирует следующим образом. При РХ гидрораспределитель 4 находится в позиции «а » (включение электромагнита Э1 производится концевым выключателем ВК1 ), масло поступает в поршневую полость гидроцилиндра 5 с рабочей подачей насоса 2, обеспечивающей скорость рабочего хода иРХ и поворот рычага 6. РЖ поступает по трассе 2 – 4 – 5, слив происходит по трассе 5 – 4 – 9 – 2. При БО происходит реверс движения поршня, он перемещается со скоростью иБО примаксимальной подаче насоса; в конце хода осуществляется гидроторможение (БО реализуется при нахождении ГР в поз. «b », в которую его переводит ВК2 ).После включения ВК1 цикл повторяется. Остановка гидросистемы производится отключением питания электромагнитов.
БОРХ
6
5 М КР
D
BK1 BK2
a o b 7 8
| М |
4 9
3
2
1
Рис.15. Гидросхема с рычажно-поршневым ПГД
3. Расчет рабочих параметров и выбор гидроаппаратуры
3.1. Выбор гидроцилиндра
1) Необходимое усилие на штоке Fш
Fш = M/rp∙ ηГЦ = 110∙103/0,35∙0,85 =370∙103 Н.
2) Необходимый диаметр поршня D
D = 
= 0,121 м = 121 мм.
Принимаем гидроцилиндр марки ЦГП-1213-32 с размерами (D/d/s):125/80/360 [1,c.61, табл. 3.4].
3.2. Выбор насоса
1) Необходимая подача насоса.По скорости быстрого отвода, определяемой из заданного времени и длины хода поршня иБО =s/tБО = 0,35/1,5 = 0,233 м/с, находим необходимую минимальную подачу насоса, приняв объёмный КПД цилиндра ηоц= 0,98:
Q H = uБО ∙S2∙ ηoц = uБО ∙π(D2- d2)/ 4∙ηоц = 0,233∙3,14(0,1252 – 0,082)/4∙0,98 =0,00172 м3/с = 103,25 л/мин.
По подаче и давлению выбираем насос РНАIД 125/35 с QH= 170 л/минс регулятором давления с управлением от собственного потока [1, c.26, табл.2.5], ηон = 0,95; ηн = 0,88.
3.3. Выбор гидрораспределителя, фильтра и переливного клапана
По расходу циркуляции, равному Q H,выбираем:
- гидрораспределитель4 марки 32-В-ЕХ-16-14-В22-М с расходом QГР = 180 л/мин[1, c. 116-117, табл. 4.9] cэлектрогидравлическим управлением; потери давления Δ рГР= 0,4 МПа;
- фильтр 9 – всасывающий – типа FST-FS300 с номинальным расходом фильтрации Q ф= 200 л/мин [1, c.305, табл. 8.11], Δ р ф = 0,07 МПа;
- переливной клапан 3 – марка МКПВ с условным проходом 20 мм, номинальным расходом Q кл = 160 л/мин и давлением настройки р ном = 32 МПа, изменение давления настройки при изменении расхода от номинального до минимального не более 2 МПа [1, c.147, табл.5.7], монтаж ПК - трубный.
4. Расчет трубопроводной системы
4.1. Расчет параметров гидросистемы при РХ:
1) расходы рабочей жидкости в линиях:
- нагнетанияQ1 = uPX∙S1 = 0,058∙0,0122= 0,00071 м3/с =42,7л/мин,
где S1 = πD2/4 = 3,14∙0,1252/4 =0,0122 м2; и РХ = s/t PX = 0,35/6 = 0,058 м/с;
- сливаQ2 = uPX∙S2 = 0,058∙0,0072 = 0,00042 м3/с = 25,1 л/мин.
2) необходимые диаметры труб:
- линии нагнетания: d1 = 
= 0,0173 м = 17,3 мм принимаем стандартное значение [1, c.357, табл. 8.41] для стальной бесшовной холоднодеформированной трубы по ГОСТ 8734-75 – наружный диаметр dн1 = 28 мм и толщина стенки s= 5,2 мм;
- линии слива: d2 = 
= 0,0163 м = 16,3 мм; принимаем стандартное значение dн2 = 28 мми толщина стенки s = 5,2 мм.
4.2. Определение потерь давления в системе
Применив алгоритм расчета, описанный в примере 1, получим:
- потери давления в линии нагнетания Δ р наг = 0,77 МПа
- потери давления в сливной линии Δ р сл = 0,23 МПа
- общие: Δ р = 1 МПа.
5. Расчет необходимой мощности насоса и привода
РН = (р эф + Δ р общ )∙Qн = (32 + 1,0)∙0,00071 = 23,43 кВт.
РПРо = РН/ηн = 23,43/0,88 = 26,625 кВт,
или с учетом коэффициента резерва Крез = 1,3получаем РПР = 3,46 кВт.
Составим таблограмму рабочего цикла:
| Фазы цикла | Позиции гидроаппаратов | ||
| Рабочий ход (РХ) | а | вкл | - |
| Быстрый отвод (БО) | b | - | вкл |
| Остановка поршня | о | - | - |