Гидравлический привод кольцевого затвора гидроагрегата

Из-за некоторого рассогласования скоростей движения штоков гидроцилиндров поршень одного из них может достигнуть крайнего верхнего положения и нажмёт на соответствующий нажимной клапан КН1, КН2, КН5, КН6, КН9, КН10 раньше других. В этом случае рабочая жидкость, поступающая от МНУ к такому цилиндру, так же будет через соответствующий нажимной клапан сливаться в бак.

Опускание кольцевого затвора осуществляется следующим  образом. Распределитель Р3 переключают  в среднее положение, и расход рабочей жидкости, проходящий через  него от МНУ, запирается, в результате чего

разблокируются распределители двухсекционные с гидравлическим управлением Р5-Р10 и поршни гидроцилиндров начинают перемещаться вниз, вытесняя рабочую жидкость из нижних полостей соответствующих гидроцилиндров, которая начинает поступать через двухсекционные распределители, настроенные дросселя Др2, Др3, Др4, Др5, Др6, Др7 и обратные клапаны КО2, КО4, КО6, КО8, КО10, КО12. в верхнюю полость дозатора. Поршень дозатора начинает движение вниз и жидкость, вытесняемая из нижней полости дозатора через соответствующие делители – сумматоры потока ДСП1, ДСП2, ДСП3 и дроссель Др1, поступает к распределителю р3 и попадает в бак.

После того как  поршень дозатора достигает нижнего положения, осуществляется прямой расход в бак через полость дозатора и обратные клапаны КО13, КО15, КО17, КО19, КО21, КО23.

При достижении поршнями гидроцилиндров нижнего положения, они нажимают на соответствующие нажимные клапаны КН3, КН4, КН7, КН8, КН11, КН12 и жидкость сливается через них в бак. После чего распределитель Р3 переводят в крайне левое положение, в результате расход поступает на распределители двухсекционные с гидравлическим управлением , Р5, Р6, Р7, Р8, Р9, Р10. в результате чего рабочая жидкость запирается.

Распределители  с ручным управлением  Р1, Р2, Р4 используются в аварийных ситуациях. Если распределитель Р3 выведен из строя или отсутствует электроэнергия, необходимая для его работы, то  распределители Р1, Р2, скреплённые жёсткой связью, переводятся в левое положение и управление гидроприводом осуществляется при помощи распределителя Р4 аналогичным способом, которым осуществляется управление при помощи распределителя Р3.

 

 

 

2.4 Расчет параметров гидропривода и выбор гидроагрегатов

 

Рассчитаем основные параметры  гидропривода устройства подъёма кольцевого затвора, исходя из данных заданных в  техническом задании:

 

 m_з = 120500 кг – масса кольцевого затвора,

 m_з = 121000 кг – масса кольцевого затвора используемая а расчетах,

 n_гц = 3 – количество гидроцилиндров,

   =   25 мм/c – скорость подъёма/опускания затвора,

   p_мну = 6,3 МПа – давление маслонапорной установки,

  p_р = 4,5 МПа – рабочее давление в гидроцилиндрах,  

  

 Нагрузка, действующая на гидроцилиндры при подъёме кольцевого затвора, в общем случае, определяется весом затвора:

R = m_з · g

где:

- ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²).

 

В виду возможной неравномерности  усилий на штоках цилиндров, которая возникает  вследствие воздействия гидродинамических сил и сил трения на кольцевой затвор, введем запас по нагрузке. Запас по нагрузке в расчете на  один цилиндр равен 50% от номинальной нагрузки на этот цилиндр.

 

С учетом принятого запаса определим суммарную нагрузку, действующую на штока гидроцилиндров.

 

 

R_Σ = (m_з · g + · 0,5 ) / ɳ_мех  

где:

ɳ_мех  – гидродинамический КПД гидроцилиндра, который находится в диапазоне 0,9..0,95;

принимаем гидромеханический КПД гидроцилиндров равным 0,9.

 

R_Σ = (m_з · g + · 0,5 ) / 0,9

R_Σ = (121000·9,81+ · 0,5)/0,9 =1538,7кН

Принимаем суммарную нагрузку действующую на гидроцилиндры равной 1550кН.

 

Определим силу развиваемую гидроцилиндрами.

 F_гц = p_р · A_гц · n_гц       (*)

где:                                                     

A_гц - полезная площадь одного гидроцилиндра

 

Поскольку сила развиваемая гидроцилиндрами должна быть больше или равна суммарной нагрузке, то приравняем эти две величины.

 

 F_гц = R_Σ

 

Из выражения ( *) определим A_гц :  

 

 

Полезная площадь гидроцилиндра  также определяется формулой:

       (**)

где:                                                           

D – диаметр поршня;

d – диаметр штока;

Из конструктивных соображений  принимаем  (***). Тогда получаем:

A_гц=0,6594D²

Откуда диаметр поршня равен:

С учетом выражения ( **) получаем:

Согласно ГОСТ 6540-68 ''Гидроцилиндры  и пневмоцилиндры. Ряд основных параметров'' выбираем диаметр поршня.

Диаметр поршня равный D=450мм.

Тогда из выражения ( ***) диаметр штока равен:

d = 0,4D = 0,4· 450 = 180мм

Принимаем данный диаметр штока, т.к он находится в доп. ряду стандартных диаметров штоков гидро и пневмоцилиндров.

Далее определим расход поступающий в один гидроцилиндр при заданной скорости V = 25 мм/c по формуле

 

Q_гц = A_гц·V

Полезную площадь гидроцилиндра  определим из выражения (**):

 

Следовательно, расход поступающий в один гидроцилиндр равен

Q_гц = 0,134 · 0,025 = 3,35·10^-3 м³/с

Q_гц = 60 · 1000 · 3,35·10^-3 = 201 л/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Подбор аппаратов начнём с выбора распределителей Р1, Р2. Каждый распределитель выбираем из условия того, что он может пропускать расход поступающий на 6 гидроцилиндров.

 Золотниковые гидрораспределитель  ручного управления  рычагом ,который  подходит нам, производит польская компания Ponar Wadowice (г Варшава). В данном случае распределители Р1, Р2 являются аварийными поэтому нам необходимо два устройства данного типа которые будут соединены жёсткой связью.

Технические характеристики золотникового гидрораспределителя  Ponar wadowice H-4 WMM 22 J30/F ручного управления приведены

в таблице 2.

Рис. 18. Золотниковый гидрораспределитель  Ponar wadowice H-4 WMM 22 J30/F

 

Таблица 2.

Характеристики гидрораспределителя Ponar wadowice H-4 WMM 22 J30/F

 

Максимальный расход л/мин	450
Количество линий	3
Максимальное давление, МПа	35
Вес, кг	13

 

          2) Далее выберем основной распределитель Р3, который будет отвечать за опускание и подъём кольцевого затвора в автоматическом режиме. Подходящее нам устройство выпускает немецкая компания Bosch Rexroth. Поскольку данная компания является одним из лидеров рынка в области гидрооборудования то выбор пал именно на неё.

 

 

Рис.19. Золотниковые гидрораспределитель Bosch Rexroth 4WEH22J7X

 

Технические характеристики золотникового гидрораспределителя  Bosch Rexroth 4WEH22J7X приведены в таблице 3.

 

Таблица 3.

Характеристики гидрораспределителя Bosch Rexroth 4WEH22J7X

 

Максимальный расход л/мин	450
Количество линий	3
Максимальное давление, бар	350
Вес, кг	12.5

 

 

 

 

 

 

 

3) Выберем распределитель Р4, с ручным управлением, который будет отвечать за подъём и опускание гидропривода в аварийном режиме. Обратимся к польской компании Ponar Wadowice (г Варшава). У которой есть подходящий нам золотниковый гидрораспределитель Ponar wadowice

H-4 WMM 22 D30/F.

 

 

Рис.20. Золотниковые гидрораспределитель Ponar wadowice

H-4 WMM 22 D30/F

 

Технические характеристики золотникового гидрораспределителя  Ponar wadowice H-4 WMM 22 D30/F приведены в таблице 4.

 

Таблица 4.

Характеристики гидрораспределителя Ponar wadowice

H-4 WMM 22 D30/F

 

Максимальный расход л/мин	450
Количество линий	3
Максимальное давление, МПа	35
Вес, кг	13

 

4) Подберём делители-сумматоры потока ДСП1, ДСП2, ДСП3. Делитель-сумматор потока должен пропускать расход к дозатору, равный расходу подаваемому на 2 гидроцилиндра.

Таким требованиям соответствует делитель-сумматор потока американской фирмы Sun Hydraulics .

 

Рис.21. Делитель-сумматор потока Sun Hydraulics FSFS

Технические характеристики делителя-сумматора потока Sun Hydraulics FSFS приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Характеристики делителя – сумматора потока Sun Hydraulics FSFS

 

Максимальный расход л/мин	240
Количество линий	3
Максимальное давление, бар	350
Вес, кг	1,37
Габаритные размеры, мм	193x50x43

 

4) Для осуществления работы гидропривода и нужного нам направления движения рабочей жидкости нам необходимо установить обратные клапаны

Они обеспечивают свободную циркуляцию в одном направлении и блокируют поток в обратном направлении. Подходящий клапан производит итальянская фирма Oleostar. Поскольку максимальный расход проходящий через один клапан КО2…КО24 равен 69,3 л/мин то выберем клапан типоразмера 1/0,5 из линейки предлагаемой производителем.

Технические характеристики обратного клапана Oleostar VUS 1/0,5 приведены в таблице 6.

Рис.22. Обратный клапан Oleostar VUS 1/0,5

 

Таблица 6.

Характеристики обратного клапана Oleostar VUS 1/0,5

 

Максимальный расход л/мин	120
Номинальное давление, МПа	35
Вес, кг	4,7

 

Для КО1, возьмём Обратный клапан Oleostar VUS 4 с максимальным расходом 450 л/мин.

 

 

 

5) Выберем распределители Р5, Р6, Р7, Р8, Р9, Р10 с гидравлическим управлением фирмы Bosch Rexroth.

 

 

Рис.23. Гидравлический распределитель прямого действия Bosch Rexroth

3WHD 10 A3X

Таблица 7.

 

Характеристики гидравлического распределителя прямого действия Bosch Rexroth 3WHD 10 A3X

 

Максимальный расход л/мин	120
Количество линий	3
Максимальное давление, бар	315
Вес, кг	4,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) Возьмём нажимные клапаны золотникового типа КН1, КН2, КН5, КН6, КН9, КН10 фирмы Bosch Rexroth, модель 3WMU 10 B3X.

 

 

Рис.24. Золотниковый распределитель Bosch Rexroth 3WMU 10 B3X

 

Таблица 8.

Характеристики золотникового распределителя

Bosch Rexroth 3WMU 10 B3X

 

Максимальный расход л/мин	120
Количество линий	2
Максимальное давление, бар	315
Вес, кг	3.9
Габаритные размеры, мм	170x88x88

 

 

 

 

 

 

7) Для клапанов КН3, КН4, КН7, КН8, КН11, КН12 возьмём нажимные клапаны золотникового типа Bosch Rexroth4WMU 6 C5X, с возможностью пропуска потока в обе стороны.

 

 

Рис.25. Золотниковые распределители Bosch Rexroth4WMU 6 C5X

Таблица 9.

Характеристики золотникового распределителя

Bosch Rexroth4WMU 6 C5X

 

Максимальный расход л/мин	120
Количество линий	4
Максимальное давление, бар	315
Вес, кг	1,2
Габаритные размеры, мм	170x88x88