Расчет гидравлической системы крана манипулятора

2.2.1 Расчет и выбор гидроцилиндров. В общем случае диаметр гидроцилиндра определяется по формулам [6]
(2.1)
, (2.2)
где FВЫТ - заданное усилие выталкивания гидроцилиндра, Н;
FВТ - заданное усилие втягивания гидроцилиндра, Н;
P - перепад давления на гидроцилиндре, P =17 МПа;
МЦ - механический КПД гидроцилиндра, МЦ=0,95;
- коэффициент мультипликации.
Усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования можно определить, составляя уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести, относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования.
Усилия на штоках исполнительных гидроцилиндров определяются в установившемся режиме работы по величине наибольшей грузоподъемности Gгр.
Рисунок 2.3 – Расчетная схема механизма подъема рукояти
Усилие на штоке гидроцилиндре подъема рукояти определяется по формуле [6]:
(2.3)
где Gгр – вес поднимаемого груза, Gг = 10000 Н;
Gс+р – вес стрелы и рукояти, Gс = 7000 Н;
l1 – плечо действия силы Gгр, l1 =2,2м;
l2 – плечо действия силы Gс, l2 = 2,0м;
l3 – плечо действия силы Fц, l3 = 0,4м;
Учитывая, что для гидроцилиндра подъема рукояти рабочей секцией является штоковая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема рукояти D1 = 80. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-80x50x500.
Для расчета гидроцилиндра подъема стрелы манипулятора составим расчетную схему (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 - Схема для определения усилий в гидроцилиндре подъема стрелы.
Усилие на штоке гидроцилиндре подъема стрелы определяется по формуле [6]:
(2.4)
где Gс – вес стрелы, Gс = 4000 Н;
l3 – плечо действия силы Gгр, l1 =1,8 м;
l4 – плечо действия силы Gс, l2 = 1,4 м;
l5 – плечо действия силы Fц, l3 = 0,3 м;
Учитывая, что для гидроцилиндра подъема стрелы рабочей секцией является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема стрелы D1 = 80

. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-80x50x600.
Далее расчитаем гидроцилиндры телескопирования стрелы манипулятора. Для расчета составим расчетную схему (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 - Схема для определения усилий телескопирования стрелы.
Усилие на гидроцилиндрах телескопирования стрелы определяются по формуле [6]:
(2.5)
где Gс – вес 2х секций стрелы, Gс = 3000 Н;
fтр – коэффициент трения, fтр = 0,4;
k1 - коэффициент запаса, учитывающий потери в гидроцилиндрах и шарнирах (принимают равным 1.25).
Учитывая, что для гидроцилиндра телескопирования стрелы является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема стрелы D1 = 40. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-40x25x1400.
Скорости движения штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти и гидроцилиндров телескопической стрелы определяем исходя из конструктивных особенностей гидроманипулятора.
Скорость движения поршня гидроцилиндра подъема рукояти Vk= 0,1 м/с. Скорость движения поршня гидроцилиндра подъема стрелы Vс=0,12 м/с. Скорость движения поршня гидроцилиндров телескопической стрелы Vтс=0,12 м/с.
2.2.2 Расчет и выбор гидромотора ротатора. Для этого необходимо рассчитать момент сопротивления повороту выходного вала гидромотора.
Момент на валу гидромотора механизма поворота
(2.6)
где Мтр – момент сил трения в опорно-поворотном устройстве, Нм;
Мин – момент сил инерции, действующей на груз Нм;
η – к.п.д опорно поворотной части гидромотора.
Определим момент сил трения в опорно-поворотном устройстве. 
(2.7)
где f –  приведены коэффициент трения в подшипнике, f = 0,015.
D – диаметр выходного вала гидромотора, D = 0,06 м.
Определим момент сил инерции, действующих на груз. 
(2.7)
где J –  момент инерции вращающейся части, кг м2 .
e – угловое ускорение при разгоне, е = 0,53 с-2[6].
Определим момент инерции вращающейся части захвата. 
(2.8)
где m –  масса груза, кг;
x – расстояние от центра массы медленно поворачивающейся части до оси поворота захвата, м;
Тогда момент сил инерции
Момент на валу гидромотора будет равен
Требуемый рабочий объем гидромотора определяется по формуле:
; (2.9)
где М - расчитанный крутящий момент на валу гидромотора, Нм;
P - перепад давления на гидромоторе, P = 17 МПа;
мм- механический КПД гидромотора, мм = 0,968.
Для гидромотора ротатора захвата (М1)
Исходя из расчетов, принимаем для ротатора гидромотор серии HP