Дровокол гидравлический своими руками - подбор гидравлики

Большое количество вопросов через обратную связь и через комментарии на сайте, побудило к написанию этой статьи, помогающей подобрать компоненты гидравлики к гидравлическому дровоколу.

Большая часть обращений начинается так: Хочу собрать гидравлический дровокол своими руками, у меня есть такой-то насос (или гидроцилиндр или электродвигатель) помогите подключить систему к розетке 220 вольт.

Скажем прямо, такой подход к подбору компонентов крайне не правильный! Подбирать компоненты нужно исходя из поставленной задачи, а не из того, что имеется в запасниках.

Итак, этап первый

1. Нужно определиться с толкающим усилием, которое должен развивать шток гидроцилиндра. Здесь все зависит от того, какие дрова преобладают в вашей местности и на сколько частей будет раскалываться полено за один ход. 

2. Так же нужно определиться с длиной рабочего хода штока гидроцилиндра.

3. Нужно определиться со временем, за которое выдвигается шток гидроцилиндра на полный ход.

Для простоты расчетов, возьмем необходимое толкающее усилие 10 тонн, а длину хода штока гидроцилиндра около 500мм. Будем подбирать стандартный гидроцилиндр, выпускающийся серийно. Это будет гораздо дешевле, чем изготовить гидроцилиндр на заказ.

Для расчета размеров гидроцилиндра , перейдем на страницу с калькулятором гидравлики . 

Вводим в поле "Необходимое усилие..." значение 100 000 , а в поле "Рабочее давление" значение 16 . Здесь нужно заметить, что большинство стандартных гидроцилиндров имеют рабочее давление 16 мПа, поэтому вводим именно это значение. Получаем результат: необходим гидроцилиндр с поршнем диаметром 89,2 мм. Округляем в большую сторону до 90мм.

Наиболее подходящий серийный гидроцилиндр, с поршнем 90мм, это ЦГ 90х50х510 с ходом штока 510мм. 

Время полного выдвижения штока возьмем, к примеру, 5 секунд.

Этап второй

Подбираем объём масляного насоса, для обеспечения заданного времени выдвижения штока. Переходим ко второй части калькулятора гидравлики.

Вводим в поле "Диаметр гильзы..." значение 90 , в поле "Диаметр штока..." значение 50 , в поле "Ход гидроцилиндра" значение 510 , в поле "Время полного выдвижения" значение 5 , в поле "Рабочее давление" значение 16 .

Получаем результаты:

Для обеспечения скорости выдвижения штока гидроцилиндра в 5 секунд, необходимая подача масляного насоса 38,9 л/мин

Этап третий

Подбираем электродвигатель необходимой мощности, чтобы масляный насос смог развить рабочее давление в системе 16 мПа. Переходим к третьей части калькулятора гидравлики.

В поле "Предполагаемая частота вращения..." ставим значение 1500 . Наиболее оптимальные обороты для масляного насоса НШ. В поле "Требуемая подача..." ставим значение 38,9 . В поле "Объемный КПД насоса..." ставим значение 0,9 . В поле "Рабочее давление" ставим значение 16 .

Получаем теоретический результат:  28,8 куб.см Минимально необходимый объем масляного насоса, для обеспечения скорости выдвижения штока за 5 секунд. Минимальная мощность электродвигателя для этого насоса 12,2 кВт.

Этап четвертый

Подбираем масляный насос стандартного объема и электродвигатель к нему. 

Переходим к четвертой части калькулятора гидравлики. 

В поле "Частота вращения..." ставим значение 1500 , в поле "Рабочий объём насоса" ставим значение 32 , т.к. насос НШ-32 наиболее доступный насос, ближайший по объему. В поле "Объёмный КПД..." ставим значение 0,9 . В поле "Давление регулировки..." ставим значение 16 .

Получаем результат: Для привода насоса НШ-32, необходим привод мощностью 13,5 кВт. Ближайший по мощности электродвигатель 15 кВт.

Итог: дровокол получается слишком мощный. Что делать? Как понизить мощность привода для насоса дровокола?

В данный момент, толкающее усилие на штоке гидроцилиндра составляет 10 тонн на протяжении всего хода штока. Но ведь это не нужно! Максимальное усилие на штоке, требуется только в момент касания полена и начала раскалывания, в остальное время достаточно совсем небольшого усилия, для холостого хода штока.

Поэтому целесообразно применить схему с двумя насосами, либо со спаренным двухсекционным насосом (например насос НШ32-10)

Как видно из схемы, магистрали насоса разделены обратным клапаном и в магистрали секции насоса объёмом 32 куб.см, присутствует редукционный клапан. 

Как работает схема:

При включении маслостанции оба насоса подают масло к гидрораспределителю с небольшим давлением (например 3 мПа). Наш цилиндр, с поршнем 90мм, при давлении 3 мПа развивает толкающее усилие 1,9 тонны, что тоже совсем не плохо для холостого хода.

Как только шток гидроцилиндра касается полена, в системе повышается давление и срабатывает обратный клапан, который отсекает секцию насоса объёмом 32 куб.см, масло из которой, через редукционный клапан переливается в маслобак. 

Далее работает только секция насоса объемом 10 куб.см, которой требуется значительно меньшая мощность, для развития рабочего давления в системе 16 мПа. В этот момент шток двигается медленно, но с максимальным усилием. Как только полено начнет раскалываться, потребуется меньшее усилие на штоке, давление в системе упадет и обратный клапан снова откроется, к работе подключится секция насоса объёмом 32 куб.см и шток гидроцилиндра начнет быстрое движение холостого хода.

Таким образом, для работы системы требуется привод мощностью уже не 13,5 кВт, а только 6,7 кВт, Ближайший по мощности электродвигатель 7,5 кВт. В два раза менее мощный.

Если статья оказалось полезной, помогите развитию нашего сайта, поделитесь ссылкой в соц. сетях, нажав на любую иконку ниже.