Гидропривод оборудования экскаватора

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание 11. Гидропривод оборудования экскаватора.

Рис. 1 Принципиальная схема гидропривода обор-я экскаватора.

Дано: насосная установка, состоящая из насоса 1 и переливного клапана 2, подает жидкость через фильтр 3 и гидрораспределитель 4 к гидроцилиндру 5 подъема ковша и гидроцилиндру 6 опрокидывания ковша, штоки которых преодолевают соответственно силы F1 и F2 . Слив рабочей жидкости в гидробак 7 происходит через регулируемый гидродроссель 8.

Определить:

1. Скорости движения поршней гидроцилиндров.

2. Мощность, потребляемую гидроприводом, и его к.п.д.

Исходные данные для расчета:

Рабочий объём насоса VН =60 см3;

Частота вращения вала насоса nн =30 с-1;

Коэффициент объемных потерь в насосе KОН =0,02 МПа-1;

Механический к. п. д насоса ηМН =0,9;

Давление настройки переливного клапана pk min =7 МПа;

Коэффициент характеристики переливного клапана KК =0,001 (МПа·с)/см3;

Диаметр поршня гидроцилиндра D1=70 мм;

Диаметр штока dШ 1=50 мм;

Диаметр поршня гидроцилиндра D2 = 30 мм;

Диаметр штока dШ2 = 21,4 мм;

Механический к. п. д. гидроцилиндра ηМЦ = 0,9;

Диаметр проходного сечения трубопровода d = 10 мм;

Фактическая длина трубопровода l1= 2 м;

Фактическая длина трубопровода l2 = 5 м;

Фактическая длина трубопровода l3 = 3 м;

Фактическая длина трубопровода l4 =1,5м;

Коэффициент потерь в местном сопротивлении для каждого канала гидрораспределителя ζР =0,5;

Коэффициент потерь в местном сопротивлении для фильтра ζФ =1;

Коэффициент расхода гидродросселя μдр =0,75;

Плотность рабочей жидкости ρ=900кг/м3;

Принять режим течения в трубопроводах турбулентным,  λТ =0,03.

2. ПОСТРОЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ГИДРОПРИВОДА

Принципиальную схему гидропривода заменяем эквивалентной схемой, в которой в условном виде представляем все гидравлические сопротивления (рис. 2).

Рис. 2 Эквивалентная схема гидропривода.

Из эквивалентной схемы видно, что поток рабочей жидкости от насоса «Н» поступает через трубопровод «1» и фильтр «Ф» в распределитель «Р», пройдя который, в точке К разделяется на потока. Один поток, через трубопровод «2», поступает в гидроцилиндр «Ц6» опрокидывания ковша, второй поток, через трубопровод «3», поступает в гидроцилиндр «Ц5» подъёма ковша.

Оба потока, после прохождения через гидроцилиндры, продолжают движение по трубороводам, равным по фактической длине длинам трубопроводов от точки К до каждого из гидроцилиндров, однако, так как гидроцилиндры «Ц5» и «Ц6» - с односторонним штоком, расход на выходе из цилиндров отличается от расходов на входе в них. Так как это надо учитывать, трубопроводы «2» и «3» от выхода из гидроцилиндров до точки М, где встречаются оба потока, отмечены штрихом. Однако, как и было сказано, фактические длины их равна фактическим длинам трубопроводов от точки К до входа каждого из них в соответствующий гидроцилиндр.

В точке М два потока соединяются в один, и этот поток возвращается в распределитель «Р», откуда, через трубопровод «4» и гидродроссель «Др» попадает в гидробак.

3. ПОСТРОЕНИЕ ХРАКТЕРИСТИКИ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

1) Учитывая линейность характеристики объемного насоса, находим две точки для ее построения:

Первая точка А :

       р = 0;

       Qн = QТ = VН nН = 60 х 30 = 1800 см3/с.

Вторая точка А` :

       p` = 10 МПа;

       Q` = QТ (1 – KOHp) = 1800 х (1 – 0,02 x 10) = 1440 см3/с.

2) Учитывая линейность характеристики переливного клапана, находим две точки для ее построения:

Первая точка C:

       задаемся pKmin = 7 МПа;

       Qк = 0.

Вторая точка D:

       задаемся Qк = 2000 см3/с.

       рK = pKmin + КK QK = 7 + 0,001 х 2000 = 9 МПа.

3) По найденным точкам строим характеристики насоса и переливного клапана, а затем производим графическое сложение (рис. 3), выполняя условие:

QНУ = QН – QК.

4) Полученная кривая линия ACD является характеристикой насосной установки.

11

4. ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОПРИВОДА

1) Разобьём эквивалентную схему на участки (рис. 4):

Рис. 4 Участки гидропривода

По условию задачи режим течения потока рабочей жидкости следует принять, как турбулентный!

2) Составляем уравнения для каждого участка.

Участок гидропривода I.

1)

2)

3)

4) = 547690 Q2 МПа

Участок гидропривода II.

1)       

2)

3)

4) 2179804 Q2+5 МПа

Участок гидропривода III.

1)       

2)

3)

4) 979134 Q2+5 МПа

Участок гидропривода IV.

1)

2)

3)

4) = 36513Q2+328614Q2+2469136Q2= 2834263 Q2 МПа

3) Строим полученные характеристики участков гидропривода (рис. 5).

а) Нелинейную характеристику трубопровода I строим по пяти точкам.

б) Нелинейную характеристику трубопровода II строим по пяти точкам.

в) Нелинейную характеристику трубопровода III строим по пяти точкам.

г) Нелинейную характеристику трубопровода IV строим по пяти точкам.

4) Затем графически складываем характеристики параллельных участков гидроприводов II и III (рис. 6), используя формулу

5) Затем графически складываем характеристики последовательных участков гидроприводов I, (II+III) и IV (рис. 6), используя формулу

Полученная таким образом характеристика является характеристикой всего гидропривода.

5. НАХОЖДЕНИЕ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ И РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДА

Накладываем характеристики насосной установки и гидропривода, получаем на их пересечении рабочую точку Е. Ей соответствует давление p = 7,7 МПа и расход Q = 820 см3/с (рис. 7).

1) Определяем искомые скорости движения поршня каждого из гидроцилиндров, по формуле:

где ηоц = 1 – объемный КПД гидроцилиндра.

а) Для гидроцилиндра «5» подъёма ковша скорость равна

б) Для гидроцилиндра «6» опрокидывания ковша скорость равна

2) Определяем мощность, потребляемую гидроприводом по формуле:

Для определения к. п. д. гидропривода, сначала надо определить выходную мощность каждого из гидроцилиндров привода по формуле:

Тогда для каждого из цилиндров выходная мощность будет равна:

а) Для гидроцилиндра «5» подъёма ковша

б) Для гидроцилиндра «6» опрокидывания ковша

Теперь можно определить к. п. д. каждого из гидроцилиндров гидропривода по формуле:

а) Для гидроцилиндра «5» подъёма ковша

б) Для гидроцилиндра «6» опрокидывания ковша

11