Гідропривід навісної системи трактора типу Т-40

    Кабінет Міністрів України

    Національний  Університет Біоресурсів і Природокористування України

Кафедра сільськогосподарського машинобудування 
 
 
 
 
 
 
 

    Гідропривід навісної системи трактора типу Т-40 

Пояснювальна  записка до курсової роботи

    (03.09.21.00.00.000ПЗ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студент       

  .            

Керівник         

/              
 
 
 

    Київ 2009 

Завдання  до курсової роботи 
 
 

    студента

    Тема: " Гідропривод навісної системи трактора типу Т-40 "

    Вихідні дані: хід штока, мм - 200; тривалість операції, с - 2; максимальне зусилля на штоці, кН - 30. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Реферат 

    Дана курсова робота складається з двох частин: графічної і пояснювальної записки. Графічна частина представлена на 3-х аркушах формату А-2, перший з яких «Схема гідропривода принципова», другий «Схема гідропривода монтажна», третій – це складальне креслення вузла «». Обсяг пояснювальної записки складає 30 сторінок. Наведено вибір і огрунтування параметрів гідро пристроїв гідропривода  поступального руху, вибір виду робочої рідини, монтажну схему, та ін.

    Для гідроприводів з тиском до 10 МПа температура робочої рідини не повинна перевищувати 70-80°С, а гідроприводів з тиском понад 20 МПа - 50°С.

    Якщо  виділення тепла в гідроприводі перевищує природну тепловіддачу, то в гідроприводі встановлюють охолодник рідини. За конструкцією він представляє собою радіатор, обтічний холодоагентом. Опір охолодника потоку робочої рідини повинен бути мінімальним.

    При виборі місця встановлення фільтра в гідроприводі враховують наступні фактори: джерела забруднень, найбільш чутливі до забруднення елементи гідропривода, режим роботи гідропривода, робочий тиск, регулярність обслуговування, марку робочої рідини.

    У гідроприводах машин використовують розподільники: золотникові з циліндричним і плоским золотником, кранові та клапанні.

    Найбільш  широко застосовують золотникові розподільники  з циліндричним золотником. За допомогою  їх легко здійснювати багатопозиційність, вони зрівноважені статичними, силами тиску, мають невеликі сили тертя, порівняно  прості за конструкцією і найбільш доцільні для гідроприводів з автоматичним і дистанційним керуванням.

    Кранові розподільники застосовують при  невеликих витратах і тисках робочої  рідини.

    Клапанні  розподільники порівняно із золотниковими  і крановими мають більш високу герметичність завдяки наявності у них сідлозапірного елемента. їх застосовують переважно у швидкороз'ємних з'єднаннях трубопроводів та гідрозамках.

    Гідравлічна схема з'єднання   гідропристроїв гідропривода показує сполучення складових частин гідропривода і визначає трубопроводи, що забезпечують ці сполучення, а також місця їх приєднання.

    На  схемі біля гідропристроїв вказано позиційні позначення, які присвоєні їм на принциповій схемі. 
 
 
 
 
 

    

      

    Зміст 

Вступ

1. Призначення, загальна будова, процес роботи
2. Кінематична схема механізму
3. Принципова схема гідропривода
4. Вибір робочої рідини
5. Попередній розрахунок об'ємного гідропривода поступального руху
6. Перевірочний розрахунок об'ємного гідропривода поступального руху
7. Монтажна схема
8. Будова, принцип дії
9. Технічне обслуговування
10. Технічна характеристика

Висновки  і пропозиції

Список  літератури 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

      

    Вступ 

    Будь-яка  сільськогосподарська машина має виконуючі  органи і їх привід. Структурна схема  приводу включає двигун і передачу (трансмісію) до виконуючого органу. Передача енергії від двигуна може бути механічною, електричною, пневматичною та гідравлічною. У кожній передачі своє робоче тіло: в механічній — пас, ланцюг, шестерні; в електричній — електричний струм; в пневматичній — повітря (газ); в гідравлічній — робоча рідина (олива).

    Віддати перевагу тому чи іншому приводу машин  однозначно не можна. Тут треба враховувати  вимоги, поставлені перед виконуючим органом, надійність і вартість елементів приводу, властивості робочого тіла, потужність двигуна та ін.

    Довгостроковий  прогноз розвитку приводів свідчить про те, що механічні приводи знайдуть широке застосування в машинах для  сільського господарства. Проте вже  нині не можна уявити машини сільськогосподарського призначення без гідроприводу, і зокрема, об'ємного. Якщо в першого самохідного зернозбирального комбайна С-4 (1947 р.) було гідрофіковано лише піднімання і опускання жатної частини, то в сучасного комбайна «Славутич» гідрофіковано до 15 виконуючих органів.

    Пневматичний  та електричний приводи застосовують у машинах сільськогосподарського призначення менше порівняно з об'ємним гідроприводом.

    Використання  об'ємного гідроприводу дає можливість поліпшити експлуатаційні та техніко-економічні характеристики машин. Проте найбільший економічний ефект можна отримати при використанні нині існуючих в машинобудуванні зразків гідромашин та апаратури, створюючи нові типи елементів гідроприводу.

    Технічний прогрес в агропромисловому виробництві  пов'язаний з удосконаленням об'ємного гідроприводу, а тому підвищення технічного рівня експлуатації гідрофікованих машин і проектування гідроприводу набуває великого значення.

    Знання  будови, теорії процесу і експлуатації елементів об'ємного гідроприводу та об'ємних гідроприводів в цілому, використання цих знань в інженерній діяльності сприятимуть технічному прогресу в агропромисловому виробництві. 
 
 
 
 
 
 
 

    

      
 

    

    

     1. Призначення, загальна будова, процес роботи 

    Призначенням  начіпного пристрою трактора Т-40 базується на чіткому фіксуванні причіпних агрегатів, таких як плуги, сівалки, культиватори, різні борони, катки, та ін.

    Робочий процес полягає у поступальному  русі поршня основного гідроциліндра, в наслідок чого на штоці створюється зусилля, яке і виконує роботу піднімання, опускання та фіксації начіпних агрегатів.

    Фіксація навісних агрегатів передусім забезпечується сукупністю кріплень і тяг. Загальна будова представлена на рис.1. Найбільше навантаження в цьому вузлі буде мати важіль між штоком і проміжною віссю, та таги з різьбою. Нажаль процес фіксації здійснюється в ручну.

    Конструкція приводу допускає можливість включення  і виключення приводу при працюючому двигуні на малих оборотах.  

    Рис. 12. Монтажна схема гідропристроїв гідропривода трактора типу Т-40:

    1 - важіль; 2 - основний гідроциліндр; 3 - рукави основного гідроциліндра;

    4 - трійник; 6 - насос; 7 - всмоктувальний патрубок; 8 і 10 - гумові трубки;

    9 - бак; 12 - зливний трубопровід гідропідсилювача; 13 - зливний трубопровід розподільника; 14 - нагнітальний трубопровід; 15 - запобіжний клапан;

    17 - розподільник; 
 
 
 

    

    

    2. Кінематична схема  механізму 
 

    

    Рис.2 Кінематична схема навісного пристрою трактора Т-40

    1 – гідро циліндр; 2 – підйомний важіль; 3 – центральна тяга; 4 – бічна тяга;

    5 – рама пристрою. 
 

    Вихідні дані:

• максимальне зусилля на штоці, кН – 30;
• хід штока, мм – 200;
• тривалість операції, с – 2.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    

    

    3. Принципова схема  гідропривода 

    

    

 

    Рис. 3. Принципова схема гідропривода:

    L₁ і L₂ - довжина напірного трубопроводу; L₃ і L₄ - довжина зливного трубопроводу; L₅ - довжина всмоктувального трубопроводу; а - пряме коліно;

    б – трійник. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    4. Вибір робочої  рідини 

    Правильно спроектований гідропривід може працювати малоефективно через застосування робочої рідини, яка не відповідає вимогам і умовам експлуатації. Ця невідповідність знижує продуктивність машин і довговічність її гідропристроїв, збільшує затрати на експлуатацію і обслуговування, підвищує витрату рідини, погіршує умови запуску гідропривода.

    У зв'язку з цим при виборі робочої рідини слід враховувати:

1. Кліматичні зони експлуатації гідропривода. Чим нижча температура оточуючого повітря, тим в'язкість робочої рідини повинна бути менша і навпаки.
2. Відповідність в'язкістно-температурних характеристик рідини робочому тиску в гідроприводі. При робочих тисках менше 10 МПа в стабільних температурних умовах в'язкість рідини вибирають рівною (20-40)·10^-6 м²/с при 50°С , а від 10 до 20 МПа - (40-60)·10^-6 м²/с.
3. Діапазон робочих температур. Роботу гідропривода при температурі рідини нижче 20⁰С і вище 65⁰С слід вважати важкою. Практично інтервал робочих температур складає 40-60°С. Оптимальна робота гідропривода забезпечується при температурі 50-55⁰С.
4. Відповідність робочої рідини використаному гідропристрою і матеріалам ущільнень. Так, для різних типів насосів рекомендуються робочі рідини різної в'язкості, зокрема, для гідроприводів з шестеренними насосами, рідини, які мають в'язкість (60-70)·10^-6 м²/с при 50⁰С влітку і (40-50)·10^-6 м²/с при 50⁰С взимку.
5. Відповідальність гідропривода.
6. Строк експлуатації машини.
7. Вартість робочої рідини.

Згідно  всіх цих вимог, беремо оливу М-8В₂. η = 52·10^-6 м²/с і ρ = 886 кг/м³ при t = 50 ⁰С, ΔТ = -20 до +50 ⁰С. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    5. Попередній розрахунок об'ємного гідропривода поступального руху 

    Вихідними даними для даного розрахунку є: принципова схема гідропривода (рис. 1), хід штока поршня , тривалість операції, зусилля на штоці Р_ш (в даному випадку при виштовхуванні штока). 

    5.1. Швидкість переміщення поршня:

                                   , м/с,                         (1)

    де  l - хід штока, м; t - тривалість операції, с.

    

, м/с 

    5.2. Потужність гідропривода:

                                   , Вт,                      (2)

    де  F_ш - зусилля на штоці, Н; V_n - швидкість поршня, м/с.

    

 , Вт

    В даному випадку буду працювати один гідроциліндр.

    Розрахункова потужність гідропривода:

                               , Вт  (3)

    де  К₃ - коефіцієнт запасу за зусиллям; К_ш - коефіцієнт запасу за швидкістю.

    Беремо  К₃ = 1.2 і К_ш = 1.3.

    

, Вт 

    5.3. Вибір тиску

    Відповідно  до розрахункової потужності (N_гр) вибираємо тиск робочої рідини. Він обумовлюється багатьма факторами (призначенням гідропривода, технологічними можливостями виготовлення гідро пристроїв, тощо) і є відповідальним питанням. Так, завищений тиск без спеціальних конструктрсько-технологічних рішень призводить до виникнення вібрації, виходу із ладу ущільнень і зниження довговічності гідропристроїв, а заниження - до збільшення габаритних розмірів, маси гідропривода і машини в цілому.

    Орієнтовано номінальний тиск може бути вибраний на основі існуючого 
інженерного досвіду, тому із ряду номінальних тисків візьмемо 10 МПа.

    Максимальний  тиск враховує можливість короткочасної  зміни навантаження на вихідних ланках гідропривода. В реальних умовах експлуатації він відповідає тиску спрацювання запобіжного клапана, тобто :

                               ,                     (4)

                               , МПа

                                

    5.4. Подача насосної станції 

                               , м³/с,                            (6)

    де  N_rр - розрахункова потужність гідропривода, Вт; Р_ном - номінальний тиск, Па.

    

, м³/с

    Подача  насоса:

    

,

    де  z - кількість насосів.

    Беремо  один насос, z = 1.

    

    Отриману  подачу насоса Q закруглюємо до найближчого значення із ряда номінальних подач. 

    5.5. Вибір насоса

    Можливість  застосування у гідроприводах різних типів насосів неоднакові і при виборі їх необхідно враховувати граничні значення тиску, робочого об'єму, подачі тощо. Тому, перш ніж вибрати марку насоса слід проаналізувати параметри різних типів насосів (додаток 5) і лише потім за номінальним тиском, подачею та потужністю вибрати певну марку насоса. 

    Беремо  насос НШ-32У. Q = 0,79 дм³/с, Р = 10 МПа, Р_max = 14 МПа. 

    5.6. Частота обертання вала насоса: 

                                   , с^-1,                         (7)

    де  Q - подача насоса, дм³/с;

         q_н - робочий об'єм насоса, дм³;

        η_v - об'ємний ККД насоса.

     ; η_v = 0.92; Q = 0,79 дм³/с

    

     , с^-1

    Отримане  значення частоти обертання закруглюємо до найближчого значення із ряда номінальних частот обертання. Тому беремо n = 25 с^-1.  

    5.7. Розрахунок гідроциліндра

    Корисна площа поршня:

                                    , м²                    (8)

    де  F_ш - зусилля на штоці гідроциліндра, Н;

          К_пз - коефіцієнт запасу за зусиллям (К_пз = 1.15 -1.23);

          Р_ном - номінальний тиск, Па.

    Беремо  К_пз = 1.2

    

, м²

    Діаметр поршня:

                                    , м                         (9)

    

, м

    Діаметр штока:

                               , м                                (10)

    

, м

    Беремо 0.032 м.

    Співвідношення  l ходу поршня і його діаметра D вибирають із умови:

                                                                     (11)

    

    Отримані значення D і d_ш закруглені до найближчого значення згідно з стандартами та технічними характеристиками поршневих гідроциліндрів. 

    5.8. Розрахунок трубопроводів

    Розрахунок  трубопроводів складається із гідравлічного  розрахунку і розрахунку на міцність.

    При гідравлічному розрахунку визначають внутрішній діаметр трубопроводу (нагнітального, зливного, всмоктувального) за такою формулою:

    

                                  , м                                       (12)

    де    Q - номінальна подача насосної станції (насоса), м /с;

           V_р - швидкість потоку робочої рідини, м/с.

    V_н = 6 м/с;  V_з = 2 м/с; V_в = 1.2 м/с.

    При виборі швидкості потоку рідини слід враховувати, що її заниження призводить до збільшення діаметра трубопроводу, в зв'язку з чим збільшується маса машини і погіршуються динамічні характеристики гідропривода, а завищення - до зменшення діаметра трубопроводу, через що збільшуються втрати тиску у гідроприводі і падає роботоздатність його при низьких температурах. В загальному випадку швидкість рідини слід вибрати такою, щоб втрати тиску у трубопроводі не перевищували 5-6% робочого тиску.

    Мінімальний діаметр дренажної лінії повинен знаходитись у межах 0.008-0.010 м.

    Таким чином, внутрішній діаметр нагнітального трубопроводу :

    

, м;

    

, м;

    

, м.

    Отримане  значення внутрішніх діаметрів трубопроводів закруглюємо до найближчого значення із ряду умовних проходів.

    

, м;  , м; , м; 
 

    Розрахунок  на міцність починають з вибору типу трубопроводу і його матеріалу.

    Металеві  трубопроводи виготовляють із вуглецевих і легованих сталей, міді, латуні, алюмінію і його сплавів. Найбільш широке застосування знайшли стальні безшовні холоднодеформовані труби із сталі 20.

    Гумові  трубопроводи застосовують для ліній  високого (рукави гумові з металевими оплітками) та ліній низького (трубки гумові технічні) тиску.

    Вибравши  тип і матеріал металевого трубопроводу, розраховують товщину 
його стінки:

                                  , м                      (13)

    де   Р_max - тиск наладки запобіжного клапана, МПа;

           d_вн - внутрішній діаметр трубопровода, м;

          [σ_р] - допустиме напруження на розрив, МПа.

    Для стальних труб беремо [σ_р] = 300 МПа.

    

, мм;

    

     , мм;

    

, мм.

    Отриманні значення товщини стінок закруглюємо до найближчого значення згідно з стандартом.

    

, мм; , мм; , мм. 

    Зовнішній діаметр трубопроводу :

                                  , м                        (14)

    де   d_вн - внутрішній діаметр трубопроводу, м;

           δ - товщина стінки, м.

    

, м;

    

, м;

    

, м.

    Отримане  значення d_з закруглюємо до найближчого значення існуючого сортамента труб:

    

, м;  , мм;

    

, м;  , мм;

    

, м; , мм. 
 

    5.9. Вибір гідророзподільника

    Тип і марку розподільника вибирають  за номінальним тиском, подачею насоса, кількістю гідродвигунів і умовним проходом. У гідроприводах невеликої потужності з короткочасним режимом роботи і рідким включенням застосовують розподільники кранового типу, як найбільш дешеві. У гідроприводах поступального і поворотного руху з тривалою фіксацією проміжних робочих положень механізму - клапанні розподільники, які забезпечують підвищену герметичність лінії що відтинається.

    Золотникові розподільники, як правило, використовують у гідроприводах великої потужності.

    Потужність, що створюється оператором при ручному  керуванні запірним елементом, не повинна  перевищувати 10 Вт. Якщо вона більша 10 Вт, вибирають розподільник з електромагнітним керуванням. При потужності понад 50 Вт застосовують електрогідравлічні підсилювачі.

    Таким чином беремо трьохзолотниковий  три позиційний розподільник з керуванням від рукоятки з пружинним поверненням  Р 75-43.

    

    

    5.10. Вибір і розрахунок фільтра

    У гідроприводах сільськогосподарської техніки найбільш часто використовують сітчасті фільтри.

    Площу сітчастого фільтра визначають так:

                                  , см²,                   (15)

    де   Q ^_ подача насоса або об'єм рідини, що проходить через фільтр, дм³ /с;

             k ^_ коефіцієнт пропорційності, дм³/см²;

           ΔР_Ф ^_ перепад тиску на фільтрі, МПа (ΔР_Ф = 0.05-0.15 МПа, а при проходженні рідини через багатошаровий фільтр, з однорідною сіткою підвищується кратно кількості шарів);

           µ ^_ коефіцієнт динамічної в'язкості робочої рідини, що проходить через фільтр:

                                     , Нс/м²,                    (16)

    де   ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості, м²/с;

           ρ - густина, кг/м³.

    Q = 0.79, дм³ /с; k = 2.27, дм³/см²; ν = 52·10^-6, м²/с (при t = 50 ⁰С); ρ = 886, кг/м³ (при t = 50 ⁰С); ΔР_Ф = 0.12, МПа.

    

, Нс/м²

    

, см²

    Тип фільтра вибирають (сітчастий ФС-7, пористий тонкої очистки ФП-7) за подачею  насоса (витратою рідини). 

    5.11. Вибір місткості бака

    Для забезпечення нормальної роботи насоса рівень робочої рідини у баці над всмоктувальним трубопроводом повинен бути не менше 150 мм. Об'єм бака повинен забезпечувати відведення тепла та відокремлення повітря із рідини. Місткість бака визначають за залежністю: