Гидропривод навесного одноковшового экскаватора. 2

СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНАЯ АКАДЕМИЯ 

   КАФЕДРА ПТТМ И ГИДРОПРИВОД 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ГИДРОПРИВОД НАВЕСНОГО ОДНОКОВШОВОГО

     ЭКСКАВАТОРА 
 
 

   Пояснительная записка 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Выполнил: студент гр. 31АТсп

   Низемцев  Д.С.

                               Проверил: Угрюмов. И. А 
 
 
 
 
 
 

2004 
 
 

   Содержание 

   Введение                                                                                                                              

   1. Исходные  данные для расчета гидропривода                                                                    

   2. Описание  принципиальной гидравлической  схемы                                                          

   3. Расчет  объемного гидропривода                                                                                         

      3.1. Определение мощности гидропривода  и насоса                                                      

      3.2. Выбор насоса                                                                                                                

      3.3. Определение внутреннего диаметра гидролиний,                                                  

             скоростей движения жидкости                                                                                   

      3.4. Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров  рабочей жидкости                                 

      3.5. Расчет потерь давления в гидролиниях                                                                   

      3.6. Расчет гидроцилиндра                                                                                               

      3.7. Тепловой расчет гидропривода                                                                                

   Заключение                                                                                                                              

   Литература                                                                                                                               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение 

   Гидравлический привод в одноковшовых экскаваторах применяется для подъема-опускания сменного оборудования (кирковшика, бульдозера), подъема-опускания и поворота отвала, изменения положения (выноса) тяговой рамы, наклона колес, поворота передних колес (рулевое управление).

   Гидравлическая  схема экскаватора включает масляный бак, нерегулируемые насосы, секционный распределитель, гидроцилиндр подъема опускания отвала правый, гидроцилиндр подъема-опускания кирковщика , гидромотор поворота отвала в плане, гидроцилиндр выноса тяговой рамы, гидроцилиндр подъема опускания отвала левый, гидроцилиндр управления колес, золотник поворота колес, предохранительный клапан, делитель потока, гидроусилитель, фильтр с переливным клапаном, манометры, термометр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Исходные  данный для расчета гидропривода 

Параметры  
Рабочее давление, МПа 10,0
Усилие на штоке тянущем, Н 36000
Ход поршня, м 0,700
Скорость  перемещения штока, м/с 0,15
Длина трубопровода, м
  • от бака к насосу
  • от насоса к распределителю
  • от распределителя к цилиндру
  • от распределителя к баку
  
0,90

1,00

4,00

1,90

Местные сопротивления, шт.:
  • сверленый угольник
  • присоединительный штуцер
  • разъемная муфта
  • угол с поворотом на 90°
  
2

2

4

2

Температурный режим работы, С°
  • рабочей жидкости
  • окружающей среды
  
30 – 70

-10 –  40

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Описание  принципиальной гидравлической схемы

        Рисунок 1. Расчетная схема навесного экскаватора 
         

   Гидравлическая  схема машины состоит из следующих  основных частей: 

   1. Силовой  или насосной части, в которой  механическая энергия преобразуется в энергию потока рабочей жидкости.

   2. Распределительной части, обеспечивающей изменение направления движения рабочей жидкости от насоса с рабочим гидродвигателем.

   3. Исполнительной  или рабочей части, приводящей  в движение рабочие органы  машины.

   4. Вспомогательное  оборудование: масляный бак, трубопроводы, фильтры, обратные и предохранительные клапаны, дроссели, делители потока и другие вспомогательные агрегаты. 

   На  рисунке 1 представлена простая принципиальная нерегулируемая открытая однопоточная гидравлическая схема навесного экскаватора. 

   Открытая гидросистема  включает в себя масляный бак 1, соединенный всасывающим трубопроводом 2 с гидронасосом 3, осуществляющим подачу жидкости по напорному трубопроводу 4 к распределителю 5. В гидросистеме экскаватора распределитель управляет гидроцилиндром 6, поэтому достаточно иметь одну рабочую секцию, к которой присоединяется напорная и сливная секции. 

   Из  распределителя жидкость по сливному трубопроводу 7 через фильтр 8 возвращается в масляный бак. Параллельно с фильтром соединен переливной клапан 9, который предотвращает разрушение сливного трубопровода и фильтроэлемента при его критическом загрязнении. 

   Для контроля давления в гидросистеме в напорной и сливной магистралях устанавливают  манометры 10 и 11. Температура рабочей  жидкости измеряется датчиком 12. Манометры и датчик температуры устанавливаются в кабине оператора и дают информацию о режиме работы гидропривода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет  объемного гидропривода 
 

3.1. Определяем  мощности гидропривода и насоса 

   

,     (1)

   где – мощность гидродвигателя, кВт;

     – усилие на штоке,  ;

     – скорость движения штока,  .

    .

,     (2)

     – мощность насоса, кВт;

     – коэффициент запаса по  усилию, ;

     – коэффициент запаса по  скорости, .

    . 
 

3.2. Выбираем насос 

,     (3)

     – подача насоса, дм3/с;

     – номинальное давление, .

    .

,     (4)

     – рабочий объем насоса, дм3;

     – частота вращения вала  насоса, .

    . 

   Выбираем  шестеренный насос НШ32А-3 из технической  литературы /5/. 

Техническая характеристика шестеренного насоса НШ32А-3 

Показатели  
Номинальное давление на выходе, МПа 10
Рабочий объем, см3 31,5
Номинальная частота вращения вала, с-1 32
Номинальная объемная подача, дм3/мин 55,6
Номинальная потребляемая мощность, кВт 17,6
КПД:
  • полный
  • объемный
  
0,83…0,87

0,92…0,97

Масса, кг 6,8
 

   По  технической характеристике выбранного насоса производим уточнение действительной подачи насоса , дм3/с

,     (5)

   где – действительный рабочий объем насоса, дм3;

     – действительная частота  вращения вала насоса, , с-1;

     – объемный КПД насоса.

    . 
 

3.3. Определяем  внутренние диаметры гидролиний, скорости движения жидкости 

,     (6)

   где – расчетное значение внутреннего диаметра гидролинии, м;

     – скорость движения жидкости  в гидролинии, м/с. 

   Скорости  движения рабочей жидкости выбираем в зависимости от назначения гидролинии таким образом, чтобы для уменьшения потерь давления на гидравлическое трение режим движения был ламинарным или близким к нему. Рекомендуемые значения скорости движения рабочей жидкости для всасывающей, напорной и сливной гидролиний приведены в работе /4/.

Гидролиния Скорость 
, м/с, не более
Всасывающая 1,2
Сливная 2,0
Напорная 5,0
 

   

   

   

 

   По  расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии производим выбор трубопровода по ГОСТу 8734-75, при этом действительное значение диаметра трубопровода должно быть больше расчетного, то есть . Значение толщины стенки трубопровода принимаем конструктивно равным 2 мм.

   Принимаем , , . 

   Определяем  действительные скорости движения жидкости, м/с 

,     (7)

   где – действительное значение внутреннего диаметра гидролинии, м.

   

   

   

3.4. Выбор  гидроаппаратуры, кондиционеров  рабочей жидкости 

   Гидроаппаратуру выбираем по условному проходу и  номинальному давлению. Дополнительным параметром для гидроаппаратуры является номинальный расход рабочей жидкости.

   Под условным проходом по ГОСТу 16516-80 понимается округленный до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства или площади проходного сечения присоединяемого трубопровода.

   Принимаем , , .

   Для выбора гидроаппаратуры воспользуемся  работой /6/. 

Технические характеристики секционных распределителей типа Р                                         на

при вязкости рабочей жидкости 30±3 мм2/с 

Условный  проход, мм

Давление на выходе, МПа:

  • номинальное
  • максимальное

Расход рабочей  жидкости, л/мин:

  • номинальный
  • максимальный

Число секций, собираемых в одном блоке, не более

Минимальный расход для предохранительного клапана прямого действия с дистанционным управлением, л/мин, не более

Давление управления для предохранительного клапана прямого действия, МПа, не более

Время срабатывания предохранительного клапана прямого действия с дистанционным управлением, с, не более

 16 

16

17 

100

125 

6 
 

30 
 

1 
 

2

 

Технические характеристики предохранительных  клапанов 

 
 
Параметр		 У4790.14 У4790.15
Условный  проход, мм

Номинальное давление, МПа

Расход рабочей  жидкости, л/мин

  • номинальный
  • минимальный

Номинальный перепад  давления при вязкости рабочей жидкости 33 мм2/с и изменении расхода от номинального до максимального, МПА, не более

Масса, кг

 25

10 

63

3,5 
 

0,3

4

 32

16 

160

16 
 

0,6

12

 

Основные  параметры обратных клапанов типа 61400 

Условный  проход, мм

Номинальный расход, л/мин

Масса, кг

 32

250

2,31

 

Основные  параметры фильтра 1.1.25-25 

Условный  проход, мм

Номинальная пропускная способность, л/мин

Тонкость фильтрации

Номинальное давление, МПа

 25

63

25

0,63

 
 

   Выбор рабочей жидкости производим на основе анализа режимов работы и условий  эксплуатации гидропривода с учетом конструктивных особенностей установленного гидравлического оборудования, главным образом конструктивных особенностей используемого насоса. Для выбора рабочей жидкости воспользуемся работой /5/.

   Выбираем  рабочую жидкость ВМГЗ. 

Основные  характеристики рабочей жидкости ВМГЗ 

Показатели  
Плотность, кг/м3 865
Вязкость  при 50˚С, мм2/с 10
Рабочий диапазон, ˚С -50…+60
 
 
 

3.5. Расчет  потерь давления в гидролиниях 

,     (8)

   где – потери давления в гидролинии, МПа;

     – сумма путевых потерь давления, МПа;

     – сумма потерь давления в местных сопротивлениях, МПа. 

,     (9)

   где – потери давления по длине (путевые), МПа;

     – коэффициент путевых  потерь (коэффициент Дарси);

     – длина гидролинии, м:

    • для всасывающей гидролинии ;
    • для напорной гидролинии ;
    • для сливной гидролинии .

     – плотность рабочей жидкости, . 

   Определяем число Рейнольдса:

,     (10)

   где – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, .

     – ( – турбулентный режим)

     – ( – турбулентный режим)

     – ( – турбулентный режим) 

   Определяем  коэффициент Дарси:

     (11)

   

   

   

   

   

     

   Потери  давления в местном сопротивлении  определяем по формуле:

,     (12)

   где – коэффициент местного сопротивления:

    • сверленный уголок – 2 шт., ;
    • присоединительный штуцер – 2 шт., ;
    • разъемная муфта – 4 шт., ;
    • угол с поворотом на 90˚ – 2шт., .

   Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной,  сливной) производим произвольно.

   Местные сопротивления напорной гидролинии: сверленый уголок – 1 шт., присоединительный  штуцер – 1 шт., разъемная муфта – 2 шт., угол с поворотом на 90˚ – 1шт.

   

   Местные сопротивления сливной гидролинии: сверленый уголок – 1 шт., присоединительный штуцер – 1 шт., разъемная муфта – 2 шт., угол с поворотом на 90˚ – 1шт.

   

   

     

   Определяем  потери давления в гидролиниях: 

     

     

     
 

   3.6. Расчет гидроцилиндров 

   Диаметр поршня гидроцилиндра с штоковой рабочей полостью определяем из уравнения равновесия сил, действующих на шток:

,     (13)

   где – усилие на штоке, ;

     – давление в поршневой  полости, Па, , здесь – потери давления в сливной гидролинии;

     – диаметр поршня, м;

     – давление в штоковой  полости, Па, , здесь – потери давления в напорной гидролинии;

     – диаметр штока, м. 

   Задавшись значением коэффициента и решив уравнение (13) относительно диаметра поршня, получим следующее выражение:

     (14)

   

   После нахождения диаметра поршня определим  диаметр штока:

   

 

   Кроме определения диаметров поршня и штока из условия обеспечения заданного усилия необходимо произвести расчет гидроцилиндра по обеспечению заданной скорости движения штока .

   В этом случае диаметр поршня вторично определяется из уравнения неразрывности потока жидкости ( , здесь – эффективная площадь поршня) по формуле:

,     (15)

   где – расход жидкости, .

   

   После нахождения диаметра поршня определим  диаметр штока:

   

 

   

     

   Основные  параметры гидроцилиндров, в том  числе диаметры поршня и штока, регламентируются ГОСТом 6540-68 «Цилиндры гидравлические и пневматические. Основные параметры» и другими нормативно-техническими документами, по которым и выбираются ближайшие к средним расчетным значениям диаметры поршня и штока .

   Принимаем диаметры поршня , штока . 

   По  выбранным стандартным значениям  диаметров поршня и штока определим действительное усилие , развиваемое гидроцилиндром по формуле (13).

     

   Действительную  скорость движения штока определяют из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле:

,     (16)

   где – эффективная площадь поршня, – для штоковой рабочей полости.

     

   Произведем  сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:

   

     (17)

   

     (18) 

   Допускаемая величина отклонения действительных значений выходных параметров гидроцилиндра  от заданных не превышает ±10%. 
 

8. Тепловой  расчет гидропривода 

   Тепловой  расчет гидропривода проводится с целью определения температуры рабочей жидкости, объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств.

   Основными причинами выделения тепла в  гидроприводе являются: внутреннее трение рабочей жидкости, дросселирование жидкости при прохождении различных элементов гидропривода, трение в гидрооборудовании и др.

   Количество  тепла, выделяемое в гидроприводе в  единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности. 

   Тепловой  расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового баланса:

,     (19)

   где – количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени (тепловой поток), Вт;

     – количество тепла, отводимого  в единицу времени, Вт. 

   Количество выделяемого тепла определим по формуле:

,     (20)

   где – мощность привода насоса (потребляемая), Вт;

     – гидромеханический КПД  гидропривода;

     – коэффициент продолжительности работы гидропривода, ;

     – коэффициент использования  номинального давления, ;

     – действительная подача  насоса, м3/с;

     – полный КПД насоса. 

   Гидромеханический КПД гидропривода определим по формуле:

,     (21)

   где – гидромеханический КПД насоса;

     – гидромеханический КПД  гидроцилиндра,  ;

Гидропривод навесного одноковшового экскаватора. 2 📙 Курсовая → 🆔 60621

Гидропривод навесного одноковшового экскаватора. 2 📙 Курсовая → 🆔 60621

Гидропривод навесного одноковшового экскаватора. 2