Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Гидропривод скрепера

Государственное Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

кафедра “ПТТМ И ГП”

ГИДРОПРИВОД СКРЕПЕРА

с ковшом емкостью до 10 м³

Пояснительная записка

ДМ.05А.00.00 ПЗ

2007 год

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

Курсовое проектирование объемных гидроприводов способствует обобщению и закреплению теоретических знаний студентов, имеет целью развитие навыков самостоятельной творческой работы студентов, пользования справочной литературой, ГОСТами, нормалями, выполнения расчетов, чертежей и составления текстовых конструкторских документов.

Объектом проектирования курсового проекта является автомобильный кран.

Цель расчета – определение параметров гидропривода, типоразмеров и номенклатуры применяемого гидрооборудования. Основным расчетом уточняются параметры гидропривода, устанавливается степень расхождения между полученными и заданными выходными параметрами гидропривода.

Исходные данный для расчета гидропривода

Параметры	Привод левой стороны отвала
Рабочее давление, МПа	10,0
Усилие на штоке тянущем, Н	91000
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 скрепера

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 скрепера.

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 автогрейдера 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

100

125

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

3,5

0,3

160

0,6

Основные параметры обратных клапанов типа 61400

Условный проход, мм

Номинальный расход, л/мин

Масса, кг

250

2,31

Основные параметры фильтра 1.1.25-25

Условный проход, мм

Номинальная пропускная способность, л/мин

Тонкость фильтрации

Номинальное давление, МПа

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)

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, ;

– гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.

Гидравлический КПД гидропривода равен:

, (22)

где , , – потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.

Гидромеханический КПД определяем из выражения для полного КПД гидромашины:

, (23)

где – полный КПД насоса;

– гидравлический КПД;

– механический КПД;

– объемный КПД;

– гидромеханический КПД.

;

Количество тепла, отводимого в единицу времени от поверхностей металлический трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости, определяем по формуле

, (24)

где – коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(м²град);

– установившаяся температура рабочей жидкости, ;

– температура окружающего воздуха, ˚C;

– суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности трубопроводов (всасывающей, напорной, сливной гидролиний), , здесь – внутренний диаметр, – толщина стенки, – длина i–го трубопровода;

– площадь поверхности гидробака, м².

Площадь поверхности гидробака определим из уравнения теплового баланса (19) после подстановки в него выражений (20) и (24):

Расчетная площадь поверхности гидробака связана с его объемом следующей зависимостью:

, (25)

где – объем гидробака, дм³.

Из формулы (25) определим объем гидробака:

Объем превышает 3 минутную подачу насоса, необходима установка теплообменника. Зададим объем гидробака исходя из условия рекомендуемой 3 минутной подачи насоса.

По формуле (25) определим площадь гидробака:

Площадь теплоотводящей поверхности теплообменника найдем из уравнения теплового баланса гидропривода с теплообменником (отвод тепла через наружную поверхность трубопроводов не учитываем):

, (26)

где – количество тепла, выделяемого в единицу времени, Вт;

– количество отводимого в единицу времени тепла от поверхности гидробака, , Вт;

– количество отводимого в единицу времени тепла от теплоотводящей поверхности теплообменника, , Вт, здесь – коэффициент теплопередачи теплообменника, ; – площадь теплоотводящей поверхности теплообменника, м².

;

Заключение

В данной курсовой работе был проделан расчет части объемного гидропривода автогрейдера (привода левой стороны отвала). Определены мощности гидропривода и насоса. Произведен выбор шестеренного насоса НШ32А-3. Определены внутренние диаметры всасывающей, напорной и сливной гидролиний, а также скорость движения жидкости по ним. Произведен выбор гидроаппаратуры и рабочей жидкости. Рассчитаны потери давления в гидролиниях, определены диаметры поршня и штока гидроцилиндра, действительные значения усилия и скорости перемещения штока. Тепловой расчет гидропривода определил объем гидробака и необходимость установления теплообменника.

Литература

1. Задания на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин /Сост.: Т.В. Алексеева, Н.С. Галдин, В.С. Башкиров, В.П. Шаронов; СибАДИ. – Омск, 1984. – 36с.

2. Приложения к заданиям на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин /Сост.: Т.В. Алексеева, Н.С. Галдин, В.С. Башкиров, В.П. Шаронов; СибАДИ. – Омск, 1984. – 34с.

3. Основные положения расчета объемного гидропривода: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию /Сост. Н.С. Галдин, Э.Б. Шерман; СибАДИ. – Омск, 1988. – 32с.

4. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б., Воловиков Б.П. Гидравлические машины, гидропривод мобильных машин: Учебное пособие. – Омск: ОмПИ, 1987. – 88с.

5. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин: Учебное пособие. – Новосибирск: – Изд-во Новосибирского ун-та, 1994. – 212с.

6. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 301с.

Гидропривод скрепера 📙 Курсовая → 🆔 60624