Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет гидропривода

Содержание

Задание………………………………………………………………………...3

Введение………………………………………………………………………4

Расчёт гидроцилиндра………………………………………………………..5

Выбор насоса и рабочей жидкости………………………………………….6

Выбор распределителя…………………………………………………….....7

Выбор регулирующей гидроаппаратуры…………………………………....7

Расчет диаметров трубопроводов……………………………………………9

Расчёт давления во всасывающем трубопроводе для Т=20⁰С ……………10

Расчёт потерь давления в сливном и напорном трубопроводах при Т=50⁰С ………………………………………………………………………………...11

Расчёт КПД гидропривода…………………………………………………..14

Определение объёма и площади теплоотдачи гидробака…………………15

Тепловой расчёт гидропривода……………………………………………..15

Расчёт теплообменника……………………………………………………...17

Список литературы…………………………………………………………..18

Задание:

Выполнить расчёт принципиальной гидравлической схемы привода рабочего оборудования скрепера.

Задание:

Расчет гидропривода

Данные для расчета:

Крутящий момент на гидроцилиндре Т =20·10⁴ Н
Скорость V = 0.9 м/с
Номинальное давление Р_ном=20 МПа
Масса гидропривода _{m =1700 кг}
Длина гидролиний:

напорной l_н=5 м

сливной l_c =6 м

всасывающей l_в= 2,6 м

Коэффициенты местных сопротивлений гидролиний:

напорной

сливной ξ_с=7

всасывающей _{ξв = 4}

15-3

Введение:

Скрепер является самоходной или прицепной (к гусеничному или колесному трактору, колесному тягачу) землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта. Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I...IV категорий при инженерной подготовке территории под застройку, планировке кварталов, возведении насыпей, разработке широких траншей и выемок под различные сооружения и искусственные водоемы и др. Наиболее эффективно скреперы работают на непереувлажненных средних грунтах (супесях, суглинках, черноземах), не содержащих крупных каменистых включений. При разработке скреперами тяжелых грунтов их предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Главным параметром скреперов является геометрическая вместимость ковша (м3), которая лежит в основе типоразмерного ряда этих машин.

Скреперы классифицируют:

• по вместимости ковша — машины малой (до 5 м3), средней (5... 15 м3) и большой (свыше 15 м3) вместимости;

• по способу загрузки ковша — с пассивной загрузкой движущим усилием срезаемого слоя грунта, с принудительной загрузкой с помощью скребкового элеватора;

• по способу разгрузки ковша — с принудительной разгрузкой при выдвижении стенки ковша вперед (основной способ), со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед по ходу машины;

• по способу агрегатирования с тяговыми средствами — прицепные к гусеничным тракторам и двухосным колесным тягачам; самоходные, агрегатируемые с одноосными и двухосными колесными тягачами;

• по способу управления рабочим — с канатно-блочным (механическим), гидравлическим и электрогидравлическим управлением.
Расчёт гидроцилиндра

Рассчитываем диаметр поршня гидроцилиндра:

где, – нагрузка на гидроцилиндре, [Н];

– номинальное давление, [Па];

– гидромеханический КПД цилиндра;

– количество цилиндров 2;

– 3,14.

Полученное значение диаметр поршня округляем по ГОСТу:

Таблица 1.1 – Параметры гидроцилиндра ψ=1,33

Площадь полости, см²				Ход поршня, мм						Усилие на штоке при Р_ном=16 МПа
D, мм	d, мм	Порш-не-вой	штоко-вой	Ход поршня, мм						при выталкивании, Н·10²	при втягивании, Н·10²
90	40	63.5	47.6	200	250	320	400	500	630	1020	815

Определяем требуемый расход жидкости:

где, – диаметр поршня, [м];

– скорость перемещения поршня, [м/с];

– количество цилиндров;

– 3,14.

Выбор насоса и рабочей жидкости

Для моего случая подходит аксиально-поршневые насосы с номинальным давлением 20 МПа. Рабочую жидкость выбираем с учётом типа насоса. Для аксиально-поршневых гидронасосов в качестве рабочих жидкостей использую моторное масло (летом).

Технические характеристики масла МГ-20 (ТУ 38-1-01-50-70):

вязкость: при 50° =18∙10^-6м²/с, температура: застывания(-40°)

при20°=75∙10^-6м²/с, вспышки(180°),

температурные пределы применения -15°…+50°.

Рассчитываем предварительную мощность насоса:

где, – подача рабочей жидкости, [м³/с].

По номинальному давлению и мощности насоса выбираем марку насоса 210.25

Таблица 1.2 – Технические характеристики насоса 210.25

Рабочий объём, см³/об		107
Давление, МПа	номинальное	20
Давление, МПа	максимальное	25
Частота вращения, об/мин	номинальная	1400
	минимальная	-
	максимальная	1800
Мощность, кВт		46,8
КПД	объёмный	0,95
	механический	0,92
	общий	0,87
Масса, кг		44

По известному расходу жидкости и выбранному из характеристики рабочему объёму насоса определяем число оборотов вала:

где, – объёмный КПД насоса;

– расход жидкости, [м³/с];

– количество насосов, подающих поток жидкости в одну гидролинию;

– рабочий объём насоса, [см³/об].

Выбор распределителя

Тип и марку распределителя выбирают по номинальному давлению, расходу жидкости (подаче) и количеству гидродвигателей. Для гидроприводов, работающих режиме эксплуатации (Р_ном=20 МПа), обычно выбирают секционные распределители.

Марка распределителя Р-32

Таблица 1.3 – Техническая характеристика моноблочного распределителя Р-32

Давление [МПа]	номинальное	20
Давление [МПа]	максимальное	25
Поток жидкости, л/мин	номинальный	250
Поток жидкости, л/мин	максимальный	320
Условный проход, мм		32
Давление в сливной линии, МПа		0.8

Выбор регулирующей гидроаппаратуры

Установка предохранительного клапана:

Установка предохранительного клапана необходима для регулирования давления в напорной линии. При повышении давления на 10-20% больше номинального, предохранительный клапан открывается и сливает жидкость в сливную линию.

По , выбираем предохранительный клапан типа ГК 2.32 А, с характеристиками:

_где

Установка Гидрозамка:

Типоразмер 61900.

Установка дросселя с обратным клапаном необходима для ограничения скорости опускания рабочего оборудования грузоподъемных машин. Дроссели в одном направлении беспрепятственно пропускают поток жидкости, а в противоположном организовывают его за счет запирания обратного клапана.

Выбор фильтра:

Выбор унифицированных фильтров осуществляется по номинальному потоку жидкости и требуемой номинальной тонкости фильтрации.

Устанавливаем 2 линейный фильтр типоразмера 1.1.50-25

Таблица 1.4 – Техническая характеристика фильтра типоразмера 1.1.50-25

Условный проход, мм	50
Гидролиния установки	Сливная
Номинальный поток через фильтр при вязкости рабочей жидкости (20-30)10^-6 м²/с, л/мин	250
Номинальное давление, МПа	0,63
Номинальный перепад давления при номинальном потоке и вязкости рабочей жидкости не более 30*10^-6 м²/с, МПа	0,08
Перепад давления на фильтре при открывании переливного клапана, МПа	0,35
Масса сухого фильтра, кг	20

Расчёт диаметров трубопроводов

Для этого задаёмся скоростью потока жидкости:

в напорном трубопроводе – 4 м/с;

в сливном трубопровод – 2 м/с;

во всасывающем трубопроводе – 1 м/с.

где, – расход жидкости, [м³/с];

– скорость потока жидкости, [м/с].

В соответствии с ГОСТом 8734-75 и 8732-78 выбираем стандартные диаметры трубопроводов, которые используем в дальнейших расчётах:

Теперь уточним действительные скорости потока жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах, по формуле:

где, – расход жидкости, [м³/с];

– диаметр трубы, [м].

Эти значения скоростей будем учитывать в дальнейших расчётах.

Расчёт давления во всасывающем трубопроводе для Т=20⁰С

Расчёт будем вести по уравнению Бернулли:

где, – атмосферное давление – 101325 [Па];

– плотность жидкости ( определяется по графику зависимости плотности рабочих жидкостей от температуры) – 890 [кг/м³];

– ускорение свободного падения – 9,8 [м/с²];

– высота всасывания – 0,5 [м];

– скорость потока жидкости во всасывающем трубопроводе, [м/с];

– суммарный коэффициент местных сопротивлений во всасывающем трубопроводе;

( определяется по графику зависимости поправочного коэффициента от числа Рейнольдса) – поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери;

– длина всасывающего трубопровода, [м];

– диаметр всасывающего трубопровода, [м];

– коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода.

где – число Рейнольдса.

где – скорость потока жидкости во всасывающем трубопроводе, [м/с];

– диаметр всасывающего трубопровода, [м];

( определяется по графику зависимости вязкости рабочих жидкостей от температуры) – коэффициент кинематической вязкости, [м²/с].

Режим турбулентный т. к. .

Вывод: т. к. давление на конце всасывающего трубопровода больше 0,06 Мпа кавитация возникать не будет.

Расчёт потерь давления в сливном и напорном трубопроводах при Т=50⁰С.

Общая величина потерь давления может быть определена как сумма потерь в отдельных элементах гидросистемы:

где – суммарные потери давления в напорной гидролинии цилиндра;

– суммарные потери давления в сливной гидролинии цилиндра.

Определим путевые потери давления на прямолинейных участках трубопровода:

a) для напорного трубопровода:

где, – плотность жидкости – 860 [мг/м³];

– длина напорного трубопровода, [м];

– диаметр напорного трубопровода, [м];

– скорость потока жидкости в напорном трубопроводе, [м/с];

– коэффициент трения жидкости о стенки напорного трубопровода:

Для турбулентного режима ;

где – скорость потока жидкости в напорном трубопроводе, [м/с];

– диаметр напорного трубопровода, [м];

– коэффициент кинематической вязкости, [м²/с].

Режим турбулентный, т. к. .

;

b) для сливного трубопровода:

где, – плотность жидкости – 860 [мг/м³];

– длина сливного трубопровода, [м];

– диаметр сливного трубопровода, [м];

– скорость потока жидкости в сливном трубопроводе, [м/с];

– коэффициент трения жидкости о стенки сливного трубопровода:

Для турбулентного режима ;

где – число Рейнольдса, определяется:

где – скорость потока жидкости в сливном трубопроводе,[м/с];

– диаметр сливного трубопровода, [м];

– коэффициент кинематической вязкости, [м²/с].

Режим турбулентный, т. к. .

;

Определим местные потери давления в изгибах трубопроводов, штуцерах, переходниках, тройниках:

a) для напорного трубопровода:

где, – плотность жидкости – 860,

– коэффициент местных сопротивлений в напорном трубопроводе;

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери в напорном трубопроводе – 1;

– скорость потока жидкости в напорном трубопроводе, [м/с].

b) для сливного трубопровода:

где, – плотность жидкости – 860 [мг/м³];

– коэффициент местных сопротивлений в сливном трубопроводе;

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери в сливном трубопроводе – 1;

– скорость потока жидкости в сливном трубопроводе, [м/с].

Суммарные потери давления в напорной гидролинии цилиндра:

Суммарные потери давления в сливной гидролинии цилиндра:

Расчёт КПД гидропривода

Общий КПД гидропривода определяют произведение гидравлического, механического и объемного КПД:

где, – гидравлический КПД;

– механический КПД;

– объемный КПД.

Гидравлический КПД рассчитываем по суммарным потерям давления в гидроприводе:

где, – номинальное давление, [Па];

– суммарные потери давления, [МПа].

Механический КПД определяется по формуле:

где, – механический КПД насоса;

– гидромеханический КПД цилиндра.