Содержание

1. Определение  основных размеров базы автогрейдера…………………..……5

 2. Определение линейных размеров рабочего оборудования автогрейдеров…………………………………………………………..…….…..6

3. Расчет элементов рабочего оборудования автогрейдера…………………….7

4.Расчет гидроцилиндров рабочего оборудования……………………………..9

5.Силовая установка и гидропривод автогрейдера………………..…………..11

6. Расчет устойчивости  отвалов автогрейдера…………………………………14

7.Рсачет гидропривода автогрейдера……………...……………………............16

8. Список литературы…………………………………………………...……….20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определение основных  размеров базы  автогрейдера. 

         Гусеничный движитель.

         Определяем колею.

 Где

- диаметр опорно-поворотного устройства.

  - гарантированный зазор с каждой стороны ОПУ.

  -ширина гусеницы.

Принимаем

Определяем  - расстояние, между осями ведущей звездочки и натяжным устройством.

Находится из соотношения.

Определяем давление на грунт.

 

Просвет под  платформой.

 

Где - габаритная высота цепи.

      - шаг цепи.

      - высота цепи.

Высота пяты гидроцилиндра подъема-опускания  стрелы.

Радиус поворота пяты.

Высота пяты стрелы.

(после уточнения,  согласно компоновки  )

Радиус пяты стрелы.

     

( после уточнения,  принимаем  ) 
 
 

2. Определение линейных  размеров рабочего  оборудования автогрейдера. 

Длина ковша.

 [2.стр.206]

Длину стелы  и рукояти задаем из ограничения 

- длина стрелы.

-длина рукояти

Проведем проверку заданных параметров по радиусу копания.

  Проверяем  по высоте копания.

Высота выгрузки

Угол поворота рукояти

 

Конструкция ковшей унифицирована. Назначаем основной ковш.

- ширина ковша. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет элементов  рабочего оборудования авторгейдера. 
 

Определяем силу сопротивления копанию.

Где

- удельное сопротивление копанию. [1,таб.10,стр.64]

- толщина стружки. [2,стр.211]

Определяем силы тяжести элементов экскаватора. 

Сила тяжести  ковша.

Где

- коэффициент пропорциональности  для нормального ковша.

Сила тяжести  грунта в ковше.

Где

- плотность грунта. [1,таб.2,стр.11]

Сила тяжести  рукояти.

Где

- удельная масса рукояти.

Сила тяжести  гидроцилиндра.

Где

- масса гидроцилиндра. [2.стр.214]

         

Определяем центры масс ковша, грунта, рукояти и гидроцилиндра ковша, графическим построением.

- центр масс ковша.

  - центр масс рукояти.

- центр масс груза.

  - центр масс гидроцилиндра. 
 
 
 
 

Сила тяжести  стрелы.

Определяем центры масс ковша, грунта, рукояти и гидроцилиндра  ковша, графическим построением.

- центр масс ковша.

  - центр масс рукояти.

- центр масс груза.

  - центр масс гидроцилиндра. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Расчет гидроцилиндров рабочего оборудования. 

Работа, затрачиваемая на подъем ковша с грунтом, рукоять и другие перемещаемые элементы рабочего оборудования.

Где масса поднимаемых элементов.

перемещение центров этих масс.

Работа, затрачиваемая  на преодоление сопротивления копанию.

- удельное сопротивление копанию.  [1,таб.10,стр.64] 

1. Определяем  объем гидроцилиндра для подъема  ковша.                      

Где

площадь поршня в бесштоковой  полости.

площадь поршня в штоковой полости.

наибольший ход поршня.

     - давление на рабочей полости гидроцилиндра.

     - давление на сливной полости гидроцилиндра.

      - КПД гидроцилиндра, учитывающий потери энергии при выдвижении поршня и штока.

      - КПД привода гидроцилиндром механизма.

Находим ход  поршня.

Принимаем из стандартного ряда гидроцилиндр. , ,  

2. Определяем  объем гидроцилиндров для подъема  рукояти.

Применяем два  гидроцилиндра.

Полная работа

 Принимаем  из стандартного ряда гидроцилиндр. , ,

3. Определяем объем гидроцилиндров для подъема стрелы.

        Работа

Применяем два  гидроцилиндра.

Полная работа

Принимаем из стандартного ряда гидроцилиндр. , ,  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Силовая установка и гидропривод автогрейдеров. 

Требуемая мощность насосной установки определяем по наибольшей энергоемкости операции копания.

Где

-длительность копания.

         Двигатель внутреннего сгорания, приводящий насосы, выбираются по  мощности 

Где

- КПД редуктора, включая встроенный  редуктор двухпоточных насосов,

 коэффициент снижения выходной  мощности двигателя из-за колебания  внешних нагрузок,

коэффициент типа движителя, для  гусеничного экскаватора. 
 

Параметры гидромотора механизма  поворота.

Вращающий момент

Где

т м²  –

 полусумма  моментов инерции поворотной  части экскаватора с груженным  и порожним ковшом.

Где

 т м² - момент инерции поворотной части с груженым ковшом.

 т м² - момент инерции поворотной части с порожним ковшом.

т.- масса груза в ковше.

- полная допустимая продолжительность  двухэтапного поворота в прямом  и обратном направлении. 
 

- момент сцепления экскаватора  с грунтом.

Где

коэффициент сопротивления повороту экскаватора.

- сила тяжести экскаватора.

- колея.

Среднее ускорение.

Где

- для низкомоментных быстроходных  гидромоторов.

  - КПД привода механизма поворота.

- коэффициент пропорциональности. [1.стр.74]

Окружная скорость

Окружная скорость в конце разгона

,

время разгона                         

где

- ускорение, обусловленное физиологическими  особенностями оператора.

Выбираем гидромотор аксиально-поршневой 223.25. 

- передаточное число.

- частота вращения платформы.

- угловая скорость платформы. 

Параметры гидромоторов механизма  передвижения. 

Сопротивление движению экскаватора.

Где

-  сила сопротивления движению  на прямолинейном участке. 
 
 

коэффициент сопротивления движению.

- сопротивление сил инерции,  возникающие при трогании экскаватора.

- сила сопротивления при движении  на подъем с уклоном  .

     Мощность  насосной  установки.

 

     Выбираем  для гусеничного экскаватора  два гидромотора аксиально-поршневых 223.25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6 Расчет устойчивости отвалов автогрейдера.

 

Первый случай.

Сила тяжести  ковша.

Сила тяжести  грунта в ковше.

 Сила тяжести  рукояти.

  Сила тяжести  противовеса.

Сила тяжести  стрелы.

- центр тяжести ковша.

  - центр тяжести рукояти.

- центр тяжести груза.

  - центр тяжести противовеса.

- коэффициент к скоростям  ветра.

- коэффициент учета скорости  ветра.

- аэродинамический коэффициент.

Устойчивость 

 условие выполняется

Второй  случай

Движение  по косогору

 

- центр тяжести ковша.

  - центр тяжести рукояти.

- центр тяжести груза.

  - центр тяжести противовеса.

  - центр тяжести стрелы.

 

 

Условие выполняется 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 Расчет гидропривода автогрейдера

      Предлагаемый  набор элементов гидропривода, из которых необходимо составить принципиальную схему, приведен в табл.3. Номерам элементов в табл.3 соответствуют номера устройств, условные графические обозначения которых представлены ниже. Основные технические параметры проектируемого привода приведены в табл.4.

      Для выполнения курсовой работы необходимо по заданному циклу 
из предложенного набора элементов составить принципиальную гидравлическую схему машины и привести подробное описание ее работы, особо отметив при этом управление циклом. Для указанных в задании технических параметров привода произвести необходимые расчеты, на основании которых по каталогам и справочной литературе выбрать нормализованные устройства и аппараты. Построить график потерь давления на заданном преподавателем участке.

      Условное  графическое обозначение  элементов гидропривода

 

       1 – насос постоянной производительности  с постоянным направлением потока; 
 
 
 

      5 – гидроцилиндр двухстороннего  силового действия с односторонним  штоком; 

        
 
 

      21 – регулятор расхода с предохранительным  клапаном; 
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      24 – распределитель 2\2 с управлением  от электромагнита и пружинным  возвратом; 

        
 
 

      26 – распределитель 4/2 с управлением от двух электромагнитов;

        
 
 
 
 

      29 – распределитель 3/2 с управлением  от электромагнита и пружинным  возвратом;

        
 
 
 

      38 – фильтр для очистки жидкости

        
 
 
 
 

      39 – манометр

        
 
 
 

       40 – бак 
 

7.1 Разработка  принципиальной гидравлической схемы привода 

      Составляем  принципиальную гидросхему привода, используя  выше приведенные элементы.

      В данной схеме применен дроссельный  способ регулирования скорости жидкости. Характерным для этого способа  регулирования  является превышение производительности насоса над максимально необходимым расходом масла через гидродвигатель. При таком условии избыточная часть жидкости отводится от насоса через предохранительный клапан в бак.

      Настройка и контроль давления в системе  производится  с помощью манометра МН. Движение потока жидкости в системе регулируется с помощью распределителей Р2 и Р3.Распределитель Р3 предназначен для работы в двух положениях: 1) обеспечивает движение жидкости при рабочей подаче; 2) позволяет реверсировать движение рабочих органов. Для смены положения распределитель Р3 с двух сторон оснащен магнитным управлением. Распределитель Р2 также является двухпозиционным. Но вторая позиция распределителя Р2 предназначена для быстрого отвода жидкости (первая также как у Р3). Управление распределителя Р2 отличается от Р3. С одной стороны у него расположен магнит, а с другой пружина, обеспечивающая  возвращение распределителя в исходное положение. Для настройки скорости рабочего органа и поддержания её постоянной  в напорном трубопроводе расположен регулятор расхода РР.

      Необходимая чистота масла в системе обеспечивается с помощью фильтров  Ф1 и Ф2. Фильтр Ф1 предназначен для исключения попадания каких-либо частиц из бака в систему. Но так, как  загрязнение  масла в системе может происходить  не только из бака (цилиндр, дроссель, распределитель и т.п.), то в сливном трубопроводе установлен фильтр Ф2 для предотвращения попадания частиц в бак из системы и повторного прогона их по ней. 

      Описание  работы гидропривода:

      Исходное  положение "СТОП"

      Б-Н-Ф1-Р1(I)-Б

      Быстрый подвод

      Б-Н-Ф1-Р2(1)-Р3(2)-Ц-Р3(2)-Ф2-Б

      

                        Р1(2)

      Рабочая подача

      Б-Н-Ф1-РР-Р2(2)-Р3(2)-Ц-Р3(2)-Ф2-Б

                            ׀

                          Р1(2)

Реверс

Р3(1)→Р3(2) 

Быстрый отвод

Б-Н-Ф1-Р2(1)-Р3(1)-Ц-Р3(1)-Ф2-Б

                      ׀

                    Р1(2) 

      Переключение  управляющих электромагнитов

 
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок- 7.1 Гидравлическая схема

      7.2 Типовой расчет гидропривода

      7.2.1 Выбор рабочей жидкости

 

      В гидравлических системах рабочая жидкость выполняет несколько функций. Она служит для передачи энергии от насоса к потребителю (двигателю), смазки поверхностей трения внутри гидравлических устройств, предотвращения коррозии и, в результате непрерывной циркуляции, в значительной степени способствует отводу тепла от источников его выделения.

      В качестве рабочих жидкостей в  промышленных гидроприводах преимущественно   используют минеральные масла на нефтяной основе (табл. I) [1].

      Основным  параметром, по которому производится выбор рабочей жидкости для проектируемой  гидросистемы, является вязкость. Выбор оптимальной вязкости масла представляет известные трудности, так как при этом приходится учитывать противоречивые требования. При недостаточной вязкости жидкость не удерживается на нагруженных несущих поверхностях гидромашин и устройств, в результате чего может возникнуть их преждевременный износ. Кроме того, малая вязкость жидкости способствует увеличению внутренних утечек в системе и и ускорению окисления масла. При слишком большой вязкости рабочей жидкости  увеличивается мощность, необходимая на преодоление трения, ухудшается всасывающая способность насосов, возможно нарушение теплового режима работы системы и возникновение кавитации, ухудшения фильтрации.

      В промышленных гидроприводах эксплуатируют  масла с кинематической вязкостью (10-60)∙10^-6 м²/с в диапазоне температур (30-60)˚С.

      Для определения марки минерального масла определяем ориентировочное  значение рабочего давления жидкости P. Для систем с гидроцилиндром  P находится: 

      

      Так как значение рабочего давления жидкости P ≤ 6,3 МПа при средних скоростях рабочего органа машины вязкость масла выбирается в пределах (20-40)∙10^-6 м²/с. По табл.1 [1] принимаем масло:

      

      7.2.2 Определение потерь давления на участке гидросистемы