Гидропривод передвижения малогабаритного автопогрузчика

спецификация 2 листа А4.dwg

корпус Б.dwg

Технические требования:
* Размеры для справок.
Бр 012 ТУ 48-26-15-42

сборкаА1макса.dwg

поршень.dwg

Технические требования:
Твердость поршня 23 28
Отклонение от соосности поверхностей А
Б и сферы В не более 0
Перед закалкой обезжирить и очистить отверстия.
Бр 012 ТУ 48-26-15-42

схемаА1.dwg

Гидроклапан обратный 531.25.00
Предохранительный клапан 520.20.10А
Гидрораспределитель 08116P1V2001H
A4VG58DA2D232R-NSC025S
DZ 20-2-5X400XMV "Rexroth
Клапаны предохранительные
Гидравлическая схема

1 (1).doc

Обзор литературных и патентных источников (в области объемных гидроприводов строительных машин) ..
Описание алгоритма работы объемного гидропривода ходового оборудования экскаватора
Выбор основных параметров и расчет разрабатываемого гидропривода
Выбор элементов гидропривода из существующей нуменклатуры гидроаппаратов выпускаемых заводами-изготовителями ..
Построение нагрузочных характеристик разрабатываемого гидропривода .
Техника безопасности
Список использованных источников . .
Основным направлением развития машиностроения является увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат. Курсовая работа по дисциплине «Гидравлика гидромашины и гидропривод» выполняется с целью улучшения технических знаний и навыков в области проектирования и расчетов объемных гидроприводов строительных и дорожных машин и является базовой частью учебной программы при подготовке дипломных проектов по специальности «Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование». При выполнении курсовой работы рассматривается: обоснование принимаемой принципиальной гидравлической схемы строительной машины и анализ ее работы определение параметров объемного гидропривода в целом и на основе расчета его элементов выбор гидромашин и гидроаппаратов из существующей нуменклатуры предлагаемой отечественными заводами-изготовителями. Расчетно-пояснительная записка состоит из 30 листов включая графическую часть: чертеж принципиальной гидравлической схемы(формат А1) сборочный чертеж гидромотора (формат А1) рабочие чертежи двух сопрягаемых деталей гидромотора (формат А3).
Обзор литературных и патентных источников (в области объемных гидроприводов строительных машин)
На сегодняшний день существует широкий спектр научно-технической литературы в области объемных гидроприводов строительных машин. Принципиальная схема объемного гидропривода определяет состав элементов и связи между ними дает детальное представление о принципах работы строительно-дорожной машины. При составлении принципиальной гидравлической схемы необходимо учитывать многие факторы: назначение гидропривода на машине (для привода рабочего оборудования или выполнения вспомогательных операций установочных движений); уровень давления в гидросистеме: низкий(10 16 МПа) средний(16 25 МПа) высокий(25 42 МПа); условия функционирования гидропривода; надежность и др. В гидроприводах тракторов бульдозеров скреперов рыхлителей и т.п. обычно применяются шестеренные насосы с номинальным давлением 10 16 МПа. В гидроприводах экскаваторов погрузчиков автокранов используются аксиально-поршневые насосы с номинальным давлением 10 20 25 и 32 МПа. Применение типовых схем повышает качество проектирования гидроприводов снижает номенклатуру применяемого оборудования упрощает производство.[ 7]. Рассматриваемая в курсовой работе принципиальная гидравлическая схема широко применяется в различных видах ходового оборудования строительных и дорожных машин.
Рассмотрим принципиальные гидравлические схемы реально выпускаемых строительных и дорожных машин.
На рис. 1 показана схема гидравлического контура механизма передвижения экскаватора и других машин а также механизмов поворота различных рабочих органов. Схема обеспечивает бескавитационную с контролируемым замедлением работу реверсивного гидромотора 4 за счет тормозных клапанов 6 возможность бесступенчатого изменения частоты вращения вала гидромотора в широком диапазоне при помощи объемного и частично дроссельного регулирования за счет совместной работы золотника гидрораспределителя 7 с тормозным клапаном 6. Схема также обеспечивает защиту гидромотора 4 при помощи предохранительных клапанов 3 5 от чрезмерных давлений которые могут возникнуть в моменты мгновенных перекрытий тормозных клапанов 6. Кроме того схема обеспечивает бескавитационную работу гидромотора в нейтральном положении гидрораспределителя 7 за счет клапана противодавления 8.
Рисунок 1- Принципиальная гидравлическая схема гидравлического контура механизмов передвижения и поворота:
– регулируемый насос; 2 – предохранительный клапан; 4 – гидромотор; 3 5 –предохранительные клапаны; 6 –тормозные клапаны; 7– гидрораспределитель; 8 – клапан противодавления
На рис. 2 показана схема гидравлического контура механизма поворота платформы экскаватора и других подобных механизмов которая пользуется большим распространением из-за своей относительной простоты. Для гидравлического контура выполненного по схемам на рис. 3.18 и 3.19 необходимо иметь нормально замкнутый тормоз гидромотора гидравлически
управляемый например от дополнительного золотника сблокированного с основным.
Рисунок 2 – Принципиальная гидравлическая схема контура механизмов поворота:
– нерегулируемый насос; 2 – предохранительный клапан; 3 – гидрораспределитель; 4 – обратные клапаны (для подпитки); 5 – предохранительные клапаны; 6 – гидромотор
Малогабаритные универсальные погрузчики выпускают с колесными движителями приводимыми от двух независимых объемных гидропередач с замкнутым потоком. Гидропередача ходовой системы выполняет функции не только передвижения но и управления машиной. Каждая гидропередача приводит во вращение колеса одного борта связанные между собой цепной или зубчатой передачей. Применяемая на малогабаритных погрузчиках
гидропередача обеспечивает бесступенчатое изменение скорости движения до 7–12 кмч. Поворот погрузчика осуществляется путем регулирования подачи насосов на разную величину. При изменении направления потока рабочей жидкости в гидропередачах колеса каждого борта вращаются в противоположных направлениях что позволяет осуществить поворот машины вокруг собственной оси. На рис. 3 изображена гидравлическая схема данного погрузчика.
Рисунок 3 - Гидравлическая схема малогабаритного погрузчика:
2 3 – гидроцилиндры рабочего оборудования (отвала); 4 5 – распределительные блоки; 6 – бак; 7 – передача; 8 – объемная гидропередача; 9 – гидроклапан тормоза; 10 – насос регулируемый; 11 – передача; 12 – дизель.[7].
Рассмотрим патентные источники реально выпускаемых строительных и дорожных машин.
Номер охранного документа
RU 2269429C1 01.2006
Регистрационный номер заявки
RU 200413034411 14.10.2004
Название изобретения
[RU] ГИДРОПРИВОД САМОХОДНОЙ МАШИНЫ
[BY] Королькевич Александр Викторович
[BY] Шевченко Василий Савельевич
Сведения о патентообладателях
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах малогабаритных сельскохозяйственных тракторов и дорожно-строительных машин. Гидропривод содержит регулируемый насос связанный с двигателем гидромотор привода колес машины гидромотор привода рабочего оборудования регулятор скорости вала гидромотора клапан разности давлений и логический элемент ИЛИ. Регулируемый насос соединен с гидромотором привода колес через клапан разности давлений пружинная полость которого соединена с регулятором скорости а противоположная торцевая полость его - с напорной гидролинией насоса через логический элемент ИЛИ. Гидромотор привода рабочего оборудования соединен с регулируемым гидронасосом через регулятор скорости. В сливных гидролиниях гидромоторов установлен распределитель с обратными клапанами. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности гидропривода а именно обеспечивает бесступенчатое регулирование скоростей привода оборудования и самоходной машины а также возможность реверса и торможения гидромоторов привода машины и привода рабочего оборудования. 2 з.п. ф-лы 2 ил.
Рисунок 4 –Гидропривод самоходной машины
Недостатком указанного гидропривода является отсутствие привода рабочего оборудования.
Гидропривод самоходной машины содержит насос и гидромотор системы привода колес машины насос и гидромотор системы привода навесного рабочего оборудования причем оба насоса связаны с двигателем машины посредством механической передачи и соединены с соответствующими моторами напорными гидролиниями. Регулятор скорости позволяет регулировать скорость машины. К недостаткам описанного устройства следует отнести отсутствие в схеме возможности регулировать скорость вала гидромотора привода рабочего оборудования. Такая необходимость существует по крайней мере по двум причинам: скорость вала гидромотора нестабильна т.к. зависит от технического состояния гидромашин и от температуры рабочей жидкости; рабочее оборудование может работать при разных скоростях привода. Например от сельскохозяйственных тракторов могут требоваться различные скорости привода рабочего оборудования: 540 700 1000 3000 обмин и др. Кроме того в этой схеме отсутствует возможность реверса и торможения гидромотора привода колес машины и гидромотора привода рабочего оборудования.
В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей гидропривода самоходной машины.
Поставленная задача достигается тем что гидропривод самоходной машины содержит насос связанный с двигателем гидромотор привода колес машины гидромотор привода рабочего оборудования регулятор скорости вала гидромотора. В качестве насоса использован регулируемый насос и гидропривод дополнительно содержит клапан разности давлений и логический элемент ИЛИ. Причем регулируемый насос соединен с гидромотором привода колес через клапан разности давлений пружинная полость которого соединена с регулятором скорости а противоположная торцевая полость его - с напорной гидролинией насоса через логический элемент ИЛИ. Гидромотор привода рабочего оборудования соединен с регулируемым гидронасосом через регулятор скорости. Кроме того в сливных гидролиниях гидромоторов установлен распределитель с обратными клапанами и параллельно регулятору скорости установлены последовательно обратный клапан и дроссель. Благодаря такому выполнению гидропривода самоходной машины получаем расширение функциональных возможностей гидропривода а именно: бесступенчатое регулирование скоростей привода рабочего оборудования и самоходной машины возможность реверса и торможения гидромоторов привода машины и привода рабочего оборудования.
На рис.4 представлена принципиальная схема гидропривода самоходной машины.
На рис.5 - зависимость скоростей валов гидромоторов и скорости самоходной машины от угла регулирования насоса.
Гидропривод самоходной машины включает регулируемый насос 1 связанный с двигателем 2 и соединенный гидролиниями 3 и 4 с гидромотором 5 через клапан 6 разности давлений и гидролиниями 3 7 и 4 - с гидромотором 8 через регулятор 9 скорости. Торцовая полость 10 клапана 6 через логический элемент 11 ИЛИ соединена с гидролиниями 3 и 4. Пружинная полость 12 клапана 6 соединена с гидролинией 7. Регулятор 9 скорости имеет регулируемый дроссель 13. Между гидромоторами 5 и 8 и гидролинией 4 установлены гидрораспределитель 14 и обратные клапаны 15 и 16. Гидролинии 7 и 3 соединены через обратный клапан 17 и дроссель 18. Гидролинии 3 и 4 защищены предохранительными клапанами 19 и 20. Гидропривод имеет систему подпитки состоящую из насоса 21 подпитки переливного клапана 22 и обратных клапанов 23 и 24. Гидроцилиндр 25 и распределитель 26 предназначены для управления подачей насоса 1.
Рассмотрены 3 различных условия функционирования машины:
Движение машины при неработающем рабочем оборудовании.
Работа рабочего оборудования без движения машин.
Работа рабочего оборудования при движении машины.
Указанные варианты совместной работы машины и оборудования рассмотрим на режимах: тяги торможения гидроприводом и реверса. Движение машины при неработающем оборудовании. Для отключения рабочего оборудования достаточно полностью закрыть дроссель 13. При увеличении подачи насосом 1 давление создаваемое насосом по гидролинии 3 через логический элемент 11 ИЛИ передается в торцевую полость 10 клапана 6 и преодолевая усилие пружины сдвигает золотник клапана влево. Рабочая жидкость от насоса 1 по гидролинии 3 через клапан 6 поступает в гидромотор 5 обеспечивая движение самоходной машины. При этом небольшое количество жидкости из полости 12 вытесняется в гидролинию 7 и далее через гидромотор 8 - в гидролинию 4 на всасывание насоса 1. В режиме торможения гидромотор 5 работает как насос и подает жидкость в насос 1 вынуждая его работать в режиме гидромотора. Давление создаваемое гидромотором 5 через логический элемент 11 ИЛИ передается в торцевую полость 10 клапана 6. Золотник клапана 6 удерживается в нижнем положении или перемещается влево вытесняя жидкость из полости 12. Т.к. при работе гидромотора 5 в режиме насоса гидролиния 3 становится всасывающей и давление в ней падает то жидкость из полости 12 выдавливается в гидролинию 3 через дроссель 18 и клапан 17. Для получения реверса машины необходимо распределитель 14 переключить в положение прямого соединения гидролинии 4 с гидромотором 5. В режиме реверса насос 1 подает жидкость в гидролинию 4. Давление насоса через элемент 11 ИЛИ передается в полость 10 клапана 6. Из полости 12 жидкость выдавливается через дроссель 18 и клапан 17 в гидролинию 3 насоса 1. Из гидролинии 4 через открытый распределитель 14 поток подается в гидромотор 5 и далее по гидролинии 3 через клапан 6 поступает в насос 1. Обратный клапан 16 препятствует проникновению потока в гидромотор 8. Для работы рабочего оборудования без движения машины машину необходимо затормозить например рабочим или стояночным тормозом. При подаче насоса 1 поток из гидролинии 3 через регулятор 9 скорости жидкость поступает в гидромотор 8. Дросселем 13 регулируют требуемую частоту вращения вала гидромотора 8. При торможении рабочего оборудования трансмиссией гидромотор 8 работает в режиме насоса и подает жидкость в гидролинию 4 и далее в насос 1 работающий в режиме гидромотора. Слив из насоса 1 по гидролиниям 3 и 7 через открытый регулятор 9 скорости поступает на всасывание гидромотора 8. Поступить в гидромотор 5 поток не может т.к. этому препятствует обратный клапан 15 и кроме того он заторможен. Для реверсивного движения рабочего оборудования распределитель 14 необходимо перевести в правое положение соединив гидролинию 4 с гидромотором 8 напрямую (без обратного клапана). В режиме реверса рабочего оборудования насос 1 подает жидкость по гидролинии 4 в гидромотор 8. Далее по гидролиниям 7 и 3 через регулятор 9 скорости поток поступает на всасывание насоса 1. Работа рабочего оборудования при движении машины. Изменяя подачу насоса 1 дросселем 13 отрегулировать требуемую частоту вращения вала гидромотора 8. После этого плавно увеличивая подачу насоса приводим машину в движение. Т.к. регулятор 9 скорости пропускает через себя только определенный расход жидкости то избыток подачи увеличивает давление в гидролинии 3. Под действием этого давления открывается клапан 6 и часть подачи насоса 1 поступает в гидромотор 5 привода колес машины. В случае работы гидромотора 8 при большом перепаде давлений чем у гидромотора 5 поток поступающий к гидромотору 5 дросселируется клапаном разности давлений 6. При большем перепаде давлений на гидромоторе 5 поток на гидромотор 8 дросселируется регулятором 9 скорости.
Работа гидропривода происходит следующим образом. При увеличении подачи насоса поток поступает вначале только в гидромотор 8 т.к. клапан 6 закрыт а регулятор 9 скорости открыт. При достижении отрегулированной частоты вращения вала гидромотора 8 излишний поток от насоса 1 открывает клапан 6 и поступает в гидромотор 5. Т.о. частота вращения вала гидромотора 8 привода рабочего оборудования остается постоянной (или может меняться по заданной программе за счет регулирования дросселя 13) а скорость движения самоходной машины регулируется насосом 1. Для торможения гидромоторов 5 и 8 уменьшают подачу насоса 1. При уменьшении расхода гидромоторы 5 и 8 работают за счет приведенных масс машины и рабочего оборудования в режиме насосов и подают жидкость в гидролинию 4 и далее в насос 1.
При остановке любого из гидромоторов и работе второго в режиме насоса за счет использования энергии маховых масс подаче потока рабочей жидкости в останавливающий гидромотор препятствует обратный клапан 15 или 16 остановленного гидромотора. Таким образом соблюдаются требования техники безопасности. Одновременный реверс и машины и рабочего оборудования - явление нежелательное.
Рисунок 5 - зависимость скоростей валов гидромоторов и скорости самоходной машины от угла регулирования насоса.
Из графика на рис 5. видны изменения частот вращения валов гидромоторов рабочего оборудования nP.O. и машины n0 n1 и n2 в зависимости от угла регулирования насоса . Для примера принимаем равными рабочие объемы гидромотора привода колес машины и насоса а рабочий объем гидромотора рабочего оборудования составляет 05 объема насоса. Максимальную частоту вращения валов всех гидромашин принимаем равную 3000 обмин. Этой частоте вращения вала гидромотора привода колес машины соответствует скорость машины равная 15 кмчас. При заторможенном вале гидромотора рабочего оборудования nP.O.=0 частота вращения вала гидромотора привода колес машины в зависимости от угла регулирования насоса будет изменяться по линии ОВ. Правая шкала позволяет определить скорость машины при соответствующих оборотах вала гидромотора привода колес машины. При частоте вращения вала гидромотора рабочего оборудования nP.O.=3000 обмин подача насоса до угла регулирования =15° будет поступать в гидромотор рабочего оборудования а при >15° - в гидромотор привода колес машины. Линия ЕД показывает зависимость частоты вращения вала гидромотора привода колес машины и ее скорости от угла регулирования насоса. В предложенном устройстве один регулируемый насос обеспечивает работу машины и рабочего оборудования в режиме бесступенчатого регулирования что позволяет расширить функциональные возможности самоходной машины.
[SU] ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА
Предлагаемый гидравлический привод отличается от известных тем что в него включены: дифференциальный дроссельный клапан обеспечивающий автоматически регулируемое соединение рабочей полости цилиндра рукояти с подъемной полостью цилиндра стрелы; золотник. автоматически отключающий рабочую полость цилиндра рукояти и подающий рабочую жидкость в подъемную полость цилиндра стрелы и управляемый машинистом золотник разъединяющий рабочие полости цилиндра стрелы рукояти или соединяющий их через дифференциальный дроссельный клапан. Благодаря этим особенностям процесс копания происходит автоматически следовательно повышается производительность и эффективнее используется мощность привода. На рисунке 7 представлена схема описываемого привода. Привод включает: бак 1 насос 2 фильтр 3 устройство 4 для разгрузки насоса цилиндр 5 стрелы цилиндр 6 рукояти распределитель 7 cтрелы II распределитель 8 pA IIOIITII дифференциальный дроссельным клапан 9 золотник 10 управляемый машинистом и автоматически действующий золотник 11. Дифференциальный дроссельным клапан состоит из корпуса дифференциального золотника 12 и пружин 18. Служит он для автоматически регулируемого сообщения рабочей полости 16 цилиндра рукояти с подъемной полостью 16 цилиндра стрелы. Золотник 10 может иметь два положения. Золотник 11 находясь в фиксируемом пружиной 20 положении пропускает жидкость в рабочую полость цилиндра рукояти. В то же время при повышении давления выше предельной величины заданной пружиной 20 он автоматически перемещается в другое положение при котором отсекается магистраль рабочей полости цилиндра рукояти а весь расход от насоса перепускается в поддерживающую (подьемную) полость цилиндра стрелы. Привод рабочего оборудования работает следующим образом. После того как ковш подведен к забою машинист включает рабочую полость 15 цилиндра рукояти и одновременно переводит золотник 10 во второе положение сжимая пружину 17 и сообщая эту полость с дифференциальным дроссельным клапаном 9. Жидкость попадает в обе полости 21 и 22 клапана 9. Если давление в бесштоковой полости 15 цилиндра рукояти не превышает давления заданного то свободно проходит в штоковую полость 16 цилиндра стрелы или под действием веса рабочего оборудования и сопротивления грунта копанию вытесняется из этой полости в рабочую полость цилиндра рукояти. Таким образом при работе в легких грунтах при прямом сообщении полостей возможны и подъем и опускание стрелы в процессе копания. Как показали экспериментальные исследования в легких грунтах при сообщении указанных полостей происходит эффективное заполнение ковша. При работе в тяжелых грунтах возрастает сопротивление грунта копанию а следовательно и давление в бесштоковой полости цилиндра рукояти. В этом случае давление в полостях 21 и 22 дифференциального дроссельного клапана возрастает и вследствие разности площадей преодолевая сопротивление пружины вызывает перемещение дифференциального золотника влево (по чертежу) что влечет за собой
уменьшение сечения отверстия полости 21 и скорости опускания или подъема стрелы.
Рисунок 6 – Гидравлический привод рабочего оборудования одноковшового экскаватора
При чрезмерном возрастании давления в рабочей полости цилиндра рукояти дифференциальный дроссельный клапан перекрывает сообщение полостей 16 и 15 цилиндров а золотник 11 под действием этого же давления преодолевая сопротивление пружины 20 перемещается во второе положение. В этом случае отсекается рабочая полость цилиндра рукояти и весь расход насоса переключается в поддерживающую (подъемную) полость цилиндра стрелы поднимая ее и уменьшая тем самым толщину стружки. Для независимой работы стрелой и рукоятью достаточно опустить педаль переведя золотник 10 в положение при котором прекращается сообщение полостей.
Описание алгоритма работы объемного гидропривода ходового оборудования экскаватора
Рисунок 7 – Принципиальная гидравлическая схема ходового оборудования экскаватора
Данной гидравлической схемой гидросистемы является схема гидропривода с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости с объемным способом регулирования скорости движения выходного звена гидромотора. Объемное регулирование скорости осуществляется изменением подачи насоса или гидромотора в зависимости от рабочего объема который изменяется с помощью управляющих устройств. В гидросистеме отсутвует основной бак: жидкость во всасывающую магистраль насоса подается от гидромотора. Частоту вращения вала гидромотора регулируют изменяя рабочий объем насоса Н1. При подаче рабочей жидкости регулируемым насосом Н1 в напорный трубопровод при превышении давления выдерживаемого гидромотором М1 срабатывает предохранительный клапан КП3посредством которого рабочая жидкость перетекает в сливной трубопровод если давление подводимое к гидромотору остается завышенным срабатывает гидрораспределитель Р1 который находясь в положении a позволяет рабочей жидкости попасть в гидробак Б2. При движении жидкости от гидромотора М1 к насосу Н1 по сливному трубопроводу при превышении давления выдерживаемого насосом Н1 срабатывает гидрораспределитель Р1 в положении b позволяя рабочей жикости слиться в гидробак Б2. Если давление в сливном трубопроводе остается завышенным то срабатывает предохранительный клапан КП2
посредством которого рабочая жидкость перетекает в напорный трубопровод. Из-за отсутвия основного гидробака и разности объемов рабочих камер предохранительных клапанов КП2 и КП3 в гидромотор М1 будет поступать жидкости больше чем он может поглотитьа в насос Н1 меньше тогда между гидромотором М1 и насосом Н1 может возникнуть кавитация. Компенсацию утечек рабочей жидкости и предотвращение появления кавитации обеспечивает дополнительная гидросистема подпитки. В эту систему входят шестеренчатый насос подпитки Н2 переливной клапан КП1 поддерживающий постоянное давление подпитки два обратных клапана КО1 и КО2 включенных параллельно гидромотору. Подпитка всегда происходит в сливную гидролинию поэтому одновременно с подпиткой осуществляется подпор рабочей жидкости в сливной гидролинии что существенно улучшает условия работы насосаН1 на всасывание. К недостаткам данной схемы гидропривода можно отнести: необходимость установки системы подпитки; сложность в обслуживании при очистки гидропривода от загрязнений из-за герметичности оборудования; зависимость рабочих объемов камер гидродвигателей от схемы подключения. К плюсам данной схемы гидропривода можно отнести: компакность малую массу и габариты; хорошую защищенность от пыли и грязи; отстутвие большого бака.
Выбор основных параметров и расчет разрабатываемого гидропривода
По заданному значению крутящего момента =20кН и частоты вращения
=1100обмин определяем тип искомого гидромотора:
Высокомоментный гидромотор выбираем если :
По техническим характеристикам гидромоторов серийно выпускаемых промышленностью и заданным значениям и выбираем гидромотор Г16-16АМ со следующими рабочими параметрами:
номинальный расход ;
номинальный крутящий момент .
В гидроприводе для получения большого крутящего момента используем гидромотор передающий крутящий момент на вал рабочего органа через понижающий цилиндрический двухступенчатый горизонтальный редуктор ЦД2-85 с передаточным отношением и частотой вращения тихоходного вала 88 обмин
Необходимый расход гидромотора для обеспечения заданного числа оборотов определяем по формуле:
где - рабочий объем гидромотора см3об;
- число оборотов вала гидромотора обмин;
- объемный КПД гидромотора.
Принимаем по ГОСТ 13825-80 значение номинального расхода =320лмин и номинального давления =32Мпа.
Обоснование выбора рабочей жидкости:
Рабочая жидкость для гидроприводов строительных и дорожных машин
выбирается исходя из конкретных условий эксплуатации техники. Машины в строительной отрасли эксплуатируются при температуре не ниже . Рабочим жидкостям гидроприводов должны быть присущи хорошие смазочные и антикоррозионные свойства малое изменение вязкости в широком диапазоне температур большой модуль упругости химическая стабильность сопротивляемость вспениванию негигроскопичность и незначительная взаимная растворимость с водой большая удельная теплоёмкость нетоксичность и отсутствие резкого запаха прозрачность и наличие соответствующей окраски. Жидкость должна иметь также низкую стоимость и производиться в достаточном количестве. Наиболее подходящей жидкостью является минеральное масло. По рекомендациям справочной литературы принимаем в качестве рабочей жидкости минеральное масло ИГП – 30 (ТУ 101413 – 78) с температурным диапазоном от -10 до +50 с плотностью которое изготовлено из нефти и достаточной селективной очистке содержит антиокислительную противоизносную и противопенную присадки.
Предварительно определим диаметры трубопроводов:
Напорного в соотвествии с ГОСТ 16516-80 округляем .
Сливного соотвествии с ГОСТ 16516-80 округляем .
Где и - скорости движения рабочей жидкости по напорному и сливному трубопроводам соотвественно .
Уточняем скорости движения рабочей жидкости:
Найдем перепады давлений в трубопроводах для этого вычистим числа Рейнольдса:
Зная величину кинематического коэффициента рабочей жидкости при температуре 50 его значение при температуре найдем по формуле:
Находим числа Рейнольдса:
Для дальнейших расчетов нужно определить безразмерный коэффициент гидравлического трения который зависит от режима течения жидкостипри турбулентном режиме :
Для определения действительного рабочего объема гидромотора определяем перепад давлений на гидромоторе :
- перепад давлений на насосе подпитки МПа;
где - номинальное давление насоса МПа;
и - перепады давлений в трубопроводах и МПа:
Определяем перепад давлений на гидромоторе:
Определяем перепад давлений на насосе подпитки:
Определяем рабочий объем гидромотора:
Приняв по каталогам уточняем перепад давлений:
Определяем расход жикости поступающей в гидромотор:
где - утечки жидкости в гидромоторе при расчетном давлении лмин;
– число гидромоторов; - число оборотов вала гидромотора обмин.
Применительно к схеме предоставленной на рис.9 расход рабочей жидкости подаваемой насосом в гидропривод вращательного действия:
Расход утечек в гидрораспределителе :
где - утечки жидкости в гидрораспределителе лмин;
Расход утечек рабочей жидкости через предохранительный клапан системы подпитки:
где - утечки жидкости в предохранительном клапане лмин;
Действительный КПД насоса:
где - объемный КПД при номинальном давлении ;
Рабочий объем насоса с учетом утечек рабочей жидкости:
где - подача насоса с учетом утечек жидкости лмин;
- частота вращения вала насоса обмин;
По вычисленным параметрам выбираем аксиально-поршневой насос A4VG58DA2D232R-NSC025S который при частоте 1000 обмин будет подавать 320 лмин нам необходимых; а в качестве насоса подпитки шестеренный насос НШ-32У.
Общий КПД проектируемого гидропривода работающего при постоянной нагрузке:
где - полезная мощность привода определяемая по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей кВт;
- затрачиваемая мощность насосной установки;
- общий КПД насоса при расчетных значениях давления расхода вязкости рабочей жидкости и частоты вращения приводного вала насоса.
Расчет объема гидробака:
Надежная и эффективная работа гидропривода возможна в условиях оптимального состояния обеспечивающего постоянство рабочих характеристик. Повышение температуры влечет за собой увеличение объемных потерь нарушаются условия смазки повышается износ деталей в рабочей жидкости активизируются ее окисление и выделение из нее смолистых осадков ускоряющих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей. Основной причиной нагрева является наличие гидравлических сопротивлений в системах гидропривода. Дополнительной причиной являются объемные и гидромеханические потери характеризуемые объемным и гидромеханическим КПД.
Потери мощности в гидроприводе переходящие в тепло:
Количество тепла Eпр выделяемое в гидроприводе в единицу времени эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности ΔN:
Условие приемлемости теплового режима в системе гидропривода:
где - перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом в установившемся режиме;
- максимально допустимый перепад температур между рабочей жидкостью и окружающим воздухом;
- максимально допустимая температура рабочей жидкости равна 70-75 ;
- максимальная температура окружающего воздуха равна 35;
Площадь поверхности теплообмена необходимая для поддержания перепада
где Kтр и Kб - коэффициенты теплопередачи труб и гидробака Вт(м2·ºС):
для труб Kтр = 12 16; для гидробака Kб = 8 12; при обдуве гидробака Kб = 20 25; для гидробака с водяным охлаждением Kб = 110 175.
Площадь поверхности теплообмена складывается из поверхности труб Sтр через которые происходит теплообмен с окружающей средой и поверхности теплоотдачи бака Sб
Для определения поверхности труб воспользуемся формулой:
а для теплоотдающей поверхности бака зависимостью:
где а в h1 - длина ширина и глубина масла в приемном гидробаке соответственно (рис. 6).
Рисунок 8 - Параметры гидробака
Найдя площадь поверхности гидробака определим его объем:
Округлим до стандартного значения в большую сторону Vб=160л.
В соответствии с выбранным объемом конструктивно подбираем размеры гидробака: длину a ширину b высоту h (h > h1) учитывая что его форма имеет форму параллелепипеда (V = a·b·h):
. Принимаем бак с V=80л но с применением в гидроприводе системы охлаждения.
Выбор элементов гидропривода из существующей нуменклатуры гидроаппаратов выпускаемых заводами-изготовителями
Контрольно-регулирующая аппаратура подбирается по расчётным значениям рабочего давления и расходов: =320лмин и P=32МПа. При выборе гидроаппаратуры необходимо учитывать на каких участках гидролиний они должны устанавливаться. Имеются участки гидролиний служащие только для нагнетания или слива и участки служащие для нагнетания и слива периодически изменяющие своё назначение. Кроме того имеются вспомогательные участки на которых устанавливаются предохранительные клапана дроссели в ответвлении.
Гидромотор типа Г16 – 16АМ со следующими характеристиками:
Номинальный крутящий момент
номинальное давление на входе МПа 125;
номинальное давление на сливе МПа63;
Гидроклапан давления DZ 20-2-5X400XMV производимый “Rexroth» со следующими характеристиками:
диаметр условного прохода мм 20;
номинальный расход лмин 400;
максимальное давление МПа 315;
Гидробак Reflex 20100 Германия со следующими характеристиками:
Гидрораспределитель 08116P1V2001HA производимый «Bosch» со следующими характеристиками:
номинальный расход масла лмин 120 .180;
номинальное давление МПа 35;
управляемое давление МПа 08-25;
Насос аксиально-поршневого типа A4VG58DA2D232R-NSC025S со следующими характеристиками:
номинальное давление МПа 32;
максимальное давление МПа 40;
частота вращения вала обмин 1500;
Насос шестеренного типа НШ-32У со следующими характеристиками:
номинальное давление МПа 14;
частота вращения вала обс 16;
Обратный клапан 531.25.00 производимый «МАГ» со следующими характеристиками:
номинальный расход лмин 320;
номинальное давление МПа 40;
Предохранительный клапан 520.20.10А производимый «МАГ» со следующими характеристиками:
максимальное давление МПа 32.
Техника безопасности
Гидроприводы гидросистемы и гидроустройства должны быть спроектированы таким образом чтобы повышение давления и возможные гидравлические удары не создавали опасности. Предпочтительными защитными гидроустройствами против превышения максимально допустимого давления являются предохранительные клапаны которыми можно ограничивать увеличение давления во всех частях гидропривода или
гидросистемы более 11 рmах и кратковременные пики давления не более 13 pmах или должны быть использованы альтернативные устройства например регуляторы подачи на насосах при обеспечении ими ограничения требуемого давления. Безопасность разрушения гидроустройств должна обеспечиваться при давлении не менее 20 рmах а гидропневмоаккумуляторов при давлении не менее 40 рном если не оговорены специальные требования по безопасности разрушения. Все гидроустройства с целью проверки прочности сборки и монтажа следует проверять пробным давлением равным 125 рном (125 номинального) но не более максимального давления. Все гидроустройства гидросистема и гидропривод должны выдерживать механические воздействия в виде вибраций линейных ускорений и ударов возникающих при работе машины где устанавливается гидроустройство гидросистема или гидропривод и оговоренных в нормативном документе.
Внешние утечки (герметичность) в гидроприводе гидросистеме и гидроустройствах за исключением особо оговоренных в нормативном документе случаев не допускаются. На подвижных элементах и соединениях допускается наличие пленки рабочей жидкости без каплепадения. Неподвижные соединения наружные стенки сварные и резьбовые соединения гидроустройств должны быть герметичными в диапазоне давлений от минимального до 125 номинального (опрессовка) но не более максимального значения оговоренного в нормативном документе. Герметичность следует проверять при давлении 005+001 МПа в течение 1-12 ч и номинальном рном в течение 5-15 мин при нормальных условиях окружающей среды. Конкретное время из указанных временных интервалов проведения испытаний и способ контроля устанавливаются в документации изготовителя. Проверка герметичности должна осуществляться по окончании
приемосдаточных испытаний. Не допускается подсос воздуха в гидропривод или гидросистему. Внутренние утечки (перетечки) не должны способствовать возникновению опасности. Циклические режимы работы гидропривода или гидросистемы не должны способствовать появлению опасности. Ресурс при циклических режимах работы определяется разработчиком и указывается в технической документации. Вибрационные характеристики гидроустройств при номинальных рабочих параметрах подлежат нормированию или измерению если вибрация возникающая при их функционировании может влиять на надежность работоспособность вибрационную безопасность их самих или машин (агрегатов) составными
частями которых они являются и должны указываться в стандартах или технических условиях на эти машины. Параметры вибрации создаваемой гидроприводами гидросистемами или гидроустройствами на рабочих местах
должны соответствовать ГОСТ 12.1.012-90. Первоначально определяемые на машине предельные значения шумовых характеристик при работе гидропривода гидросистемы или гидроустройства при номинальных рабочих параметрах в зависимости от конструктивных особенностей гидромашин и приводного двигателя должны соответствовать ГОСТ 12.1.003-83.
Создаваемые гидроприводом гидросистемой или гидроустройством на рабочих местах уровни шума значения шумовых характеристик уровней звуковой мощности в октавных полосах частот и методы их определения следует приводить в стандартах или технических условиях на эти машины
по мере получения и накопления статистических или экспериментальных данных. В технических условиях на объемные гидроприводы гидросистемы и гидроустройства при необходимости должен быть приведен уровень звуковой мощности с конкретным специально подобранным приводным
двигателем или нагрузочным устройством.
Для гидропривода гидросистемы и гидроустройств должен быть указан диапазон предельных рабочих температур. Температура рабочей жидкости при их работе не должна превышать установленные предельные значения ее безопасного использования и установленные рабочие температуры
гидроустройств. Конструкцией и размещением на машине гидроприводов и гидросистем должно быть предусмотрено чтобы температура поверхности на которую может попасть рабочая жидкость не превышала температуры воспламенения этой рабочей жидкости. При использовании трудновоспламеняемых рабочих жидкостей для предотвращения получения обслуживающим персоналом ожогов должна быть предусмотрена установка
защитных ограждений и аварийных символов и сигналов различных информационных или предупреждающих устройств. При использовании гидропривода (гидросистемы) в пожароопасных условиях должны применяться трудновоспламеняющиеся рабочие жидкости или предприняты
противопожарные меры по исключению пожароопасности. Гидроприводы (гидросистемы) должны быть оснащены устройствами аварийного отключения обеспечивающими самофиксирование рабочих органов в выключенном состоянии. При наличии нескольких пультов управления каждый пульт должен быть оснащен устройством для аварийного отключения блокировками исключающим возможность одновременного
управления от различных пультов и сигнализацией указывающей использованное для выключения системы аварийное устройство. При наличии нескольких командных устройств должны быть обеспечены условия безопасности пуска с любого из них. Перед пуском следует предусмотреть останов. При возникновении опасной ситуации должно автоматически происходить полное отключение гидропривода (гидросистемы) от источника энергии должна автоматически происходить нейтрализация накопленной в
гидроприводе (гидросистеме) энергии при останове должно наблюдаться
отсутствие самозапуска а переключатель вида работ должен запираться.
Для фиксирования в заданном положении выходных звеньев гидродвигателей должны быть установлены гидрозамки или другие фиксирующие устройства если это необходимо. Предпочтительно следует использовать управление по пути независимое от нагрузки. Управление по пути следует применять в том случае когда неправильное функционирование с последовательным ограничением давления (нагрузки) или регулирования времени может привести к опасности. Система управления объемным гидроприводом (гидросистемой) должна быть спроектирована так чтобы воспрепятствовать непреднамеренным опасным движениям недопустимой последовательности функций приводов. Это должно обеспечиваться на всех этапах производственного процесса
гидрофицированной машины (агрегата). Преднамеренные или непреднамеренные механические движения с участием гидроустройств с яркой окраской не должны приводить к ситуациям угрожающим людям.
При необходимости делается ограждение открытых движущихся
частей с окраской опасных частей и установкой знаков безопасности. В гидроприводах (гидросистемах) с расположением гидроустройств на разных уровнях должна быть предусмотрена защита от вытекания рабочей жидкости из высокорасположенных гидроустройств в выключенном состоянии гидропривода. Если при снижении давления создается опасность то должны быть предусмотрены блокировки для предотвращения опасного поведения машины (агрегата). При этом не должны отключаться такие гидроустройства как зажимные тормозные и т.п. Конструкцией гидроустройств и гидролиний должно быть предусмотрев обеспечение доступности к органам управления местам регулирования и настройки наружного осмотра и обслуживания а также возможности удобной замены быстроизнашивающихся деталей и проведения технического обслуживания в минимальное время. Конструкцией гидроустройства должно быть предусмотрено исключение самопроизвольного или преднамеренного изменения положения деталей крепления и соединений элементов регулирования и настройки при транспортировании и эксплуатации. Конструкцией регулирующих гидроустройств должно быть предусмотрено обеспечение надежной фиксации и возможность пломбирования или запирания регулирующих элементов встроенным замком для предотвращения постороннего вмешательства или случайного включения. Все каналы гидроустройств должны иметь соответствующую маркировку и быть защищены (закрыты
заглушками или крышками) от попадания возможных загрязнений и повреждения стыковочных поверхностей за время от сборки до установки на машину (агрегат).Маркировка должна совпадать с данными технической
документации (гидравлическая и сборочныечертежи). [4].
При выполнении курсовой работы проведены следующие работы: произведен анализ литературных и патентных источников в области строительных и дорожных машин;
выбранная гидравлическая схема была вычерчена и составлено описание ее работы;
произведен расчет гидропривода;
произведен выбор элементов гидропривода из существующей номенклатуры;
проведена детальная разработка конструкции отдельных узлов гидропривода;
был выполнен сборочный чертеж гидромотора и рабочие чертежи его сопрягаемых деталей – статора и пластины;
разработаны требования по технике безопасности;
проведен анализ проекта.
Список использованных источников
ГОСТ 2.701-84 «Правила выполнения схем».
ГОСТ 2.704-76 «Правила выполнения гидравлических и пневматических схем».
ГОСТ 2.782-96 «Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические»
ГОСТ 52543-2006 «Гидроприводы объемные. Техника безопасности»
Бим-Бад Б.М. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач: учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов Б.М. Бим-Бад М.Г. Кабаков С.П. Стесин. – М.: ИНФРА-М 2004. – 135с. –(Высшее образование).
Вавилов А.В. «Гидравлика гидромашины и гидропривод» А.В. Вавилов А.Н. Смоляк. – Минск: БНТУ 2003. – 21с.
Галдин Н.С. Семенова И.А. Гидравлические схемы мобильных машин: учебное пособие.- Изд. 2-е стер. – Омск: СибАДИ 2013. –203с.