Проектирование стрелового самоходного крана на автомобильном ходу грузоподъёмностью 27000 килограмм

ГФМ.dwg

Разраб. Миронов А.В.
Н.контр. Башкиров В.С.
План скоростей механизма
Кинематическая схема механизма подъема

ГФМ.frw

Разраб. Миронов А.В.
Н.контр. Башкиров В.С.
План скоростей механизма
Кинематическая схема механизма подъема

ГФМ.doc

Министерство образования РФ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Ивановская государственная архитектурно-строительная академия
Курсовая работа по дисциплине
“Проектирование гидрофицированных машин”
На тему: ” Проектирование стрелового самоходного крана на автомобильном ходу
грузоподъёмностью 27000 килограмм”
Строительные стреловые самоходные краны предназначены для монтажа строительных конструкций ремонтных работ погрузки и разгрузки штучных
грузов. Стреловые самоходные краны относятся к грузоподъёмным машинам
циклического действия.
Привод механизмов проектируемого крана является гидравлическим. В на –
стоящее время гидравлический привод находит всё более широкое применение
в механизмах грузоподъёмных машин благодаря ряду преимуществ:
-большая перегрузочная способность по мощности и по моменту;
-возможность передавать большие моменты и мощности при малых размерах и массе гидропередачи;
-возможность реверсирования и частых переключений скорости движения;
-возможность дистанционного управления работой машины регулирование
и автоматизация рабочего процесса с помощью относительно простых средств;
-малый момент инерции механизма элементы которого вращаются с боль –
-возможность одновременного подвода энергии к нескольким рабочим ме –
-устойчивая работа при любых скоростных режимах;
-высокая износоустойчивость элементов привода;
Объёмным гидроприводом называется совокупность объемных гидромашин
гидроаппаратуры гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств
предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством
Применение гидравлических приводов в механизмах подъёма поворота и
изменения вылета стрелы позволило существенно увеличить производитель –
Наиболее широкое применение получил насосный гидропривод – гидропривод в котором рабочая жидкость подаётся в гидродвигатель объёмным насосом входящим в состав этого гидропривода. Также в его состав входят распределительная и регулирующая аппаратура гидролинии.
Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля.
Целью данной курсовой работы является проектирование гидропривода стрелового самоходного крана на автомобильном ходу грузоподъёмностью 27 тонн для достижения которой требуется выполнить следующие задачи:
- на основе анализа современного состояния отечественного и зарубежного краностроения выбрать кран прототип;
- используя геометрические и кинематические параметры крана прототипа произвести расчёт силовых и кинематических параметров всех механизмов проектируемого крана;
- выполнить структурный синтез гидропривода проектируемого крана;
- произвести параметрический синтез гидроприводов механизмов проектируемого крана.
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО КРАНОСТРОЕНИЯ И ВЫБОР КРАНА ПРОТОТИПА
Для анализа моделей стреловых самоходных кранов на автомобильном ходу
выпускаемых отечественными предприятиями выбираем следующие модели
кранов: КС 55713 – 4 и КС 55713 – 1 выпускаемых галичским заводом автомо –
бильным заводом КС 557 Кр выпускаемый одесским им. Январского восстания
КС 45717 – 1 выпускаемый ивановским заводом автомобильных кранов.
Основные характеристики моделей стреловых самоходных кранов на авто –
мобильном ходу представлены в таблице 1.
Таблица 1 – основные характеристики стреловых самоходных кранов на авто –
На основе приведённой таблицы 1 выбираем в качестве прототипа стреловой
самоходный кран на марки КС 557 Кр на шасси Краз-65101так как вылет стрелы
этого крана выше чем у представленных моделей.
Основные параметры и характеристики крана марки КС 557 Кр:
- грузоподъёмность т 30;
- максимальный вылет стрелы м 24;
- минимальный вылет стрелы м 3;
- скорость подъёма – опускания груза ммин. 7;
- посадочная скорость ммин. 02;
- время полного изменения вылета с 60;
- частота вращения поворотной части мин-1 16;
- диаметр опорно-поворотного устройства мм 1600;
- диаметр барабана механизма подъёма груза мм 460;
- передаточное отношение редуктора механизма подъёма груза 4125;
- конструктивная масса крана т 255.
Выбранный прототип представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – общий вид крана марки КС – 557 Кр.
РАСЧЁТ СИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ КРАНА
1 Механизм грузовой лебёдки
Расчёт силовых и кинематических параметров механизма грузовой лебёдки
производим в соответствии с рисунком 2.
Рисунок 2 – кинематическая схема грузовой лебёдки.
Для увеличения производительности проектируемого крана примем скорость подъёма (опускания) груза равной 7 ммин.
Силу натяжения каната навиваемого на барабан Fкан. вычисляем по формуле: (1)где Gгр. – вес поднимаемого груза Н;
Iп. - кратность полиспаста механизма подъёма груза.
где m – масса поднимаемого груза кг;
g – ускорение свободного падения мс.
Скорость каната навиваемого на барабан uкан. ммин вычисляем по формуле:
где uгр. – скорость подъёма груза мс.
Угловую скорость барабана wбар. с-1 вычисляем по формуле:
где Rбар. – радиус барабана м.
Крутящий момент на барабане Мбар. кН×м вычисляем по формуле:
Момент на валу гидромотора Мгм. кН×м вычисляем по формуле:
(6)где uред. – передаточное число редуктора.
Угловую скорость гидромотора wгм. с-1 вычисляем по формуле :
Мощность на валу гидромотора N кВт вычисляем по формуле:
2 Механизм телескопирования стрелы
Максимальная нагрузка на гидроцилиндр при телескопировании второй секции стрелы будет при максимальном угле подъёма стрелы.
В соответствии с рисунком 3 составим сумму проекций всех сил на ось У и
где - угол телескопирования стрелы град.
Рисунок 3 – Расчётная схема механизма телескопирования стрелы
где uгр. – скорость подъёма (опускания) груза ммин;
b - угол между направлением скорости штока и направлением скорости
Выбираем по ГОСТ 1575 – 87 из ряда линейных скоростей скорость штока
Мощность на выходе гидроцилиндра механизма телескопирования стрелы
3 Стрелоподъёмный механизм
Силовой расчёт стрелоподъёмного механизма заключается в определении уси –
лия на штоке гидроцилиндра при подъёме стрелы с грузом. Для этого в соот –
ветствии с рисунком 4 составим сумму моментов сил в каждом положении
стрелы относительно точки А.
Рисунок 4 – Расчётная схема стрелоподъёмного механизма при работе одной
Силовой расчёт стрелоподъёмного механизма при работе крана с тремя сек –
циями крана проводим в соответствии с рисунком 5:
Рисунок 5 – Расчётная схема стрелоподъёмного механизма
Для определения скорости штока гидроцилиндра при подъёме груза стрелой
представим стрелоподъёмный механизм (рисунок 5 2 положение) в виде кулис –
ного и построим план скоростей показанный на рисунке 6.
Рисунок 6 – Кинематическая схема и план скоростей кулисного механизма
Скорость на оголовке стрелы u1 мс вычисляем по формуле:
Угловую скорость стрелы w с-1 вычисляем по формуле:
где Rстр. – длина секции м.
Скорость в узле крепления гидроцилиндра u2 мс вычисляем по формуле:
Длину вектора мм в плане скоростей вычисляем по формуле:
где - масштаб плана скоростей.
Относительную скорость ползуна кулисного механизма мс вычисляем
где - длина вектора аb3 мм в плане скоростей.
Выбираем по ГОСТ 1575 – 87 из нормальных линейных скоростей скорость штока uшт=004.
Мощность на выходе гидроцилиндра механизма подъёма стрелы Nп.с. кВт
вычисляем по формуле:
4 Механизм поворота платформы
Составим сумму проекций всех сил на ось У и выразим вертикальную реак –
цию V опорно-поворотного устройства в соответствии с рисунком 7:
Горизонтальной реакцией N опорно-поворотного устройства пренебрегаем
из-за её малой величины.
Момент сопротивления вращению опорного круга от сил трения М кН·м
где f – приведённый коэффициент сопротивления [1];
Dср. – средний диаметр по дорожке катания роликов м;
g - угол наклона к горизонтали сил действующих на ролики опорного
Рисунок 7 – Схема механизма поворота платформы
Динамический момент сопротивления вращению в период разгона Мд кН×м
где Jгр. – момент инерции груза кг×м2;
Jст. – момент инерции стрелы кг×м2;
J – момент инерции противовеса кг×м2;
wП – угловая скорость платформы с-1;
tр – время разгона платформы с.
Угловую скорость платформы wП с-1 вычисляем по формуле:
где nП – частота вращения поворотной части обмин-1
Общий момент сопротивления вращению платформы Мсопр. кН×м вычисляем
Крутящий момент на валу гидромотора Мгм.п. кН×м вычисляем по формуле:
где u – передаточное число привода платформы;
hчп. – КПД червячной передачи
hцп. – КПД цилиндрической передачи
Угловую скорость вала гидромотора механизма поворота платформы wгм.п
с-1 вычисляем по формуле:
Мощность на выходе из гидромотора механизма поворота платформы Nгм.п.
кВт вычисляем по формуле:
В результате данного расчёта нами были получены параметры исполнительных
механизмов проектируемого крана. Эти параметры представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Параметры проектируемого крана
Механизм подъёма груза
Механизм подъёма стрелы
Механизм выдвижения (втягивания) стрелы
Механизм поворота платформы
Усилие на штоке гидроцилиндра кН
Скоростьштока гидроцилиндра мс.
вала гидромотора с-1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ
ГИДРОПРИВОДА ПРИ СОВМЕЩЕНИИ ОПЕРАЦИЙ
При работе автомобильных кранов производят совмещение следующих опе –
а) подъём (опускание) стрелы с поворотом платформы;
б) подъём (опускание) груза с телескопированием секций стрелы;
в) подъём (опускание) груза с поворотом платформы.
Максимальную выходную мощность гидропривода при совмещении опера –
ций подъёма (опускания) стрелы с поворотом платформы Nmax.1 кВт вычисляем
Максимальную выходную мощность гидропривода при совмещении операций
подъёма (опускания) груза и телескопирования секций стрелы Nmax.2 кВт вычис –
подъёма (опускания) груза и поворота платформы Nmax.3 кВт вычисляем по фор –
В результате данного расчёта мы выявили что максимальная выходная мощ –
ность затрачивается при совмещении операций подъёма (опускания) груза и
телескопирования секций стрелы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ ГИДРОПРИВОДА АВТОМОБИЛЬНОГО
КРАНА И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ИХ
Функции гидропривода и их элементы предназначенные для их реализации
представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Функции и элементы гидропривода
Функции гидропривода
Элементы гидропривода
Насос гидрораспределитель гидромотор
Предохранение механизма от работы с грузом вес которого больше номинального
Напорный предохранительный гидроклапан
Стабилизация скорости опускания груза
Торможение груза при неработающем
Аварийное опускание груза
Подъем (опускание) стрелы
Насос гидрораспределитель гидроцилиндр клапан-регулятор.
Стабилизация скорости опускания стрелы
Торможение стрелы при неработающем
Поворот крановой платформы вправо и влево на 2700
Функция поворота платформы
Ограничение поворота платформы
Конечный выключатель
Торможение платформы при неработающем гидроприводе
Насос гидрораспределитель гидроцилиндр
Насос гидрораспределитель гидроцилиндр тормозной блок
Фиксация секций стрелы
Стабилизация скорости втягивания стрелы
Торможение секций стрелы при неработающем гидроприводе
Чистота рабочей жидкости
Нормальный тепловой режим
Предохранение гидропривода при засо-
Переливной гидроклапан
ПрПредотвращение «просадки груза» при пуске ске механизмов на подъём груза
Об Обратный гидроклапан
От Отключение гидропривода при срабатывании пр приборов безопасности
Дв Духсекционный гидрораспределитель
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ГИДРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ КРАНА
Поскольку мощности на выходе из гидродвигателей механизмов подъёма груза и подъёма стрелы значительно больше мощностей на выходе из гидродвигателей механизмов телескопирования стрелы и поворота платформы поэтому спроектируем двухконтурный гидропривод исполнительных механизмов крана. Первый контур будет управлять механизмами подъёма груза и подъёма стрелы а второй – механизмами телескопирования стрелы и поворота платформы.
Так как сливные гидролинии двух контуров будут соединяться в одну следовательно будем выбирать однин фильтр и один теплообменник для всего гидропривода.
Контур гидропривода управления механизмами подъёма груза и стрелы
Определение мощности которую должен развивать насос производим по мощности на выходе из гидромотора привода грузоподъёмного механизма.
Мощность гидронасоса Nгн. кВт вычисляем по формуле:
где Кзу. – коэффициент запаса по усилию [2];
Кзс. – коэффициент запаса по скорости [2].
Гидронасос выбираем по рабочему объёму который требуется для реализации полученной мощности гидронасоса и по номинальному давлению.
Рабочий объём qн. м3 рассчитываем для трёх значений номинального давления
и вычисляем по формуле:
где рном. – номинальное давление МПа;
nн. – частота вращения вала насоса с-1.
По рабочему объёму qн.=0000107м3 и номинальному давлению рном.=20МПа
выбираем аксиально – поршневой насос марки 210.25 со следующими характерис –
- рабочий объём qн. м3 0000107;
- давление на выходе из насоса МПа
- температура окружающей среды град. от – 40 до +40.
Действительную подачу насоса Qд.н. м3с вычисляем по формуле:
где hоб. – объёмный КПД.
2 Выбор скоростей движения жидкости в гидролиниях. Определение
диаметров труб и выбор труб
Принимаем скорость движения жидкости [1] для ламинарного течения рабочей жидкости:
- всасывающая гидролиния 2мс;
-напорная гидролиния 9мс;
-сливная гидролиния 6мс.
Требуемый диаметр трубы всасывающей гидролинии dвсас. м вычисляем по формуле:
где uвсас. - скорость движения жидкости в всасывающей гидролинии мс.
Требуемый диаметр трубы напорной гидролинии dнап. м вычисляем по формуле:
где uнап. - скорость движения жидкости в напорной гидролинии мс.
Требуемый диаметр трубы сливной гидролинии dслив. м вычисляем по формуле :
где uслив. - скорость движения жидкости в сливной гидролинии мс.
По найденным значениям внутренних диаметров труб выбираем [3] для них следующие виды труб:
- для всасывающей гидролинии Труба 38 1 ГОСТ 8734 – 75;
- для напорной гидролинии Труба 25 4 ГОСТ 8734 – 75;
- для сливной гидролинии Труба 24 15 ГОСТ 8734 – 75.
3 Определение действительных скоростей движения жидкости
Действительную скорость движения жидкости в всасывающей гидролинии
uд.всас. мс вычисляем по формуле :
Действительную скорость движения жидкости в напорной гидролинини uд.нап.
мс вычисляем по формуле:
Действительную скорость движения жидкости в сливной гидролинии uд.слив.
4 Выбор гидроаппаратов
По результатам расчета выбираем гидроаппараты. Гидроаппараты подбираются по следующим параметрам:
- по номинальному давлению МПа 20;
- по действительной подаче насоса м3с 0002.
По [1] выбираем фильтр марки 1.1.40 – 25 со следующими характеристиками:
- номинальный расход м3с 0003;
- тонкость фильтрации м 25×106;
- номинальное давление МПа 063;
- потери давления МПа 016;
- условный проход м 0048;
- марка фильтрующего элемента 661 – 1 – 05;
- материал фильтрующей шторы БФМ.
По [1] выбираем гидрораспределитель марки Р-32 со следующими характерис –
- число секций в одном блоке 4;
- максимальный расход рабочей жидкости м3с 000668;
- условный проход м 0032;
- максимальные внутренние утечки рабочей жидкости м3с 000000267;
- потери давления МПа 052;
- номинальное давление на входе МПа 25;
По [1] выбираем гидроклапан – регулятор марки ГКР – 20 – 160 – 25 который используется в качестве предохранительного гидроклапана со следующими характеристиками:
- максимальный расход рабочей жидкости м3с 000334;
- давление настройки МПа:
- условный проход м 002; - потери давления МПа 02;
- максимальные внутренние утечки рабочей жидкости м3с 00000041; - номинальная тонкость фильтрации м 25 106.
По [1] выбираем тормозной блок марки со следующими характеристи –
ками: - максимальный расход рабочей жидкости м3с 0004175;
- максимальное давление на входе МПа 32;
- условный прход м 0025;
- потери давления МПа 03;
- максимальные внутренние утечки рабочей жидкости м3с 000000344; - давление управления МПа 15– 6; - давление открытия обратного гидроклапана МПа 115.
По [2] выбираем переливной гидроклапан прямого действия марки К2.10.02 со следующими характеристиками:
- номинальный расход рабочей жидкости м3с 000315;
- диапазон регулирования давления МПа 5 – 42;
- условный проход м 002;
- потери давления МПа 01; - максимальные внутренние утечки рабочей жидкости м3с 00000056;
По [3] выбираем размыкатель тормоза марки КС-3577.26.310-1 со следующими характеристиками:
- диаметр плунжера м 0025;
Выбираем [4] тормозной гидроклапан типа У4610.33А со следующими характеристиками:
- условный проход мм 20;
- величина потока (объемный расход) м3с
а) номинальная 000267;
б) минимальная 00025;
- давление на входе МПа
- максимальное давление на сливе МПа 1;
- давление управления МПа
а) минимальное давление начала открытия дросельной щели 08;
б) максимальное давление конца открытия дросельной щели 45;
- максимальные внутренние утечки м3с 42·10-6;
Выбираем [5] клапан-регулятор типа 510.32.03 со следующими характеристиками:
- величина потока м3с
а) номинальная 000266;
б) максимальная 0003;
в) минимальная 0002;
- давление настройки МПа
5 Выбор рабочей жидкости
Выбор рабочей жидкости производится на основе анализа режима работы и условий эксплуатации гидропривода с учетом конструктивных особенностей установленного гидрооборудования главным образом конструктивных особенностей используемого насоса.
Выбираем [1] рабочую жидкость марки МГ-30 ТУ 38-10150-79 (основная) со
следующими характеристиками:
- режим эксплуатации 0С
а) кратковременный –15 +75;
б) длительный –5 +70;
- кинематическая вязкость при температуре 300С м2с 20 10-6;
- плотность масла гсм3 не более 089.
Контур гидропривода управления механизмами телескопирования и пово –
Определение мощности которую должен развивать насос производим по мощности на выходе из гидроцилиндра привода механизма телескопирования стрелы.
Мощность гидронасоса N н. кВт вычисляем по формуле:
Исходя из того что давление на входе в насос мало по сравнению с номинальным давлением на выходе из насоса то им можно принебреч.
По рабочему объёму qн.=0000016м3 и номинальному давлению рном.=20МПа
выбираем аксиально – поршневой насос марки Н16РД со следующими характерис –
- рабочий объём qн. м3 0000016;
- частота вращения с-1 25;
- температура окружающей среды град. от – 40 до +40.
7 Выбор скоростей движения жидкости в гидролиниях. Определение диаметров труб и выбор труб
-напорная гидролиния 6мс;
-сливная гидролиния 3мс.
- для всасывающей гидролинии Труба 18 1 ГОСТ 8734 – 75;
- для напорной гидролинии Труба 14 25 ГОСТ 8734 – 75;
- для сливной гидролинии Труба 14 05 ГОСТ 8734 – 75.
8 Определение действительных скоростей движения жидкости
9 Выбор гидроаппаратов
Для контура гидропривода управления механизмами телескопирования и
поворота платформы гидроаппаратуру принимаем ту же что и для контура гидропривода управления механизмами подъёма груза и стрелы.
ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ГИДРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ КРАНА
1Определение потерь давления для контура гидропривода механизмов подъёма груза и стрелы
Расчет потерь давления (напора) при движении рабочей жидкости в гидроприводе необходимо для более точного выбора или расчета гидроцилиндра
и гидромотора а также для определения гидравлического коэффициента полезного действия гидропривода используемого при выполнении теплового расчета.
При движении рабочей жидкости в гидроприводе определяется согласно принципу наложения потерь.
Гидроразводку берём со стенда стрелового крана установленного на кафедре «Подъёмно-транспортные строительные дорожные машины и системы гидропривода» ивановской государственной архитектурно-строительной академии.
Так как потери давления при работе грузоподъёмного механизма незначительно отличаются от потерь давления при работе механизмом подъёма стрелы то примем их равными.
Суммарные потери давления SDр Па вычисляют по формуле
где SDрн.п – суммарные путевые потери давления в напорной гидролинии МПа;
SDрн.м – суммарные местные потери давления в напорной гидролинии МПа;
SΔрсл.п – суммарные путевые потери давления в сливной гидролинии МПа;
SΔрсл.м – суммарные местные потери давления в сливной гидролинии МПа;
Δрр – потери давления в гидрораспределителе МПа;
Δртб – потери давления в тормозном блоке МПа;
ΔрФ – потери давления в фильтре МПа;
Δрт – потери давления в теплообменнике МПа.
r – плотность рабочей жидкости кгм3.
Коэффициент сопротивления трению l определяют в зависимости от режима
движения жидкости поэтому сначала необходимо установить режим движения
жидкости по числу Рейнольдса Rе которое вычисляем по формуле:
где n - кинематическая вязкость рабочей жидкости при 300С.
Из полученного значения следует что режим движения жидкости является турбулентным.
Коэффициент потерь давления по длине трубопровода при турбулентном движении рабочей жидкости l вычисляют по формуле [2]
где кЭ – эквивалентная абсолютная шероховатость [2];
Rе – число Рейнольдса.
где D - абсолютная шероховатость.
Суммарные местные потери давления в напорной гидролинии SDрн.м Па вычисляют по формуле:
где i – коэффициент местного сопротивления [3].
Выбираем по [3] коэффициенты местного сопротивления в гидрораспределителе:
- на входе в гидрораспределитель j равен 007;
- на выходе из гидрораспределителя j равен 011;
- на входе в тормозной блок - на выходе из тормозного блока
- штуцеры присоединяющие трубы к переходникам и переходники соединяющие участки труб x равен 012.
Выбираем по [3] коэффициент местного сопротивления j в плавных коленах
трубопроводов под углом 900 равен 012.
Число Рейнольдса для жидкости в сливной гидролинии Rе.слив вычисляют по формуле:
Суммарные путевые потери давления в сливной гидролинии SDрсл.п МПа вычисляют по формуле
По формуле (60) вычисляем коэффициент потерь давления по длине трубопровода при турбулентном движении рабочей жидкости.
Суммарные местные потери давления в сливной гидролинии SDрсл.м МПа вычисляют по формуле:
По [3] принимаем следующие коэффициенты местных сопротивлений в сливной
- поворот трубопровода на 900
- тройник соединяющий сливные гидролинии двух контуров в одну
- переходник соединяющий гидролинию и вход фильтра
- переходник соединяющий гидролинию и вход теплообменника
- переходник соединяющий гидролинию и выход фильтра
- переходник соединяющий гидролинию и выход теплообменника
- переходник соединяющий гидролинию и выход гидрораспределителя x 04.
2 Выбор гидромотора механизма подъёма груза
Перепад давления на гидромоторе Δргм МПа вычисляют по формуле
Требуемый рабочий объём гидромотора qгм м3 вычисляют по формуле
где Мгм – момент на валу гидромотора Н×м.
По требуемому рабочему объёму qгм.тр=0000089м3 и номинальному давлению
Рном.=20МПа выбираем гидромотор выпускаемый шахтинским заводом «Гидропривод» марки РНА – 90 со следующими характеристиками [5]:
- рабочий объём qгм.д м3 0000090;
- максимальный перепад давления Δргм.ном МПа 20;
- номинальный расход рабочей жидкости Qгм.ном м3с 000225;
- гидромеханический КПД 0965.
Действительный момент развиваемый гидромотором Мгм.д. кН×м вычисляем по формуле:
Отклонение значений между требуемым моментом и действительным М % вы –
Действительную частоту вращения вала гидромотора nгм.д с-1 вычисляют по формуле
где SΔQут – суммарные утечки рабочей жидкости через гидроаппараты м3с.
где ΔQут.гр – максимальные внутренние утечки рабочей жидкости через гидрораспределитель;
DQут.тб – максимальные внутренние утечки рабочей жидкости через тормозной блок м3с.
Отклонение значения действительной частоты вращения вала гидромотора от требуемой Δnгм % вычисляют по формуле
В результате данного расчёта нами было выявлено что отличие характеристик выбранного нами гидромотора от заданных составляет не более 10% что допус –
3 Расчёт гидроцилиндра механизма подъёма стрелы и определение его пара –
Требуемый диаметр поршня Dп. мм в гидроцилиндре вычисляем по формуле:
где F- заданное усилие на штоке Н;
Рп.- давление в поршневой полости МПа;
Ршт.- давление в штоковой полости МПа.
где Рн.- номинальное давление насоса МПа.
По требуемому диаметру поршня DП.=025м выбираем [6] гидроцилиндр выпускаемый людиновским ПО «Агрегатный завод» тип 3 ОСТ 2Г25 – 1 - 86 со следующими параметрами:
- диаметр поршня м 025;
- диаметр штока м 008;
- номинальное давление МПа 16;
- максимальное давление МПа 32;
- максимальная скорость мс 07.
Рассмотрим баланс сил действующих на перемещаемые элементы гидроцилиндра и определим силу Fр кН которую разовьет выбранный гидроцилиндр:
где dшт.- диаметр штока м.
Отклонение значения силы которая разовьет выбранный гидроцилиндр от требуемого усилия на штоке DF % вычисляют по формуле
Действительную скорость подъема стрелы uп. мс вычисляют по формуле
Отклонение значения требуемой скорости от действительной Du % вычисляют по формуле
В результате данного расчёта нами было установлено что отличие характеристик выбранного нами гидроцилиндра от заданных составляет не более 10%. Из этого следует что выбранный гидроцилиндр подходит.
4Определение потерь давления для контура гидропривода механизмов
телескопирования и поворота платформы
Δркр – потери давления в клапане – регуляторе МПа;
Δрт – потери давления в теплообменнике МПа.
Число Рейнольдса для жидкости в напорной гидролинии Rе вычисляют по формуле:
Суммарные путевые потери давления в напорной гидролинии SDрн.п Па вычисляют по формуле:
Суммарные местные потери давления в напорной гидролинии SDрн.м Па вычисляем по формуле:
- переходник соединяющий гидролинию и выход гидрораспределителя
- переходник соединяющий гидролинию и вход клапана – регулятора
- переходник соединяющий гидролинию и выход клапана – регулятора
Число Рейнольдса для жидкости в сливной гидролинии Rсл вычисляем по формуле:
Из полученного значения следует что режим движения рабочей жидкости является ламинарным.
Суммарные путевые потери давления в сливной гидролинии SDрсл.п Па вычисляем по формуле:
Суммарные местные потери давления в сливной гидролинии SDрсл.м Па вычисляем по формуле:
- переходник соединяющий гидролинию и вход гидрораспределителя
- переходник соединяющий гидролинию и выход клапана – регулятора x 035.
5 Выбор гидромотора механизма поворота платформы
Перепад давления на гидромоторе Δргм Па вычисляем по формуле:
Требуемый рабочий объём гидромотора qгм м3 вычисляем по формуле:
По требуемому рабочему объёму qгм.тр=0000016м3 и номинальному давлению
Рном.=20МПа выбираем гидромотор типа 4М4Н со следующими характерис –
- рабочий объём qгм.д м3 0000016;
- номинальное давление МПа 25;
- номинальный расход рабочей жидкости Qном. м3с 000038;
- гидромеханический КПД 096.
Действительный момент развиваемый гидромотором Мгм.д. Н м вычисляем по формуле:
где ΔQут.гр – максимальные внутренние утечки рабочей жидкости через гидрораспределитель м3с;
DQут.кр – максимальные внутренние утечки рабочей жидкости через клапан - регулятор м3с.
6 Расчёт гидроцилиндра механизма телескопирования и определение его пара –
Требуемый диаметр поршня Dп. м в гидроцилиндре вычисляем по формуле:
По требуемому диаметру поршня DП.=0059м выбираем [6] гидроцилиндр типа
ГЦ выпускаемый Павловским ПО (А) со следующими параметрами:
- диаметр поршня м 006;
- диаметр штокам 002;
- ход поршня м 0125;
- номинальное давление МПа 21;
- максимальное давление МПа 28;
- максимальная скоростьмс 005.
Рассмотрим баланс сил действующих на перемещаемые элементы гидроцилиндра
и определим силу F Н которая разовьет выбранный гидроцилиндр:
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ГИДРОПРИВОДА КРАНА
Поскольку в гидроприводе установлен один теплообменник на оба контура то тепловой расчёт будем производить при совмещении краном операций подъёма груза и выдвижения (втягивания) стрелы так как при этом затрачивается максимальная мощность.
Для обеспечения нормальной работы гидропривода необходимо чтобы тепло
выделяемое в процессе работы гидропривода отводилось в окружающую среду
через боковые поверхности элементов гидропривода.
Тепловой расчет ведется на основе баланса тепла выделяемого в гидроприводе и отводимого из гидропривода.
Уравнение баланса имеет следующий вид:
где Qт.выд – количество тепла выделяемое гидроприводом Джс;
Qт.отв - количество тепла отводимое из гидропривода Джс.
где сэ – коэффициент эквивалентности Джс Вт [5];
Nпр1 – мощность на входе в насос питающий гидродвигатели механизмов подъёма груза и подъёма стрелы Вт;
hгм1 – гидромеханический КПД контура гидропривода механизмов подъёма груза и подъёма стрелы;
Nпр1 – мощность на входе в насос питающий гидродвигатели механизмов поворота платформы и телескопирования стрелы Вт;
hгм1 – гидромеханический КПД контура гидропривода механизмов поворота платформы и телескопирования стрелы.
где н1 – полный КПД насоса [2];
рн.д1 – действительное давление на выходе из насоса Па.
где Δргм.д1 – действительный перепад давления на гидромоторе Па.
где гм.м1 – гидромеханический КПД гидромотора;
где н.гм1 – гидромеханический КПД насоса;
дв.гм1 – гидромеханический КПД гидродвигателя [2];
тр1 – гидравлический КПД гидропривода.
где н2 – полный КПД насоса [5];
рн.д2 – действительное давление на выходе из насоса Па.
где н.гм2 – гидромеханический КПД насоса;
дв.гм2 – гидромеханический КПД гидродвигателя [5];
тр2 – гидравлический КПД гидропривода.
. Количество тепла отводимое из гидропривода Qт.отв Джс вычисляем по формуле
Δt – перепад температур 0С.
Объём бака Vб л принимаем в зависимости от минутной подачи насоса по выражению
Принимаем форму бака в виде цилиндра высота которого в 2 раза больше диаметра тогда площадь его поверхности SБ м3 вычислим по формуле:
где Н – высота бака м;
dб – диаметр основания бака м.
Подставив в формулу (118) значение высоты выраженное через диаметр основания бака получим:
Зная объём бака вычислим диаметр его основания по формуле
где Qотв.н1 - тепло отводимое насосом привода грузоподъёмного механизма кДж;
Qотв.н2 - тепло отводимое насосом привода механизма телескопирования стрелы кДж;
Qотв.р.- тепло отводимое гидрораспределителем кДж;
Qотв.тб.- тепло отводимое тормозным блоком кДж;
Qотв.гм.- тепло отводимое гидромотором кДж;
Qотв.рт- тепло отводимое размыкателем тормоза кДж;
Qотв.кр.- тепло отводимое клапаном – регулятором кДж;
Qотв.гц.- тепло отводимое гидроцилиндром кДж;
Qотв.ф.- тепло отводимое фильтром кДж;
Qотв.б.- тепло отводимое баком кДж;
Qотв.тр.- тепло отводимое трубопроводом Джс.
Отклонение значения действительного количества отводимого тепла от значения выделяемого ΔQ % вычисляют по формуле
В результате данного расчёта нами было установлено что количество выделяемого от гидропривода тепла больше отводимого на 10%. Такая разница в
значениях допустима.
В данной курсовой работе был проведен расчет параметров элементов гидропривода стрелового самоходного крана. Таким образом
был спроектирован гидропривод автомобильного крана по заданной грузопоъё –
мности 27000 киллограм. Полученные нами отклонения всех действительных значений параметров гидропривода от заданных не превышают 10%.
Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя.” 3т.-6-е изд. перераб. И доп. –М .: Машиностроение 1982 г. 576 с. ил.
Ульяновский завод Паспорт распределителей типа 2Р203В10 и
Р323В10.” 1989г. 25с.
Васильченко В. А. Гидравлическое оборудование мобильных машин”:
справочник – М.: Машиностроение 1983- 301с.
Гидро- и пневмопривод и его элементы. Рынок продукции: КаталогГ46 Коллектив составителей. – М.: Машиностроение 1992. – 232с. ил.
Вильнер Я. М. Ковалев Я. Т. Некрасов Б. Б. Справочное пособие по гидравлике гидромашинам и гидроприводам.’’ под редакцией Некрасова Б.Б.-
изд. Минск Высшая школа 1976 г. 415с.
Вайсон А.А. Подъёмно – транспортные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъёмно – транспортные машины и оборудование». – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1989. – 536с.: ил.
ПО «Московский машиностроительный завод им. Калинина». Гидроклапаны предохранительные 510.32.00 510.32.10. Паспорт 510.32.00 ПС. – М.: ПО «ММЗ им. Калинина» 1995. - 8с.
Задание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Анализ современного состояния отечественного и зарубежного
краностроения и выбор крана прототипа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Расчёт силовых и кинематических параметров исполнительных
механизмов крана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 Грузоподъёмный механизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Механизм телескопирования стрелы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Стрелоподъемный механизм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4 Механизм поворота платформы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Определение максимальной выходной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Определение функций гидропривода механизмов автомобильного
крана и выбор элементов предназначенных для их выполнения . . . . . . . . . . 18
Предварительный расчёт гидропривод механизмов крана. . . . . . . . . . 21
1 Выбор насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
диаметров труб и выбор труб. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
3 Определение действительных скоростей движения жидкости. . . . . .23
4 Выбор гидроаппаратов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
5 Выбор рабочей жидкости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
6 Выбор насоса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
7 Выбор скоростей движения жидкости в гидролиниях. Определение диаметров труб и выбор труб. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
жидкости в гидролиниях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
9 Выбор гидроаппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Проверочный расчёт гидропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
1Определение потерь давления для контура гидропривода механизмов подъёма груза и стрелы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2 Выбор гидромотора механизма подъёма груза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 Расчёт гидроцилиндра механизма подъёма стрелы и определение его параметров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
телескопирования и поворота платформы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
5 Выбор гидромотора механизма поворота платформы. . . . . . . . . . . . . . .40
6 Расчёт гидроцилиндра механизма телескопирования и определение его параметров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Тепловой расчёт гидропривода крана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49