Расчет гидропривода мобильной машины

Моя поясниловка.doc

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
по дисциплине «Гидро- и пневмопривод»
на тему « Расчет гидропривода мобильной машины »
страниц пояснительной записки 6 таблиц 4 литературных источника.
Объект исследования: объёмный гидропривод мобильной машины.
Задачи курсовой работы:
- систематизировать и углубить знания полученные при изучении
курса «Гидро- и пневмопривод»;
- развить расчетно-графические навыки студентов.
На основании выполненных расчетов подобраны гидродвигатели необходимые для осуществления рабочих движений машины насосы и соответствующая гидроаппаратура и вспомогательные устройства рассчитаны параметры гидролиний. Определен КПД линий гидропривода разработана принципиальная гидравлическая схема привода рассчитаны фактические выходные характеристики гидродвигателей.
ГИДРОПРИВОД ГИДРОДВИГАТЕЛЬ ГИДРОЦИЛИНДР ГИДРОМОТОР ГИДРОЛИНИЯ НАСОС ДЕЛИТЕЛЬ ПОТОКА ФИЛЬТР БАК КЛАПАН ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ТЕПЛООБМЕННИК.
Определение параметров гидродвигателей5
1 Определение параметров первого цилиндра.5
2.Определение параметров второго цилиндра.5
3 Определение перепада давления на гидроцилиндрах:6
4 Определение мощности гидроцилиндров6
5 Расчет параметров гидромоторов:7
Определение параметров и выбор насосов.9
1 Определение фактической подачи насосов:9
3 Определение частоты вращения насосов9
4 Скорости гидропоршней10
5 Фактическая частота вращения гидромоторов11
Выбор гидроаппаратуры.12
1 Выбор рабочую жидкость для объёмных гидроприводов.12
2 Выбор гидрораспределители:12
4 Выбор предохранительных клапанов12
5 Выбор обратных клапанов12
6 Выбираем делитель потока12
Расчет параметров трубопроводов13
1 Выбор скорости в трубопроводе
2 Определим средние диаметры трубопроводов13
3 Определение уточненной скорости14
4 Определение режимов движения15
5 Коэффициент гидравлического трения.16
Определяем потери в системе.17
1Определим потери по длине трубопровода:17
2 Суммарные потери в шидролинии17
3 Рассчитаем потери на местных сопротивлениях.18
4 Суммарные потери20
Определим мощность насосов и КПД гидроприводов.21
1 Находим мощности:21
2 Определим КПД двигателя:21
Проведем тепловой расчет22
Уточнённый расчет гидропривода.23
1 Уточнённый расчет КПД гидропривода:23
2 Фактическое усилие на штоке первого гидроцилиндра.24
3 Фактическое усилие на штоке второго гидроцилиндра.24
4 Фактический момент на валу гидромотора.24
Список литературы.27
Задача механизации и автоматизации производственного процесса решается с помощью различных типов приводов (передач) от двигателя на рабочую машину. Этот привод должен быть непрерывно регулируемым и автоматическим или по крайней мере должен легко автоматизироваться.
Гидропривод отвечает этим требованиям. Он является непрерывно регулируемым и хотя не автоматический по принципу действия но легко автоматизируется вспомогательными устройствами. Роль гидроприводов и гидроавтоматики в автоматизации производственных процессов весьма велика и перспективна.
Объемный гидропривод отличается высокой компактностью (малая масса и габариты) возможностью реализации больших передаточных отношений (до 2000) высокими динамическими свойствами (малая инерция и высокая степень демпфирования) его элементы можно рационально разместить на машине.
Неудивительно что объемный привод нашел самое широкое применение в строительно-дорожной технике гидродинамические передачи - автомобилестроении а грузовые автомобили и подъемно-транспортные машины на пневмоколесном ходу имеют как правило комбинированный привод.
В данной работе спроектирован и рассчитан объёмный гидропривод. Соблюдены основные требования предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность надежность технологичность минимальные габариты и масса удобство в эксплуатации и экономичность.
Определение параметров гидродвигателей
1 Находим параметры первого цилиндра.
1.1 Диаметр поршневой полости (П.П)
По ОСТ22-1419-79 D1=220мм.
φ = 16 – отношение площади поршневой полости к штоковой.
По ОСТ22-1419-79 d1=140мм
1.3Находим площадь поршневой полости
1.4 Находим площадь штоковой полости (Ш.П.)
1.4 Определяем расход цилиндра:
где: hОЦ - объёмный КПД гидроцилиндра = 098 099
2.Определяем основные параметры второго цилиндра.
2.1 Находим диаметр П.П.
По ОСТ22-1419-79 D2=140мм.
2.2 Находим диаметр штока (П.П)
По ОСТ22-1419-79 d2=90мм.
2.3 Находим площадь П. П.:
2.4 Расход жидкости вторым гидроцилиндром:
3 Определяем перепад давления на гидроцилиндрах:
4 Определяем мощности ГЦ
4.3 Проверим размерность:
5 Рассчитаем параметры гидромоторов:
NГМ=MPpnp30hРЕД=120031420(30085)=295679Вт=295кВт(15)
5.2 По мощности и номинальному давлению в гидросистеме выберем гидромотор:
N=295кВт; PH=10МПа =>выбираем шестерёнчатый гидромотор (ГМ):
ГМШ10 ( NМ=53кВт; VO=10см3; МН=135Нм; nM=3780; hО=092;hм=078.)
где: NM-полезная мощность
MН- номинальный крутящий момент
nМ- номинальная частота оборотов двигателя
hом - объёмный КПД мотора
5.3 Определяем частоту вращения мотора
n М=295378053=2104(мин-1) ;
Примем передаточное число редуктора iред= 120 из условия что после расчета фактического крутящего момента перепад давления в гидромоторе не должен превысить номинальное давление. Тогда фактическая частота оборотов двигателя:
n М=np iред=20120=2400(мин-1). (16)
Фактический крутящий момент:
ММ=МНiредhм=1200120085=1176 Нм.(17)
Определим перепад давления в гидромоторе:
×106 следовательно передаточное число выбрано верно.
Определим полную мощность гидромотора:
NMполн=NMhм=295078=378 кВт(19)
5.4 Найдем расход рабочей жидкости в гидромоторе:
QМ=VОnM60hОМ=10×10-6240060092=00004348м3с=04348 лс(20)
Результаты занесём в таблицу
Таблица 1 - Параметры гидродвигателей
Определение параметров и выбор насосов.
1 Находим фактическую подачу насосов (необходимую):
1.1 Для гидромотора:
QГМ=КПQГМn=11043482=0957 (лс)(21)
1.2 Для первого и второго гидроцилиндра :
QГЦ1= КП QГЦ1 =1.11.551=1.706 (лс)(22)
QГЦ2= КП QГЦ2 =1.10.942=1.036 (лс)(23)
2 По номинальному давлению и фактической подаче ГМ и ГЦ выбираем для них насосы:
2.1 Для ГЦ 1: остановим свой выбор на шестерёнчатом:
(QH2 =232 лс VO=98.8 см3 nH2=1500мин-1 hОМ=0.94hН=0.85)
2.2 Для ГЦ 2 : отдадим предпочтение насосу
(QH1 =1.45лс VO=49.1 см3 nН1=1920мин-1 hОМ=0.92hН=0.83)
2.3 Для ГМ: выберем шестерёнчатый насос типа
3 Определим фактическую частоту вращения насосов:
n Y1A= nY1 QUW1 QNH1 =15001706232=1103 vby-1(24)
n Н2Ф= nН2 QГЦ2 QТH2 =19201.0361.45=1372 мин-1(25)
n Y3A= nY3 QUV QNH3 =19200957145=1267 vby-1(26)
Занесём данные в таблицу №2
Таблица 2 -Характеристика выбранных насосов
Параметры выбираемого насоса
Фактические параметры
Определяем возможность объединения потоков:
(nH2 – nH3)nH3 = (1372 – 1267)1267 = 0082 10% - следовательно мы можем объединить 2-й и 3-й потоки и использовать один насос. Принимаем частоту его вращения
nH3 = (1372 + 1267)2 = 1320 мин-1(27)
Определяем расход во второй объединенной гидролинии:
QНФ 2= nНФ 2 × QГЦ2 n Н2Ф = 1320×1036 1372 = 0997 л.с(28)
4 Рассчитаем скорости поршней гидроцилиндров:
где: S – площадь полости ГЦ ( поршневая или штоковая );
ОЦ – объёмный КПД ГЦ;
m – количество цилиндров;
5 Рассчитаем фактическую частоту вращения ГМ:
Выбор гидроаппаратуры.
1 Выбираем рабочую жидкость для объёмных гидроприводов.
Марка масла ВМГ3(ТУ38-1-01-479-79)
Плотность r=860кгм3 кинематическая вязкость =10 мм2с при t=50 C температурный интервал (-40 +60) условия применения при положительных и отрицательных температурах в ответственных случаях.
2 Выбираем гидрораспределители:
2.1 Для первой гидролинии трехсекционный гидрораспределитель
Р-25 (Q=160лмин потери давления на котором составляют DР=0.65МПа)
2.2 Для второй гидролинии двухсекционный гидрораспределитель Р-16 (Q=63лмин потери давления на котором составляют DР=0. 65МПа).
3 Для всех трех линий выберем один фильтр №1.1.40-25 с тонкостью очистки 25мм .Номинальная пропускная способность160лмин. Потери давления составляют DР=0.1МПа.
4 Выбираем предохранительные клапаны исходя из расхода в тех участках гидролиний где они будут установлены:
КП1 КП2 – БГ52-15 (Расход 15 140 лмин)
КП3 – БГ52-14 (Расход 5 70 лмин)
5 Выбираем обратные клапаны исходя из расхода:
КО1 – Г51-25 (Расход 140 лмин DР ≤ 2 МПа)
КО2 КО6 – Г51-24 (расход 70 лмин ≤ 2 МПа)
6 Выбираем делитель потока исходя из расхода во второй объединенной гидролинии
QНФ 2 = 0997 лс = 60 лмин
Выбираем делитель потока КД-20200 (расход при 1 настройке 55 – 70 лмин номинальное давление 10 МПа потеря давления 108 МПа)
Расчет параметров трубопроводов
Длину всасывающей напорной и сливной гидролинии и результаты внесем в табл. №3 (дано по условию)
Таблица 3- Исходные данные для расчётов параметров трубопроводов
1Для определения диаметров труб всех гидролиний примем скорости в них:
V1=1мс- для всасывающей гидролинии;
V2=5мс- для напорной гидролинии;
V3=1.5 мс – для сливной.
2 По известному расходу (подаче) Q и расчетной средней скорости определяем средние диаметры:
2.1 Для первого потока (Q=1.706 лс):
dЦ1В=0.0467м(по таблице d=50 мм);
dЦ1Н=0.02084м(по таблице d=20 мм);
dЦ1С=0.03805м(по таблице d=32 мм);
2.2 Для второго потока (Q=0997 лс ):
dЦ2В=0.03563м(по таблице d=32 мм);
dЦ2Н=0.01593 м (по таблице d=16 мм);
dЦ2С=0.02909м(по таблице d=25 мм);
2.4 Проверим размерность и внесем данные в таблицу№4
Таблица 4 -Диаметры трубопроводов
Диаметры трубопроводов мм
3 Определяем уточненную скорость в трубопроводах
3.1 Уточненную скорость :
3.2 Находим скорости для первого потока:
3.3 Для второго потока:
4 Для определения режима движения жидкости в трубопроводе найдём число Рейнольдса:
где: V-средняя скорость в трубопроводе;
nt -кинематическая вязкость жидкости (масло ВМГЗ ; n=10 мм2с=10-5м2с). Примем рабочую температуру t=50
nt=n50(50t)n =10(5060)1.73= 10 мм2с= 10-5 м2с(34)
Проверим размерность
4.1 В первом потоке:
4.2 Во втором потоке:
5 Найдём коэффициент гидравлического трения l.
Т.к Re ³ 2320 то режим движения турбулентный и мы можем воспользоваться формулой:
5.1 Для линии первого гидроцилиндра:
lЦ1В=0.316443450.25=0.039
lЦ1Н=0.3164108600.25=0.031
lЦ1С=0.3164678720.25=0.035
5.2 В потоке второго гидроцилиндра:
lЦ2В=0.316439670.25=0.04
lЦ2Н=0.316479360.25=0.034
lЦ2С=0.3164507750.25=0.035
Определяем потери в системе.
1Определим потери по длине трубопровода:
Проверим размерность:
`DPTВ=8600039150.86920.052=37992 Па
`DPTН=8600.031749620.022=13756166 Па
`DPTС=8600.0359212120.0322=1904190 Па
1.2 Для 2-го потока:
`DPTВ=8600.0415124200322=123969 Па
`DPTН=8600.0347496200162=157357984Па
`DPTС=8600.03592032200252=2234903 Па
Перенесём данные в таблицу№5
Таблица 5- Потери на трение в трубопроводе
2 В зависимости от того какой из гидроприводов работает то потери давления составляют:
2.2 В первой гидролинии:
`DPЦ1=37992+13756166+190419=15698348 Па
2.1 Во второй гидролинии:
`DPЦ2=123969+157357984+2234903=180946704 Па
3 Рассчитаем потери на местных сопротивлениях.
Данные сносятся в таблицу №6.
3.1 Определим потери в коленах в линии первого ГЦ по формуле:
x-коэф. местного сопротивления (для колена x=015)
r- плотность жидкости
Потери в первом потоке
`DPКГЦ1В=20.158600.86922=97416 Па
`DPКГЦ1Н=30.1586054322=570533 Па
`DPКГЦ1С=40.15860212122=116065 Па
3.2 Потери во втором потоке:
`DPКГЦ2В=20.1586012422=19835 Па
`DPКГЦ2Н=30.1586049622=476041 Па
`DPКГЦ2С=40.15860203122= 103424 Па
3.4 Определим потери на обратных клапанах:
где: x= 3 для обратного клапана
Во всасывающей линии потери отсутствуют из-за отсутствия клапанов.
В напорной линии первого потока:
DPКЛЦ1Н=386054322=38036 Па
В напорной линии второго потока:
DPКЛЦ2Н=386049622=31736 Па
В сливной линии при работе спаренных гидромоторов с делителем потока во втором потоке:
DPКЛГМН=3860203122=5321Па
3.5 Определим потери на гидрораспределители:
DPГ=DPГном(QгQгном)2(39)
DPг1=065106 (10236160)2=415105 Па
DPг2=065106 (598263)2=617105 Па
3.6 Потери в разделителе потока для линии гидромотора примем равными 08 МПа:
Таблица 6 -Потери в трубопроводе
Давление насосов равно суммарному перепаду давлений на трассе:
где: `DPT-потери на трение
`DPМ- потери в местных сопротивлениях
DPГ- потери гидроаппаратуре
4.1 В гидролинии первого и второго ГЦ:
`DPНЦ1=15698348+97416+570533+116065+38036+415105+(01+698) 106=77 МПа
`DPНЦ2=180946704+19835 + 476041+103424+ 31736+617105+(01+ 683)106=776 МПа
`DPНГМ =180946704+19835+476041+103424+31736+532+ 617105+(08+01+ 672)106 =
Определим мощность насосов и КПД гидроприводов.
1.1 - мощность затрачиваемая насосом; (41)
1.2 – мощность потребляемая каждым из гидроцилиндров;
где R – заданное усилие на штоке
– фактическая скорость движения поршня
– мощность потребляемая гидромотором; (42)
где n – число спаренных гидромоторов
Мм – фактический крутящий момент
– фактическая частота вращения вала гидромотора.
2 Определим КПД двигателя:
По максимальной минутной подаче рассчитаем объём гидробака:
(По таблице выбираем бак V=250 л)
Проведем тепловой расчет
ΔN1=1545 – 111=435 кВт
ΔN2=932 – 633=299 Вт
ΔN3=1255 – 676=579 Вт
Т.к. разность температур слишком велика то в сливную линию гидропривода включаем теплообменник КМ6-СК1 (Q=320 лмин; ΔР=03103Па ).
Уточнённый расчет гидропривода.
1 Уточнённый расчет КПД гидропривода:
В связи с включением в гидропривод теплообменника потери давления возрастают на величину ΔРТ=03106 Па:
`DPНЦ2=776+03=806МПа
DPНГМ=1045+03=1075 МПа
Находим уточнённые мощности:
где h-полный КПД насоса
Тогда уточнённый КПД принимает значения согласно (43):
2 Фактическое усилие на штоке первого гидроцилиндра.
Фактическое усилие на штоке гидроцилиндра определим из соотношения:
где F – усилие воздействующее на поршень с каждой стороны
P – потери давления в гидролиниях
S – площадь поршневой или штоковой камеры
F1= P1 SП.П.=( ΔPBC+ΔPН ) S(51)
ΔPВС+ ΔPН = 37992+137561+97416+38036103+415105+698106 = 752 МПа
F1=752106 0038013 = 286 кН
F2=P2SП.П=ΔPCЛSП.П=(190419+116065+0310)002262 =6786 кН
3 Фактическое усилие на штоке второго гидроцилиндра:
F1= P1SП.П=(ΔPВС+ ΔPН ) SП.П = (123969 +
+157357984+19835+476041+31736103+617105+683106) 001539 = 115 кН
F2= P2SП.П=ΔPСЛ SП.П = (2234903+103424+01106+03106)001539= 65 кН
RФ=115 – 65 = 1085 кН
4 Фактический момент на валу гидромотора.
Крутящий момент определяется формулой:
Где: V= 1010-6 м3 - рабочий объём гидроцилиндра;
ΔР=(ΔPВС+ ΔPН ) - ΔPCЛ(53)
ΔР = (123969+157357984+ 19835+476041+31736103+617105+
+08106+872106)–2234903–103424–0532103–01106–01106= 9098106 Па
Тогда фактический момент на валу гидромотора;
МФ= МiРЕДРЕД = 1228120085 1253 Нм(54)
В результате выполненных расчетов были определены параметры одноштоковых гидроцилиндров двух- и одностороннего действия (D1=220мм d1=140 мм D2=140 мм d2=90 мм) выбрана марка сдвоенного гидромотора ГМШ 10 разработана принципиальная схема гидропривода с разомкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости. Была подобрана соответствующая регулирующая гидроаппаратура и рассчитаны параметры трубопроводов.
Привод первого гидроцилиндра осуществляется от насоса НШ 100У-2 привод второго гидроцилиндра осуществляется от насоса НШ 50У-2 а привод роторов спаренного гидромотора осуществлён от насоса МШ 50У-2. КПД первого второго и третьего потоков соответственно составили: 69% 65% и 52%.
В результате выполненного уточненного расчета гидропривода определены фактические усилия на штоках первого и второго гидроцилиндров (280 кН и 1085 кН соответственно ) а также фактический момент на валу гидромотора составивший 1253 Нм.
В.П.Мельник С.Н.Качан О.Г.Водолажченко. Методичні вказівки до курсового та дипломного проектування об’ємного гідроприводу автомобілів вантажопідйомної та будівельно-дорожньої техніки для студентів денної та заочної форм навчання спеціальностей підйомно-транспортні будівельно –дорожні машини і обладнання та автомобілі і автомобільне господарство. Макіївка ДонДАБА1998.
Т.М. Башта С.С. Руднеев Б.Б. Некрасов. Гидравлика гидромашины гидроприводы. М.: Машиностроение1982. – 423.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М.: Машиностроение1983.- 301с.
Мандрус В.. Лещіи Н.П. Звягін В.М. Машинобудівна гідравліка. Задачі та приклади розрахунків. Львів Світ” 1995.- 263с.

Схема.frw

Схема с рамкой v11.cdw

спецификация_Вилсона v11.cdw

Делитель потока КД-32200
Гидрораспределитель Р-25
Гидрораспределитель Р-16
Теплообменник КМ6-СК-1
Гидроцилиндр двустороннего действия
Гидроцилиндр одностороннего действия
Клапан обратный Г51-25
Клапан обратный Г51-24
Гидроклапаны предохранительные