Гидропривод автомобильного крана

spetsifikatsia.cdw

Клапан обратный 61200
Клапан предохранительный
Гидрораспределитель типа РС20
Гидравлическая схема
автомобильного крана

10-P_Kursovaya_rabota_Gidroprivod_Polyak_S_P_NTS-15T1.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Сибирский автомобильно-дорожный университет»
КАФЕДРА “ПТТМ И ГИДРОПРИВОД”
Гидропривод автомобильного крана
Пояснительная записка
Исходные данные для расчета гидропривода .4
Описание принципиальной гидравлической схемы 5
Расчет объемного гидропривода
1. Определение мощности гидропривода и насоса 7
2. Выбор насоса ..7
3. Определение внутреннего диаметра гидролиний
скоростей движения жидкости 9
4. Выбор гидроаппаратуры кондиционеров рабочей жидкости 10
5. Расчет потерь давления в гидролиниях 12
6. Расчет гидромотора .14
7. Тепловой расчет гидропривода 17
Курсовая работа является одним из видов самостоятельной работы сту
дентов. Она является классической формой развития и закрепления знаний
по гидравлике гидромашинам и гидроприводу которые необходимы инже
неру - механику имеющему дело с гидрофицированными механизмами и
устройствами. Курсовая работа учит использованию справочной литературой ГОСТами нормалями выполнения расчетов чертежей и составления текстовых конструкторских документов.
Объектом проектирования является автомобильный кран.
В данной курсовой работе предстоит определить параметры гидропривода типоразмеров и номенклатуры применяемого гидрооборудования получить конкретные теоретические знания по устройству работы автомобильного крана и выработка навыков их применения при решении конкретных технических задач.
Исходные данные для расчета гидропривода приведены в таблице 1
Привод грузовой и стреловой лебедок
Номинальное давление МПа
Крутящий момент на валу гидромотора кНм
Частота вращения вала гидромотора обс
всасывающей (от бака к насосу)
напорной (от насоса к распределителю)
исполнительной (от распределителя к гидродвигателю)
сливной (от распределителя к баку)
Местные сопротивления шт.:
Температурный режим работы (окружающей среды) ° С
Описание принципиальной гидравлической схемы
Гидравлическая схема машины состоит из следующих основных частей:
Силовой или насосной части в которой механическая энергия преобразуется в энергию потока рабочей жидкости.
Распределительной части обеспечивающей изменение направления движения рабочей жидкости от насоса с рабочим гидродвигателем.
Исполнительной или рабочей части проводящей в движение рабочие органы машины.
Вспомогательное оборудование: масляный бак трубопроводы фильтры обратные и предохранительные клапаны дроссели делители потока и другие вспомогательные агрегаты.
На рисунке 1 представлена принципиальная гидравлическая схема гидропривода вращательного движения
Рисунок 1 – Схема гидромотора
Закрытая гидросистема включает в себя насос Н фильтр Ф обратный клапан КО переливные клапана КП1 и КП2 гидрораспределитель Р гидромотор М и гидробак Б.
Рабочая жидкость из гидробака Б по всасывающей гидролинии насосом Н подается в напорную гидролинию и поступает в трехпозиционную секцию Р гидрораспределителя с ручным управлением.
При нейтральном положении золотников секции Р распределителя напорная гидролиния соединяется со сливной гидролинией и рабочая жидкость через фильтр Ф возвращается обратно в гидробак Б. Параллельно фильтру Ф установлен переливной клапан КП2 направляющий жидкость мимо фильтра в случае загрязнения фильтрующего элемента.
Исполнительные гидролинии соединяют секцию Р гидрораспределителя с гидромотором М.
Предохранительный клапан КП1 предохраняет гидросистему от давления рабочей жидкости превышающего установленное путем слива жидкости в гидробак Б.
Расчет объемного гидропривода
1. Определяем мощности гидропривода и насоса
где – мощность гидродвигателя кВт;
– крутящий момент на валу гидромотора ;
– угловая скорость вращения вала гидромотора 1с.
– частота вращения вала гидромотора
– мощность насоса кВт;
– коэффициент запаса по усилию ;
– коэффициент запаса по скорости .
– подача насоса дм3с; и
– номинальное давление .
– рабочий объем насоса дм3;
– частота вращения вала насоса .
Выбираем шестеренный насос НШ50-4 из тех. литературы.3
Техническая характеристика шестеренного насоса НШ50-4 приведена в таблице 2
Номинальное давление на выходе МПа
номинальный рабочий объем см3
Давление на входе МПа
Номинальная частота вращения с-1
Коэффициент подачи (объемный КПД)не менее
Коэффициент полезного действия не менее
Номинальная потребляемая мощность кВт
Кинематическая вязкость рабочей жидкости при температуре 50° С сСт
Класс чистоты рабочей жидкости по ГОСТ 17216-71 не грубее
Номинальная тонкость фильтрации рабочей жидкости мкм не грубее
По технической характеристике выбранного насоса производим уточнение действительной подачи насоса дм3с
где – действительный рабочий объем насоса дм3;
– действительная частота вращения вала насоса с-1;
– объемный КПД насоса.
3. Определяем внутренние диаметры гидролиний скорости движения жидкости
где – расчетное значение внутреннего диаметра гидролинии м;
– скорость движения жидкости в гидролинии мс.
Скорости движения рабочей жидкости выбираем в зависимости от назначения гидролинии таким образом чтобы для уменьшения потерь давления на гидравлическое трение режим движения был ламинарным или близким к нему. Рекомендуемые значения скорости движения рабочей жидкости для всасывающей напорной и сливной гидролиний приведены в таблице 3.
Скорость мс не более
По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии производим выбор трубопровода по ГОСТу 8734-75 при этом действительное значение диаметра трубопровода должно быть больше расчетного то есть . Значение толщины стенки трубопровода принимаем конструктивно равным 4 мм.
Определяем действительные скорости движения жидкости мс
где – действительное значение внутреннего диаметра гидролинии м.
4. Выбор гидроаппаратуры кондиционеров рабочей жидкости
Гидроаппаратуру выбираем по условному проходу и номинальному давлению. Дополнительным параметром для гидроаппаратуры является номинальный расход рабочей жидкости.
Под условным проходом по ГОСТу 16516-80 понимается округленный до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства или площади проходного сечения присоединяемого трубопровода.
Для выбора гидроаппаратуры воспользуемся работой 3.
Техническая характеристика секционного гидрораспределителя типа РC20 на
при вязкости жидкости 30±3 мм2 с приведены в таблице 4
Давление на выходе МПа:
Расход рабочей жидкости :
Основные параметры обратных клапанов типа 61200 приведены в таблице5
Основные характеристики дросселя с обратными клапанами типа 62700 приведены в таблице 6
Основные параметры фильтра 1.1.25-25 приведены в таблице 7
Номинальная пропускная способность
Номинальная тонкость фильтрации мкм
Ресурс работы фильтроэлемента ч
Выбор рабочей жидкости производим на основе анализа режимов работы и условий эксплуатации гидропривода с учетом конструктивных особенностей установленного гидравлического оборудования главным образом конструктивных особенностей используемого насоса. Для выбора рабочей жидкости воспользуемся работой 3.
Выбираем рабочую жидкость ВМГЗ.
Основные характеристики рабочей жидкости ВМГЗ приведены в таблице 8
Обозначение по ГОСТ 17479.3-85
Вязкость при 50С мм2с (сСт)
5. Расчет потерь давления в гидролиниях
Определение потерь давления при движении жидкости в гидролиниях необходимо для более точного расчета гидродвигателя а также для определения гидравлического КПД гидропривода.
где – потери давления в гидролинии МПа;
– сумма путевых потерь давления МПа;
– сумма потерь давления в местных сопротивлениях МПа.
где – потери давления по длине (путевые) МПа;
– коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси);
– длина гидролинии м:
для всасывающей гидролинии ;
для напорной гидролинии ;
для сливной гидролинии .
– плотность рабочей жидкости .
Определяем число Рейнольдса:
где – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости .
– ( – турбулентный режим)
Определяем коэффициент Дарси:
Потери давления в местном сопротивлении определяем по формуле:
где – коэффициент местного сопротивления:
присоединительный штуцер – 6;
разъемная муфта – 3шт. ;
плавное колено 90 – 6.
Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной сливной) производим произвольно.
Местные сопротивления напорной гидролиний: переходник – 2присоединительный штуцер – 3разъемная муфта – 2плавное колено 90– 3шт. Дроссель- 2
Местные сопротивления сливной гидролиний: переходник – 2присоединительный штуцер –3разъемная муфта – 1плавное колено 90– 3Дроссель-2Фильтр - 1 шт.
Определяем потери давления в гидролиниях:
6. Расчет гидромотора
Мощность потребляемую гидромотором определяют по его основным параметрам:
где – мощность гидромотора кВт
–перепад давления на гидромоторе МПа здесь - номинальное давление гидропривода
– частота вращения вала гидромотора обс;
– рабочий объем гидромотора дм³об;
– расход жидкости через гидромотор дм³с;
Рабочий объем гидромотора находят из равенства полезной мощности гидромотора по формуле:
(14) где М- крутящий момент на валу гидромотора кН*м;
Но значение рабочего объема гидромотора должно еще удовлетворять следующему условию:
Из формулы (16) вторично определяем рабочий объем гидромотора:
Среднее значение рабочего объема:
По среднему значению рабочего объёма и номинальному давлению гидропривода производим выбор гидромотора: МГП 100. Его технические характеристики приведены в таблице 9
Давление на входе в гидромотор МПа
Частота вращения вала мин-1
Номинальная полезная мощность кВт
Масса гидромотора кг
Действительные значения крутящего момента и частоты вращения вала гидромотора вычисляют по формулам:
(18) где:- действительный рабочий объем гидромотора дм³; - гидромеханический и объемный КПД гидромотора из его технической характеристики.
Далее производят сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:
- не превышает ±10. Следовательно условия выполняются.
7. Тепловой расчет гидропривода
Тепловой расчет гидропривода проводится с целью определения температуры рабочей жидкости объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств.
Основными причинами выделения тепла в гидроприводе являются: внутреннее трение рабочей жидкости дросселирование жидкости при прохождении различных элементов гидропривода трение в гидрооборудовании и др.
Количество тепла выделяемое в гидроприводе в единицу времени эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.
Тепловой расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового баланса:
(21) где – количество тепла выделяемого гидроприводом в единицу времени (тепловой поток) Вт; – количество тепла отводимого в единицу времени Вт.
Количество выделяемого тепла определим по формуле:
где – мощность привода насоса (потребляемая) Вт;
– гидромеханический КПД гидропривода;
– коэффициент продолжительности работы гидропривода ;
– коэффициент использования номинального давления ;
– действительная подача насоса м3с;
– полный КПД насоса.
Гидромеханический КПД гидропривода определим по формуле:
где – гидромеханический КПД насоса;
– гидромеханический КПД гидродвигателя ;
– гидравлический КПД гидропривода учитывающий потери давления в гидролиниях.
Гидравлический КПД гидропривода равен:
где – потери давления в напорной сливной и всасывающей гидролиниях соответственно МПа.
Гидромеханический КПД определяем из выражения для полного КПД гидромашины:
где – полный КПД насоса;
– гидравлический КПД;
– гидромеханический КПД.
Количество тепла отводимого в единицу времени от поверхностей металлических трубопроводов гидробака при установившейся температуре жидкости определяем по формуле:
где – коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух ;
– установившаяся температура рабочей жидкости ;
– температура окружающего воздуха C;
– суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности трубопроводов (всасывающей напорной сливной гидролиний) здесь – внутренний диаметр – толщина стенки – длина i–го трубопровода.
– площадь поверхности гидробака м2.
Трехминутная подача:
Площадь поверхности гидробака определим из уравнения теплового баланса (32) после подстановки в него выражений (33) и (37):
Расчетная площадь поверхности гидробака связана с его объемом следующей зависимостью:
где – объем гидробака дм3.
Определим объем гидробака:
Поскольку объем бака превышает трехминутную подачу насоса значит необходима установка теплообменника. В таком случае задаем объем гидробака равным соотношению 08 30 минутной подачи насоса. Таким образом принимаем тогда площадь бака равна
где Qвыд - количестов тепла выделяемого в единицу времени Вт;
Qб-количество отводимого в единицу времени тепла от поверхности гидробака Вт;
Qт – количество отводимого в единицу времени тепла от теплоотводящей поверхности теплообменника м2.
Определяем количество отводимого в единицу времени тепла от теплоотводящей поверхности теплообменника Qт м2.
где Sт – площадь поверхности теплообменника м2 kтпт –коэффициент теплоотводящей поверхности теплообменника м2.
При расчёте теплообменника значения kтпт принимают равными 110 175Вт(м2 град).
В данной курсовой работе был проделан расчет части объемного гидропривода. Определены мощности гидропривода и насоса. Произведен выбор шестеренного насоса НШ50-4. Определены внутренние диаметры всасывающей напорной и сливной гидролиний а также скорость движения жидкости по ним. Произведен выбор гидроаппаратуры и рабочей жидкости. Рассчитаны рабочий объем номинальное давление крутящий момент на валу гидромотора частота вращения вала расход рабочей жидкости. Тепловой расчет гидропривода определил объем гидробака . При этом определили что в установке требуется теплообменник с площадью теплоотводящей поверхности .
Задания на курсовую работу по гидроприводу : Задания для выполнения курсовой работы по дисциплинам "Гидравлика и гидропневмопривод" "Гидравлические и пневматические системы"Сост.: Н.С. Галдин И.А. Семенова. СибАДИ. – Омск 2008. – 56с.
Расчет объемного гидропривода мобильных машин при курсовом и дипломном проектировании: Методические указания Сост.: Н.С. Галдин . – Омск: СибАДИ 2008. –28с.
Галдин Н.С. Г15 Элементы объемных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы: Учебное пособие. - 2-е изд. стер. - Омск: Изд-во СибАДИ 2008. - 128 с.
Галдин Н.С. Семенова И.А. Г15 Гидравлические схемы мобильных машин: Учебное пособие. – Изд. 2-е стер. – Омск: СибАДИ 2013. – 204с.