Гидропривод с дистанционным управлением машины “Снегопогрузчик”

СНЕГОПОГРУЗЧИК.dwg

Spetsifikatsia.doc

Блок управления 60200
Гидромотор 210.16 .А-01.02.У1 ТУ 22-6052-85
Насос 210.25.А-01.02.У1 ТУ 22-6052-85
Насос 210.16.А-01.02.У1 ТУ 22-6052-85
Гидрораспределитель ОСТ-22-829-74
Р.25.25-20.01-10.4-05-30
Фильтр1.1.36-20063 ОСТ – 22-883-75
Фильтр1.1.25-40063 ОСТ – 22-883-75
Гидроцилиндры по ОСТ 22-1417-79

zapiska.docx

Выбор гидродвигателей по заданным нагрузкам4
1 Выбор номинального давления4
2 Расчет гидроцилиндров5
3 Расчет гидромоторов8
4 Подбор гидронасосов8
5 Выбор гидравлической жидкости9
Расчет потерь давления в гидросистеме10
1 Расчет диаметров трубопроводов10
2 Расчет потерь давления по длине трубопроводов12
2.1 Расчет потерь давления на трение в трубопроводах12
2.2 Расчет потерь давления в местных сопротивлениях
Проверочный расчет гидросистемы. Определение КПД18
1 Проверочный расчет гидросистемы18
2 Расчет мощности и КПД гидромотора20
Тепловой расчет гидропривода22
1 Расчет требуемой поверхности теплоотдачи22
Список использованных источников26
Выбор гидродвигателей по заданным нагрузкам
1 Выбор номинального давления
В настоящее время для увеличения производительности и снижения металлоемкости машин применяемых при производстве строительно-дорожных работ требуется повышать рабочее давление жидкости в гидросистеме. Мы для расчетов принимаем давление Рном= 20 МПа.
Принимаем двухконтурную расчетную схему.
Рисунок 1.1 - Схема первого контура
Рисунок 1.2 - Схема второго контура
2 Расчет гидроцилиндров
Мы применяем гидроцилиндры с односторонним штоком. Диаметр гидроцилиндра определяется по формуле:
где D- диаметр гидроцилиндра м;
FВЫТ - заданное усилие выталкивания гидроцилиндра Н;
FВТ - заданное усилие втягивания гидроцилиндра Н;
P - перепад давления на гидроцилиндре Па;
МЦ - механический КПД гидроцилиндра МЦ=095;
- коэффициент мультипликации. При расчете гидроцилиндров мы задаемся величиной =16 по ОСТ 22-1417-79.
При расчете гидроцилиндра на выталкивание мы используем формулу 1.1 а на втягивание используем формулу 1.2. Принятое значение округляем до ближайшего стандартного.
Рассчитываем диаметр гидроцилиндра (Ц1):
Принимаем диаметр гидроцилиндра D=100 мм. Условное обозначение гидроцилиндра 1.20.0.У-10063500.
Рассчитываем диаметр гидроцилиндров ( Ц2 и Ц3):
Принимаем диаметр гидроцилиндра D=100 мм. Условное обозначение гидроцилиндра 1.20.0.У-10063500
Максимальный расход необходимый для обеспечения заданной скорости движения гидродвигателя будет равен:
где - максимальный расход гидроцилиндра м3с;
ОЦ - объемный КПД гидроцилиндра;
V - заданная скорость движения гидроцилиндра мс;
Z - число параллельно установленных гидроцилиндров;
Для гидроцилиндра Ц1:
Для гидроцилиндров Ц2 и Ц3:
3 Расчет гидромоторов
Требуемый рабочий объем гидромотора определяется по формуле:
где - требуемый рабочий объем гидромотора м3;
М - заданный крутящий момент на валу гидромотора Н м;
P - перепад давления на гидромоторе P =18 МПа;
мм - механический КПД гидромотора мм =095.
Принимаем аксиально-поршневой гидромотор 210.16 с рабочим объемом .
Для обеспечения заданной скорости вращения гидромотора необходимо обеспечить расход жидкости определяемый по формуле:
где - расход жидкости м3с;
nM- частота вращения гидромотора с-1;
ОМ=0.95- объемный КПД гидромотора.
Требуемый рабочий объём насоса находим по максимальному расходу
где - максимальный расход жидкости в контуре м3с;
nM- частота вращения гидронасоса с-1;
ОМ=0.95- объемный КПД гидронасоса;
Для первого контура:
По полученному значению выбираем аксиально-поршневой насос 210.25 у которого
Уточняем действительную подачу насоса:
где - действительная подача насоса м3с;
-частота вращения насоса.
Выберем насос для второго контура:
Требуемый рабочий объём насоса:
По полученному значению выбираем аксиально-поршневой насос 210.16 у которого
5 Выбор гидравлической жидкости
Для использования в гидроприводе снегопогрузчика назначаем гидравлическую жидкость марки МГ30 по ГОСТ 174794–87 которая имеет следующие свойства:
Вязкость- 0000028 м2с
При температуре +20 0С плотность –870 кгм3 .
Рабочая температура -30 +600С
Расчет потерь давления в гидросистеме
1 Расчет диаметров трубопроводов
Рисунок 2.1. Принципиальная схема гидропривода.
Для расчета трубопроводов гидросистема разбивается на участки при этом учитывается что по расчетному участку должен проходить одинаковый расход и участок должен иметь на всем протяжении одинаковый диаметр.
Определение скоростей движения жидкости по трубопроводам произведем в соответствии со значениями предельных скоростей указанными в таблице 2.1
Таблица 2.1- Допустимые скорости потока жидкости при Рном= 20 МПа
Всасывающий трубопровод
Напорный трубопровод
Минимальный внутренний диаметр определяется по формуле:
где Q- расход жидкости на данном участке м3с;
[V]- допускаемая средняя скорость движения жидкости на участке определяемая по таблице 2.1 мс;
Вычисляем диаметры трубопроводов для этого используем упрощённый контур:
Диаметры трубопроводов полученных при расчете округляем до стандартного по ГОСТ 16516-80. Длина трубопроводов определяется исходя из расположения на машине.
Результаты расчетов диаметров трубопроводов сносим в таблицу 2.2
Так как средняя скорость движения жидкости находится в знаменателе то в случае когда трубопровод является и сливным и напорным для сливного диаметр будет наибольшим.
Для трубопровода №3:
Таблица 2.2 – Диаметры трубопроводов.
2 Расчет потерь давления по длине трубопроводов
При расчете потерь давления рассматриваются гидролинии по которым движется жидкость при выполнении гидродвигателем рабочих операций значит рабочий режим гидроцилиндра – на выталкивание.
Гидравлические потери в трубопроводах слагаются из потерь на гидравлические трения РТ и потерь в местных сопротивлениях РМ. Произведем расчет этих потерь в трубопроводах нашей гидравлической системы.
где -потери давления в гидролинии МПа;
- потери давления в местных сопротивлениях МПа.
2.1 Расчет потерь давления на трение в трубопроводах
Величина потерь давления для каждого расчетного участка определяется по формуле:
где - плотность рабочей жидкости;
- коэффициент гидравлического трения;
d- диаметр трубопровода на расчетном участке;
V- средняя скорость движения жидкости на расчетном участке.
Для вычисления коэффициента гидравлического трения необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса:
где - кинематическая вязкость жидкости.
При ламинарном движении (RE2300) коэффициент гидравлического трения равен:
При турбулентном движении (RE>2300) для гладких труб:
Средняя скорость движения жидкости на расчетном участке:
Режим движения жидкости по числу Рейнольдса:
Так как (RE>2300) то режим движения жидкости турбулентный.
Потери давления для расчетного участка определяется по формуле
Результаты вычисления сносим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Потери на трение по длине трубопроводов.
Расчетное значение участка
Ср.скорость потока мс
Потери давл на трен. Па
Продолжение таблицы 2.3
2.2 Расчет потерь давления в местных сопротивлениях трубопроводов
Потери давления в местных сопротивлениях рассчитываются по формуле:
где - коэффициент местного сопротивления определяемый по справочным таблицам;
n- количество однотипных сопротивлений на участке.
Вид и количество местных сопротивлений принимаем по конструкции гидравлической системы проектируемой машины.
Местное сопротивление - выход из гидробака с сопротивлением =1;
Местное сопротивление-штуцер присоединительный с сопротивлением =015;
Местное сопротивление-колено с сопротивлением =1;
Местное сопротивление-тройник с сопротивлением =15;
для входа в гидроцилиндр:
Полученные данные запишем в виде таблицы.
Таблица 2.4 – Потери в местный сопротивлениях трубопроводов.
Кол-во сопрот на участке
давления на трение Pi Па
Суммарные потери давления Па
Штуцер присоед к насосу
Штуцер присоед к насосу и распред
Тройник манометра с транз потоком
Выход из гидроцилиндра
Для дальнейших расчетов нам понадобятся справочные данные о потерях давлений в гидроаппаратах. Запишем их в таблицу 2.3.
Таблица 2.5– Потери давления в гидроаппаратах
Обозначение на схеме
Параметры гидроаппаратов
требуемые по гидросхеме
Распределитель секционный
типа РГ2525-20-011Х3-30
Блок вторичных предохранительных клапанов 63600
Для гидроцилиндров и гидромотора в напорной магистрали суммируем потери давления на трение и в местных сопротивлениях также учитываем потери в блоке вторичных предохранительных клапанов распределителе и фильтре. Тоже делаем и в сливной магистрали.
Для гидроцилиндра Ц2 и Ц3:
Проверочный расчет гидросистемы. Определение КПД
1 Проверочный расчет гидросистемы
Проверочный расчет проводится с целью определения действительных максимальных усилий и скоростей развиваемых гидродвигателями при номинальном давлении развиваемым насосом. Усилия развиваемые в этом случае гидроцилиндрами будут зависеть от направления движения их штоков.
где РНОМ- номинальное давление;
PН- потери давления в напорной магистрали;
PС- потери давления в сливной магистрали;
D- диаметр гидроцилиндра
МЦ- механический КПД гидроцилиндра;
- коэффициент мультипликации.
Крутящий момент развиваемый гидромотором равен:
Скорость штока гидроцилиндра также зависит от направления движения:
При выталкивании штока:
где QЦ- расход потребляемый гидроцилиндром м3с;
z - число параллельно установленных и одновременно работающих гидроцилиндров;
Заданные скорости обеспечиваются.
Частота вращения гидромотора определяется по формуле:
Где Q- расход потребляемый гидродвигателями.
2 Расчет мощности и КПД гидропривода
Полная мощность гидропривода N равна мощности потребляемой насосом:
где QH- действительная подача насоса м3с;
Полезная мощность развиваемая гидромотором при номинальном давлении 20МПа будет равна:
Полезная мощность гидроцилиндра определяется по формуле:
где F- усилие на штоке Н;
V- скорость движения мс.
Для гидроцилиндра Ц1 :
Тогда КПД гидросистемы при включении мотора М1 равен:
КПД гидросистемы при включении цилиндра Ц1 равен:
КПД гидросистемы при включении цилиндров Ц2 и Ц3 равен:
Для объемного гидропривода СДМ значение общего КПД должно быть в пределах 06..08.
Тепловой расчет гидропривода
1 Расчет требуемой поверхности теплоотдачи
Потери мощности переходящей в тепло зависят от режима работы гидропривода дорожной машины.
Коэффициент использования номинального давления
Коэффициент продолжительности работы под нагрузкой
Снегоочистители трубоукладчики автогрейдеры легкие рыхлители бетоносмесители
Погрузчики легкие скреперы прицепные автогрейдеры тяжелые грейдер элеваторы
Бульдозеры тяжелые автоскреперы погрузчики
Экскаваторы многоковшовые катки и другие машины с гидроприводом непрерывного действия
Потери мощности переходящие в тепло определяются по формуле:
где kН kД- коэффициенты характеризующие режим работы гидропривода;
- полная и полезная мощности гидропривода;
Расчетный температурный перепад - равен
где - максимально допускаемая температура рабочей жидкости зависящая от типа рабочей жидкости и типа насоса;
- максимальная температура окружающего воздуха. Для умеренного климата .
Необходимая площадь поверхности теплообмена - равна
где k- коэффициент теплопередачи.
Для гидромоторов СДМ коэффициент теплопередачи не превышает значения k=15втм2град;
Объем гидравлической жидкости в баке определяется по эмпирической зависимости:
где Vн-1- минутная подача насоса.
Вместимость бака принимаем равной 63 л по ГОСТ 16770-86. При этом учитываем что жидкость наполняет бак на 80-85% его высоты. Выбираем бак с номинальной вместимостью
Действительная площадь охлаждения бака равна:
где V- объем гидробака м3;
а=66 – для параллелепипеда.
Рассчитываем фактическую теплоотдающую поверхность трубопроводов по формуле
Полученные значения сносим в таблицу 4.1
Таблица 4.1 Фактическая теплоотдающая поверхность трубопроводов
Наружный диаметр Dнар м
Длина трубопровода l м
Площадь теплоотдающей поверхности S м
Поскольку суммарная площадь 296 м2 больше требуемой то в установке теплообменника нет необходимости .
Расчет объемного гидропривода при выполнении курсовой работы
поспособствовал закреплению теоретических знаний развил навыки
самостоятельной работы при выполнении расчетов оформлении чертежей и
составлении текстовых конструкторских документов.
При выполнении курсовой работы мы спроектировали объемный гидропривод с дистанционным управлением машины “Снегопогрузчик”. По расчетам выбрали необходимое гидрооборудование.
Произвели расчет потерь давления в гидросистеме для контуров а также произвели проверочный расчет гидропривода определили КПД гидропривода произвели тепловой расчет гидропривода в соответствии с которым определили необходимый объем гидравлической жидкости в баке. В соответствии с ГОСТ 16770-86 приняли бак вместимостью 63 л.
Берестов Е.И. Гидропривод строительных и дорожных машин: учеб. пособие Е.И. Берестов. – Могилев: Беларус.-Рос. ун-т 2007. – 214с: ил.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник В.А. Васильченко. – М.: Машиностроение 1983. – 301 с.: ил.
Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи.А.Ф. Андреев [и др.]; под ред. В.В. Гуськова. – Мн.:Выш.шк. 1987. – 310с.: ил.
Савин И.Ф. Гидравлический привод строительных машин И.Ф. Савин. – М.: Стройиздат 1974. – 240 с.
Справочник конструктора дорожных машин Б.Ф. Бондаков [и др.]; под ред. И.П. Бородачева. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1973. – 504 с.: ил.
Справочное пособие по гидравлике гидромашинам и гидроприводам Я.М. Вильнер [и др.]; под общ. ред. Б.Б. Некрасова. – 2-е изд. перераб. и доп. – Мн.: Выш. шк. 1985. – 382с.: ил.
Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода В.В. Юшкин. – Мн.: Выш. шк. 1982. – 93 с.: ил.