Проектирование гидропривода одноковшового гидравлического экскаватора

ГК схема поворота платформы.dwg

Расчётная схема.dwg

Гидросхема прототипа.dwg

Крановые гидроаппараты
Предохранительные клапаны
Трёх- и четырёхсекционные блоки гидрораспределителя
Крановые гидроаппараты управления
Центральный коллектор
Промежуточная секция
Радиатор охлаждения рабочей жидкости
экскаватора прототипа

Гидроцилиндр.dwg

Неуказанные предельные отклонения - IT142
Гидроцилиндр 1.1 180х1000

Пояснительная записка.docx

Основным типом машин для производства земляных работ и перемещению грузов являются одноковшовые экскаваторы и краны с гидравлическим приводом. По сравнению с канатным приводом они имеют ряд преимуществ конструктивного технологического и экономического характера.
С конструктивной точки зрения гидропривод позволяет реализовать большие передаточные числа от ведущего звена источника энергии к рабочим механизмам и органам машин без применения громоздких и сложных по кинематике устройств; обеспечить простое преобразование вращательного движения в поступательное; иметь независимое расположение источника энергии и рабочих механизмов а также осуществлять удобное и независимое регулирование скоростей рабочих движений в широком диапазоне.
С технологической точки зрения улучшаются условия заполнения ковша при копании на большой глубине за счет возможности реализовать большие усилия копания а также за счет поворота ковша относительно рукояти в конце процесса копания. Это способствует повышению производительности экскаватора.
Экономические преимущества являются следствием конструктивных и технологических преимуществ которые позволяют в конечном итоге повысить темпы строительных и других видов работ и снизить стоимость разработки грунта или перемещения груза.
Указанные преимущества гидравлического привода обусловили широкое его распространение в машинах различного назначения и в первую очередь в землеройных. Поэтому успешная эксплуатация таких машин требует достаточно высокого уровня подготовки по гидравлическим приводам. Этой цели и служит предусмотренная учебным планом курсовая работа по проектированию гидравлической системы одноковшового экскаватора.
Рабочее оборудование – погрузочный ковш.
Выбор гидравлической схемы и её описание
Гидравлический привод позволяет: значительно упростить кинематику трансмиссии и рабочего оборудования; расширить номенклатуру сменного рабочего оборудования; уменьшить габариты машины; рационально совмещать рабочие операции; максимально использовать мощность силовой установки; повысить мобильность и универсальность машин и улучшить качество выполняемых работ сообщать сменным рабочим органам движения позволяющие выполнять земляные работы в труднодоступных местах; обеспечивать плавность движения и точную ориентацию рабочего органа; реализовать большие (в 15 2 раза) усилия копания; повысить производительность машин в среднем на 30 35 %; улучшить условия труда машиниста.
Объединение потоков обеспечивает возможность использования полной мощности насосов при выполнении основных рабочих операций благодаря чему получают максимальные скорости движения штоки гидроцилиндров подъема стрелы поворота рукояти и ковша. Давление в системе привода рабочего оборудования составляет 25 МПа. Распределительные блоки позволяют независимо совмещать подъем-опускание стрелы с вращением платформы и поворотом рукояти и ковша.
Рабочая жидкость из гидробака (рисунок 1) насосом 47 (секциями А и В) подается к гидрораспределителям 9 и 35.
При нейтральном положении золотников гидрораспределителей напорные магистрали соединены со сливом а полости гидроцилиндров заперты. В этом случае насос 47 работает на слив.
От секции А насоса рабочая жидкость поступает в трехсекционный гидрораспределитель 9. Золотник секции 8 управляет левым гидромотором 17 механизма передвижения золотник секции 7 – гидромотором 17 механизма поворота платформы. Золотник 6 управляет гидроцилиндром рукояти 26 прямой лопаты.
От секции насоса В рабочая жидкость поступает в четырехсекционный гидрораспределитель 35. Золотник 30 управляет гидроцилиндрами 24 стрелы.
Золотник 32 управляет гидроцилиндром рукояти 26 обратной лопаты.
Золотник 34 управляет гидромотором 17 механизма передвижения правой гусеницы.
Для совмещения двух рабочих операций – подъема с поворотом рукояти или ковша (по последовательной схеме) между рабочими секциями с золотниками 30 и 32 установлена промежуточная секция 31. При совмещении указанных операций рабочая жидкость сливающаяся из штоковых полостей гидроцилиндров стрелы 24 поступает в гидроцилиндр рукояти 26 или гидроцилиндр ковша 25.
Если золотники гидрораспределителя 9 не включены потоки рабочей жидкости поступающей от обеих секций насоса 47 объединяются за обратным клапаном 5 и подаются в гидрораспределитель 35. При этом рабочие движения осуществляются с удвоенной скоростью.
Предохранительные клапаны 10 напорных секций гидрораспределителей отрегулированные на давление 25 МПа (250 кгс·см2) предотвращают перегрузку насоса 47.
Перепускные клапаны 11 установленные на рабочих секциях с золотниками 7 8 и 34 управляющие ходом и поворотом платформы разгружают гидромоторы от пиковых давлений при торможении или разгоне. Клапаны механизма передвижения настроены на давление 25 МПа (250 кгс·см2) а клапаны механизма поворота – на 16 МПа (160 кгс·см2) и запломбированы.
Предохранительные клапаны 29 разгружают полости гидроцилиндров трубопроводы и гидрораспределители от чрезмерных реактивных давлений возникающих при копании: один клапан предохраняет штоковую полость гидроцилиндров 24 при оборудовании обратная лопата; другой – поршневую полость гидроцилиндра рукояти 26 при оборудовании обратная лопата.
Обратные клапаны 13 предназначены для восполнения утечек рабочей жидкости из полостей гидроцилиндров при срабатывании предохранительных клапанов 29 а также из полостей гидромоторов 17 при срабатывании перепускных клапанов 11.
Обратные клапаны 13 установлены на трубопроводах соединяющих рабочие секции гидрораспределителей с соответствующими полостями гидроцилиндров и гидромоторов и шлангами соединены со сливной линией.
Обратный клапан 5 исключает возможность движения рабочей жидкости от секции В насоса к гидрораспределителю 9. Рабочая жидкость из гидрораспределителей поступает в сливную гидролинию. В сливной линии установлены фильтры 41 для очистки рабочей жидкости и калорифер 43 для охлаждения рабочей жидкости потоком воздуха создаваемым вентилятором.
Клапан 42 установленный в гидросистеме параллельно калориферу 43 перед фильтрами 41 предотвращает значительное повышение давления в сливной магистрали возникающее от сопротивления калорифера при низкой температуре рабочей жидкости.
Для управления тормозами механизма передвижения и механизма поворота а также откачки рабочей жидкости из гидросистемы при ремонтах и техническом обслуживании экскаватора служит вспомогательная гидросистема для питания которой использован шестеренчатый насос 1 установленный на двигателе.
Краны гидрораспределителей 12 служат для включения гидроразмыкателей 16 тормозов хода и поворота.
Гидроклапан 2 предназначен для предохранения насоса 1 от перегрузки.
Для механизированной заправки гидросистемы рабочей жидкостью служит шестеренный насос 38 установленный на двигателе.
При заправке рабочая жидкость очищается фильтром 37.
Контроль состояния гидросистемы и настройка предохранительной аппаратуры осуществляются по показаниям манометров 4 36 и 44 включаемых реле 3 и 46.
Определение мощности первичного двигателя
Мощность первичного двигателя определяется из условия обеспечения процесса копания с заданной скоростью.
Максимальная продолжительность процесса копания может быть определена по одной из следующих эмпирических зависимостей:
Принимаем tк = 75 c.
Параметры определяющие энергоёмкость копания принимаем следующими: ; ; ; ;
Мощность двигателя определяется по формуле:
где bк – ширина режущей кромки ковша
Принимаем bк=139 м Rк = 157 м.
Максимальная сила копания:
Принимаем двигатель СМД-20Н для него Ne = 88 кВт и nД = 2000 обмин.
Определение параметров насосной установки
Принимаем: pн = 20 МПа; н = 085; пн = 095; pma pmax p = 0932=29 МПа диапазон регулирования n=20.
Подача насосной установки:
- при насосах постоянной подачи:
- при насосах переменной подачи:
Принимаем регулируемый сдвоенный аксиально-поршневой насос типа 223.25 (224.25 ). Для него Q = 244 лмин; pн = 20 МПа; pma nн = =1 200 обмин.
Присоединение насоса к двигателю предусматривается через редуктор с передаточным отношением
Определение геометрических размеров рабочего оборудования
Полубаза экскаватора:
Конструктивные размеры:
Определение энергоёмкости операций и подбор силовых гидроцилиндров
1 Копание поворотом рукояти
Длина рабочего хода поршня гидроцилиндра рукояти
Принимаем:= 025; = 165.
Минимальное время капания:
Работа копания поворотом рукояти
Расчётное давление в гидросистеме
Площадь поршневой полости гидроцилиндра
Принимаем гидроцилиндр 1.2 – 180х1600.
2 Копание поворотом ковша
Максимальное усилие копания
Расчётное давление в гидроцилиндре
Необходимый рабочий объём гидроцилиндра
Полный угол поворота ковша
Угол поворота звена l4
Принимаем гидроцилиндр поворота ковша с диаметром равным диаметру гидроцилиндра рукояти: 1.1 – 180х1000.
Расчёты объёма цилиндра при принятых значениях Dц и xп.
Сравним со значением W имеем: 0029> 0027.
Скорость движения штока при нормальной подаче
Время перемещения штока
3 Зачерпывание материала погрузочным ковшом
Сила сопротивления внедрения ковша в штабель:
Энергоемкость операции внедрения ковша в штабель:
Максимальное значение момента поворота ковша:
Энергоемкость операции поворота ковша:
Потребные рабочие объемы гидроцилиндров внедрения ковша и его поворота определяются по формулам:
Диаметр цилиндра поворота ковша
Принимаем гидроцилиндр 1.1 – 90 x 800.
Расчёт параметров механизма поворота
Гидрокинематическая схема механизма показана на рисунке 2. Она включает в себя гидропривод и механическую передачу. В состав последней входит
Исходные данные: подача насоса Qнma номинальное давление pн = 20 МПа; угол поворота платформы φ0 = 90º (157 рад); диапазон регулирования насоса = 2.
Момент инерции платформы
Момент сцепления ходовой части с грунтом
Допустимый тормозной момент
Принимаем коэффициент снижения разгоняющего момента по отношению к тормозному r = Mp MТ = 06 и находим значение разгоняющего момента.
Допустимые ускорения:
– при разгоне [p] = Mp I = = 0258с2
– при торможении [Т] = MТ I = = 0430 с2
Скорость вращения платформы в конце разгона
Время разгона и торможения
Время включения и выключения механизма принимаем tвв = 04.
Время поворота tп = tp + tТ + tвв = + + 04 = 48 c.
Потребляемая мощность гидромотора
Мощность забираемая от первичного двигателя
По величине потребной мощности выбираем гидромотор 210.20 имеющий следующие характеристики: рабочий объём qм = 548 см3; давление на выходе: номинальное – 20 МПа максимальное – 32 МПа; частота вращения: номинальная – 1500 обмин максимальная 3150 обмин; номинальный расход – 865 лмин; номинальная эффективная мощность – 247 кВт; гидромеханический КПД – 0965; полный КПД – 092.
Передаточное отношение механической передачи
Частота вращения вала гидромотора
Сравнивая частоту вала гидромотора с максимальной имеем
8266 обмин 3150 обмин
Давление настройки предохранительных клапанов
Проверяем выполнение условия
Подача насоса при давлении настройки предохранительных клапанов
Скорость вращения платформы в конце первого этапа разгона
Фактические значения разгоняющего и тормозного момента
Отношение r = Mp MT = = 075.
Фактические ускорения:
– при разгоне [p] = Mp I = = 018 с2
– при торможении [Т] = MТ I = = 024 с2
Фактическая максимальная скорость вращения платформы:
Фактические значения времени разгона и торможения:
Фактическое время поворота: tп = tp + tТ + tвв =31 + 23 + 04 = 58 c.
Общие затраты энергии:
В данном курсовом проекте мне было предложено выполнить расчет привода одноковшового универсального экскаватора это часть объемного гидропривода экскаватора. Также определил параметры гидропривода типоразмеры и выбрал стандартное гидрооборудование.
И. Л. Беркман А. В. Раннев А. К. Рейш Одноковшовые строительные экскаваторы. – М.: Высш. шк 1986. – 272 с.
Щемелев А. М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ. Могилев: ММИ 1995. – 322 с.
Абрамович В. А Довгяло В. А. Расчет гидропривода механизмов одноковшового экскаватора: Пособие к курсовой работе по дисциплине «Гидравлика и гидравлические машины». –Гомель: БелГУТ 2003. – 49 с.

Содержание к ПЗ.docx

Выбор гидравлической системы и ее описание 4
Определение мощности первичного двигателя 7
Определение параметров насосной установки 8
Определение геометрических размеров рабочего оборудования 9
Определение энергоемкости операции и подбор силовых гидроцилиндров 10
1. Копание поворотом рукояти 10
2. Тяговый расчет гусеничной машины 10
3. Копание прямой лопатой 11
Расчет параметров механизма поворота 13
Список литературы 17

Деталировка поршень.dwg

- ЗМс - 987.28.00.00
Сталь 10 ГОСТ 1050-88
Сталь 10 ГОСТ 1050-2013
Неуказанные предельные отклонения - IT142

Деталировка гайки.dwg

Сталь 10 ГОСТ 1050-2013
Неуказанные предельные отклонения - IT142