Разработка гидравлической системы скрепера МоАЗ-60071

Курсовой.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительные дорожные машины и гидравлические системы.
наименование кафедры
Разработка гидравлической системы скрепера МоАЗ-60071
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
Гидропривод транспортно-технологических средств
обозначение документа
шифр группыподписьИ.О.Фамилия
Технические характеристики скрепера МоАЗ-600715
Расчет усилий гидроцилиндров подъемаопускания заслонки9
Расчет усилий гидроцилиндров задней стенки11
Расчет усилий гидроцилиндров ковша20
Расчет усилий гидроцилиндров поворотного механизма.20
Расчет диаметров гидроцилиндров. .21
Расчет подачи насоса и выбор насоса.24
Выбор рабочей жидкости24
Выбор гидроаппаратуры25
Расчет трубопроводов27
Определение объема масляного бака28
Расчет потерь давления в гидросистеме28
Расчет КПД гидропривода30
Тепловой расчет гидросистемы.36
Объемным гидроприводом называется совокупность устройств – гидромашин объемного действия и гидроаппаратов предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. Для объемных гидромашин характерно то что их рабочий процесс основан на переменном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры. Достоинством гидропривода является возможность создания больших передаточных отношений и бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена и усилий в широком диапазоне малая инерционность возможность просто и надежно предохранять элементы гидропривода и рабочей машины от перегрузок. Недостатками являются потери энергии более высокие чем у электропривода зависимость от условий эксплуатации снижение КПД за счет роста утечек по мере износа деталей привода. Объемный гидропривод широко используется в строительных и дорожных машинах станках транспортных и сельскохозяйственных машинах и в других отраслях техники. Объемный гидропривод используется при создании промышленных роботов и манипуляторов позволяющих совершенствовать производственные процессы. Целью данной курсовой работы является проектирование гидравлической системы скрепера МоАЗ – 60071.
Технические характеристики базовой машины
Самоходный скрепер МоАЗ-60071 производства Могилевского автомобильного завода (Республика Беларусь) имеет снаряженную массу 30 т вместимость ковша 10 м3. Скрепер состоит из одноосного тягача МоАЗ-6442 и полуприцепного скрепера.
– рама; 2 – заслонка; 3 – ковш в сборе; 4 – задняя стенка
Рисунок 1.1 - Самоходный скрепер МоАЗ-60071 с одноосным тягачом МоАЗ-6442:
Скрепер предназначен для послойной разработки грунтов I – II категорий их транспортировки и отсыпки слоями заданной толщины в возводимые сооружения или отвалы. Допускается его применение для разработки грунтов III – IV категорий с обязательным предварительным рыхлением.
Набор грунта скрепером производится с помощью «толкача» оборудованного специальным устройством для толкания или усиленным отвалом бульдозера путем наварки на отвал листа толщиной 12 16 мм. В качестве «толкача» рекомендуется применять гусеничные тракторы мощностью 100 180 л. с. или колесные тракторы и тягачи мощностью 200 300 л. с.
Наиболее эффективным является использование самоходного скрепера при дальности транспортировки грунта от 05 до 5 км. При этом необходимо организовать работу так чтобы не было простоев самоходных скреперов в ожидании «толкача» или простоев «толкача» в ожидании самоходных скреперов. Число самоходных скреперов на один «толкач» зависит от дальности транспортирования грунта и должно быть в количестве 3 –8 штук.
Таблица 1.1 - Технические характеристики скрепера самоходного МоАЗ-60071
Вместимость ковша м3
- номинальная с ("шапкой")
Снаряженная масса скрепера кг
Полная масса скрепера кг
Распределение снаряженной массы самоходного скрепера на дорогу кг
- через передний мост
Распределение полной массы скрепера на дорогу кг
Скорость скрепера кмч
- транспортная максимальная
Глубина резания мм не менее
Ширина резания ммне менее
Толщина слоя отсыпки мм не менее
Наименьший радиус поворота в обе стороны мм не более
Дорожный просвет при полной нагрузке мм
- под стремянками рессор моста тягача мм не менее
Окончание таблицы 1.1
- под ножами скрепера мм не менее
Наименьший радиус поворота в обе стороны м
- по колее внешнего колеса тягача
- по крайней выступающей точке тягача
Угол складывания тягача относительно продольной оси скрепера в каждую сторону град не более
Наибольший преодолеваемый угол подъема с полной нагрузкой на сухом и твердом грунте
Угол поворота тягача относительно скрепера в вертикальной плоскости (качание) в каждую сторону град
- мощность кВт (л.с.)
гидромеханическая 6+1
рессорная с подрессорником и гидравлическими амортизаторами двухстороннего действия
00-29" бездисковые односкатные
пневматические бескамерные 2950-29 с рисунком протектора повышенной проходимости
- номинальное напряжение в сети В
Скрепер самоходный МоАЗ-60071предназначен для послойной разработки транспортирования и отсыпки грунтов I и II категорий и предварительно разрыхленных грунтов III и IV категорий.
Самоходные скреперы относятся к внедорожным транспортным средствам для эксплуатации вне автомобильных дорог - на карьерных и грунтовых дорогах.
Загрузка ковша самоходного скрепера осуществляется при помощи толкача оборудованного специальным толкающим устройством или бульдозером с усиленным отвалом.
Рисунок 1.2 – Габаритный чертеж скрепера МоАЗ-60071
Расчет усилий гидроцилиндров подъемаопускания заслонки.
Рисунок 1. Нагрузки передней заслонки МоАЗ – 60071
Необходимо найти усилие на гидроцилиндре сделать это можно составив уравнение моментов:
Расчет усилий гидроцилиндров задней стенки.
Рисунок 2. Нагрузки задней стенки скрепера МоАЗ – 60071
В итоге на один шток гидроцилиндра усилие составит 125 кН.
Расчет усилий гидроцилиндров ковша.
Рисунок 3. Схема нагрузокреакций ковша скрепера
Для того чтобы определить максимальное усилие на штоках гидроцилиндра ковша смоделируем ситуацию при которой скрепер опуская ковш упирается в непреодолимое препятствие например камень. Из-за этого задняя ось скрепера поднимается относительно передней. Так как вес распределяется на переднюю и заднюю ось по 52% и 48% соответственно то можно определить реакцию на заднюю ось (R) и реакцию воздействия камня на нож ковша (P02):
Реакция на заднюю ось равна:
Далее через уравнение моментов находим усилие на штоке гидроцилиндра:
В итоге на один шток гидроцилиндра усилие составит 120 кН.
Расчет усилий гидроцилиндров поворотного механизма.
Рисунок 4. Схема нагрузок на поворотном механизме скрепера
Для расчета усилия на гидроцилиндре поворота необходимо составить уравнение моментов относительно оси вращения механизма:
Для решения данного уравнения необходимо найти силу трения колеса о грунт:
Определяем силу трения:
Далее определяем усилие на штоке:
В итоге на один шток гидроцилиндра усилие составит 92 кН.
Расчет диаметров гидроцилиндров.
Для расчетов необходимо принять разность давлений в напорной и сливной магистрали:
Гидроцилиндр заслонки.
Т.к. давление в системе больше 5 МПа то:
В итоге принимаем гидроцилиндр – ГЦ - 100 х 63 х 1000
Гидроцилиндр задней стенки.
В итоге принимаем гидроцилиндр – ГЦ - 100 х 70 х 2000
В итоге принимаем гидроцилиндр – ГЦ - 140 х 91 х 1000
Гидроцилиндр поворота.
В итоге принимаем гидроцилиндр – ГЦ - 100 х 70 х 400
Расчет подачи насоса и выбор насоса.
Расход определяется по формуле:
Гидроцилиндр заслонки ГЦ - ГЦ - 100 х 63 х 1000:
Гидроцилиндр задней стенки ГЦ - ГЦ - 100 х 70 х 2000:
Гидроцилиндр ковша ГЦ - 140 х 91 х 1000:
Гидроцилиндр поворота ГЦ - 100 х 70 х 400:
Насос выбираем по максимальному расходу одновременно работающих гидроцилиндров:
Выбираем насос НШ – 67 – 2
Частота вращения вала:
Следовательно выбранный насос соответствует требованиям
Таблица 2 – Характеристики насоса
Подача насоса QH лмин
Частота вращения вала n обмин
Выбор рабочей жидкости.
Рабочая жидкость кроме основной функции – передача энергии от насоса к гидродвигателю – выполняет ряд важных функций: смазка трущихся поверхностей детали удаление продуктов износа трущихся пар предохранение их от коррозии а так же охлаждение гидравлической системы. Поэтому работоспособность и долговечность гидрооборудования зависит от правильности выбора рабочей жидкости.
В гидроприводах строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин применяются только загущенные минеральные масла обладающие хорошей смазывающей способностью химической стабильностью при повышенных температурах хорошими антикоррозийными и противопенными свойствами.
Рабочая жидкость вбирается в соответствии с климатическими и температурными условиями и условий эксплуатации данного гидропривода а также должно соответствовать рекомендациям завода-изготовителя.
Данный гидропривод будет эксплуатироваться в условиях Крайнего Севера и Сибири при температуре –50 +35 °С. В соответствии с этим выбираем всесезонное масло гидравлическое МГ – 15В.
Таблица 3 – Характеристики масла МГ – 15В
Кинематическая вязкость ммс при температуре:
Индекс вязкости не менее
Температура застывания °С не выше
Выбор гидроаппаратуры.
Таблица 4 – Гидроаппаратура
Условный проход d мм
Предохранительный клапан прямого действия
Расчет трубопроводов.
Внутренний диаметр трубы:
где v - скорость потока жидкости:
Определение объема масляного бака.
Выбор емкости масляного бака осуществляется конструктивно в зависимости от назначения и режима работы гидропривода.
Масляный бак обеспечивает хранение запаса рабочей жидкости и охлаждение ее. Размеры масляного бака устанавливается таким чтобы температура рабочей жидкости при непрерывной работе гидропривода не поднималась выше максимально допустимой.
Для ориентировочного расчета можно принять емкость бака Vб по формуле:
Расчет потерь давления в гидросистеме.
Общая величина потерь давления:
Сумма потерь давления по длине трубопровода:
Для всасывающей линии:
Суммарные потери на трение:
Сумма местных потерь в гидросистеме:
Для всасывающей линии местные сопротивления отсутствуют.
Для сливной линии (установлен фильтр предохранительный клапан) :
Таблица 5 – Значения коэффициентов местных сопротивлений
Значение коэффициентов
Распределитель золотниковый
Клапан предохранительный или обратный
Внезапное расширение
Для напорной линии (установлены распределитель обратный клапан) :
Суммарные местные потери:
Общие потери в гидросистеме:
Расчет КПД гидропривода.
Величина коэффициента полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность спроектированного устройства. Причем для оптимально разработанной гидросистемы общий КПД должен находиться в пределах от 06 до 08.
Общий КПД гидропривода определяем произведением гидравлического механического и объемного КПД:
Тепловой расчет гидросистемы.
Тепловой расчет гидросистемы выполняется для выяснения условий работы гидропривода уточнения объема масляного бака а также выяснения необходимости применения теплообменников.
Минимальная температура рабочей жидкости равна температуре воздуха окружающей среды. Максимальная температура определяется в результате теплового расчета.
Повышение температуры рабочей жидкости прежде всего связано с внутренним трением. Все потери мощности в гидросистеме в конечном счете превращаются в тепло которое аккумулируется в жидкости.
Количество тепла получаемое гидросистемой в единицу времени соответствует потерянной в гидроприводе мощности и может быть определено по формуле:
Максимальная температура рабочей жидкости которая достигается через один час после начала работы и не зависит от времени и определяется по следующей формуле:
Суммарную площадь теплоизлучающих поверхностей гидропривода можно найти по следующей эмпирической формуле:
Тогда температура жидкости:
Максимальная температура рабочей жидкости в гидросистеме не превышает допустимые пределы 70–80 °С.
В данной курсовой работе был рассчитан объемный гидропривод и построена гидравлическая схема полуприцепного скрепера МоАЗ-60071. Выполнены расчеты по определению усилий на штоке гидроцилиндров подобраны размеры гидроцилиндров. Также произведен выбор расчет необходимой подачи жидкости. Был выполнен подбор и проверка гидронасоса. Была подобранная наиболее подходящая для данной системы гидравлическая жидкость. Рассчитан диаметр трубопровода и толщина стенок всасывающей напорной и сливной магистралей. Определены потери давления в гидросистеме и коэффициент полезного действия данной гидросистемы. Выполнен тепловой для проверки используемой рабочей жидкости. В результате работы были получены навыки по расчету и составлению гидравлической схемы а так же принцип ее работы. Усвоены основные принципы работы скрепера МоАЗ-60071. Был изучен принцип подбора гидрооборудования.
Список использованных источников.
Стандарт организации. СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических специальностей. СТО 005 – 2015
Васильченко Г.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник – М.: Машиностроение 1983. – 301 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В.И. Анурьев: В 3 т. Т.3. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2001. – 864 с.
Барабанов В.А. Расчет объемного гидропривода: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию В.А. Барабанов. – 2-е изд. испр. – Архангельск: Изд-во АГТУ 2002. – 45с.