Гидравлическая схема привода скрепера

spetsifikatsia.cdw

7-1_zapiska.docx

Сибирский государственный автомобильно-дорожная академия
КАФЕДРА “ПТТМ И ГИДРОПРИВОД”
Гидропривод скрепера с ковшом емкостью
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 8
4. Выбор гидроаппаратуры кондиционеров рабочей жидкости 10
5. Расчет потерь давления в гидролиниях 12
6. Расчет гидроцилиндра .14
7. Тепловой расчет гидропривода 16
Список использованных источников 20
Объёмный гидропривод даёт значительный экономический эффект поэтому он находит всё большее применение на мобильных машинах в строительном и транспортном машиностроении станкостроении судостроении тракторостроении подъёмно-транспортных машинах и механизмах и т.д.
Курсовое проектирование объёмного гидропривода способствует обобщению и закреплению теоретических знаний имеет целью развитие навыков самостоятельной творческой работы пользования справочной литературой ГОСТами нормативными документами выполнения расчётов чертежей и составления текстовых конструкторских документов.
Объектом проектирования является объёмный гидропривод скрепера с ковшом емкостью свыше 10.
При проектировании гидропривода выполняется расчёт основных параметров гидропривода производится выбор нормализованного и стандартного гидрооборудования разрабатывается принципиальная гидравлическая схема скрепера.
Принципиальная гидравлическая схема разрабатывается на основе существующей типовой гидравлической схемы анализа назначения машины её конструктивных особенностей условий работы и возможности выполнения необходимых технологических операций.
В данной работе по исходным данным ведется расчет гидропривода скрепера с ковшом емкостью свыше 10м^3.
Исходные данные для расчета гидропривода приведены в таблице 1
Номинальное давление МПа
Усилие на штоке гидроцилиндра толкающем кН
Скорость перемещения штока гидроцилиндра мс
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
Рисунок 1- Расчетная схема привода
Гидравлический привод состоит из гидробака Б насоса Н клапана предохранительного КП1 обратного клапана КО1 трехпозиционного гидрораспределителя с ручным управлением Р гидроцилиндра Ц фильтра Ф с переливным клапаном. Контроль давления рабочей жидкости ведется с помощью манометра МН1 и МН2.
Рабочая жидкость из гидробака Б по всасывающей гидролинии насосом Н подается в напорную гидролинию к секционному гидрораспределителю Р и одновременно к предохранительному клапану КП1 и к клапону обратному КО1.
При перемещении золотника гидрораспредилителя Р вверх рабочая жидкость через обратный клапан КО1 и гидрораспределитель Р попадает в штоковую область и приводит в действие гидроцилиндр Ц. Рабочая жидкость выдавленная с поршневой области стекает к манометру МН2 и фильтру Ф после чего стекает в гидробак Б.
При перемещении золотника гидрораспредилителя Р вниз рабочая жидкость через обратный клапан КО1 и гидрораспределитель Р попадает в поршневую область гидроцилиндра Ц. Рабочая жидкость выдавленная со штоковой области стекает через распределитель к манометру МН2 и фильтру Ф после чего стекает в гидробак Б.
Предохранительный клапан КП1 предохраняет систему 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;
V – скорость движения штока V=03 мс.
– 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 НШ71-4 из тех. литературы.3
Техническая характеристика шестеренного насоса приведена в таблице 2
Номинальное давление на выходе МПа
Номинальный рабочий объем см3
Давление на входе МПа
Номинальная частота вращения
Коэффициент подачи (объемный КПД)не менее
Коэффициент полезного действия не менее
Номинальная потребляемая мощность кВт
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 3 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 Р на
при вязкости жидкости 30±3 мм2 с приведены в таблице 4
Давление на выходе МПа:
Расход рабочей жидкости :
Основные параметры предохранительных клапанов типа 520.20.10.1 приведены в таблице5
Диапазон регулирования давле-
Расход рабочей жидкости мин
Основные параметры фильтра 1.1.32-40 приведены в таблице 6
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.
Выбираем рабочую жидкость ВМГЗ.
Основные характеристики рабочей жидкости ВМГЗ приведены в таблице 7
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:
- турбулентный режим: (12)
Потери давления в местном сопротивлении определяем по формуле:
где – коэффициент местного сопротивления:
разъемная муфта – 3;
плавное колено 90 – 4.
Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной сливной) производим произвольно.
Местные сопротивления напорной гидролиний: переходник – 3присоединительный штуцер – 2разъемная муфта – 2плавное колено 90– 2шт. Дроссель-3
Местные сопротивления сливной гидролиний: переходник – 2присоединительный штуцер –2разъемная муфта – 1плавное колено 90– 2шт. Дроссель-2Фильтр-1шт.
Определяем потери давления в гидролиниях:
6. Расчет гидроцилиндра
Поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком являются самыми распространенными гидродвигателями поступательного движения выходного звена.
Для гидроцилиндра с поршневой рабочей полостью (шток выталкивается) диаметр поршня определяют по формуле
где – усилие на штоке Н
–давление в поршневой полости Па здесь - номинальное давление гидропривода
– давление в поршневой полости
Диаметр штока из условия обеспечения усилия на штоке
Диаметр поршня из условия обеспечения заданной скорости движения штока
Диаметр штока из условия обеспечения заданной скорости движения штока
Среднее значение диаметра поршня
Среднее значение диаметра штока
Основные параметры гидроцилиндров в том числе диаметры поршня и штока регламентируются ГОСТом 6540-68.
Принимаем: D=80 мм d=45 мм.
Действительное усилие на штоке
Действительная скорость движения штока
гдеVд – действительная скорость движения штока мс;
Sэф – эффективная площадь поршня м2.
Далее производят сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:
Отклонение действительного значения гидроцилиндра (скорость) превышает +-10%
Отклонение действительного значения гидроцилиндра (усилие) превышает +-10%.
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:
(27) 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 гидроцилиндра ;
– 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 не превышает трехминутную подачу насоса значит в нашей гидросистеме теплообменник не нужен.
В данной курсовой работе был проделан расчет части объемного гидропривода. Определены мощности гидропривода и насоса. Произведен выбор шестеренного насоса НШ71-4. Определены внутренние диаметры всасывающей напорной и сливной гидролиний а также скорость движения жидкости по ним. Произведен выбор гидроаппаратуры и рабочей жидкости. Рассчитаны потери давления в гидролиниях определены диаметры поршня и штока гидроцилиндра действительные значения усилия и скорости перемещения штока. Тепловой расчет гидропривода определил объем гидробака . Так же убедились в том что в нашем гидроприводе нет необходимости устанавливать теплообменник.
Список использованных источников
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.