Проектирование гидропривода фронтального погрузчика

Схема гидропривода.cdw

Гидропневмопривод.docx

Выбор насоса и его характеристика 5
Диаметры трубопроводов и скорость жидкости в них 7
Тепловой расчет гидропривода 9
1 Определение потерь давления жидкости в гидролиниях 9
3 Коэффициент полезного действия гидропривода 10
2 Установившаяся температура летней рабочей жидкости в гидроприводе 11
Расчет и выбор гидроцилиндров 13
Прочностные расчеты 15
Выбор элементов гидравлической схемы 16
Принципиальная схема гидросистемы . .. 17
Список использованной литературы 21
Фронтальный погрузчик
Номинальная частота вращения коленчатого вала
Передаточное число привода насоса
Предварительное рабочее давление в поршневых полостях А цилиндров
Тип навески рабочего оборудования
Нагрузка на штоки цилиндров стрелы
Нагрузка на шток цилиндра ковша
Скорость выдвижения штоков не менее
Суммарный коэффициент местных
Максимальная температура среды
Гидроприводом называется совокупность устройств предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости находящейся под давлением с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости движения выходного звена гидродвигателя.
В объемном гидроприводе преобразование гидравлической энергии жидкости в механическую работу выходного звена привода – штока гидроцилиндра или вала гидромотора – происходит при периодическом изменении объема его рабочих полостей. Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости жидкости и передаче приложенного в его гидролиниях давления (по закону Паскаля) всем точкам жидкости и по всем направлениям одинаково.
Гидроприводы работают с высоким КПД компактны надежны в работе легко оборудуются системами автоматизации управления могут работать с высокой частотой реверсирования и обеспечивают бесступенчатое регулирование скорости выходного звена в широком диапазоне. К достоинствам также можно отнести легкость управления и удобство компоновки рабочего оборудования по сравнению с механическим и электрическим приводами. Применение минеральных масел в качестве рабочих жидкостей также обеспечивает смазку самих элементов гидропривода и снижает износ его узлов.
К недостаткам гидропривода можно отнести наличие внутренних и внешних течек из-за недостаточной герметичности ухудшение характеристик привода вследствие увеличения вязкости жидкости при низких температурах чувствительность к загрязнению жидкости что ведет к преждевременному износу; высокую стоимость изготовления и сервиса.
Задачей данного курсового проекта является спроектировать объёмный гидропривод фронтального погрузчика выполнить расчет основных характеристик узлов и деталей необходимых для изготовления и применения данного гидропривода.
Потребная мощность привода насоса вращательного движения для обеспечения одновременной работы двух гидроцилиндров фронтального погрузчика под заданной нагрузкой:
Значение гидромеханического КПД насоса принимается максимальным по выражению:
Гидромеханический КПД цилиндров выбирается в зависимости от максимального давления в системе. Для заданного давления в гидросистеме принимается значение коэффициента при одновременно работающих двух цилиндрах подъема отвала бульдозера
Полезная мощность насоса Nп отличается от приводной мощности Nн на величину потерь характеризуемых общим КПД насоса н. Тогда полезная мощность насоса при преодолении заданной нагрузки:
Частота вращения вала насоса при передаточном числе и номинальной частоте вращения вала двигателя:
Потребная подача насоса соответствующая заданному рабочему давлению жидкости в гидросистеме :
Из находим потребный рабочий объем насоса:
Предварительно принимаем объемны КПД насоса с максимальным значением 095 общим КПД насоса номинальная частота вращения вала и выбираем насос 207.32 с рабочим объемом . В этом случае действительная подача насоса составит:
Для дальнейшего расчета гидросистемы принимаем:
Развиваемое насосом рабочее давление в поршневых полостях одновременно работающих цилиндров необходимое для преодоления заданной нагрузки на их штоках при заглублении отвала с заданной скоростью штоков без учета гидросопротивления всасывающей напорной и сливной гидролиний:
Действительное давление развиваемое выбранным насосом 207.32 при номинальной частоте вращения приводного вала:
ДИАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДОВ И СКАРОСТЬ ЖИДКОСТИ В НИХ
Предварительно принимаем следующие скорости рабочей жидкости: для всасывающего трубопровода нагнетательного и сливного .
Диаметры d условного прохода трубопроводов находим из выражения расход жидкости:
Для всасывающего трубопровода (питание двух силовых гидроцилиндров):
Для напорного трубопровода (от насоса до разделения расхода на и ):
Для общего сливного трубопровода при втягивании штока (на участке от места соединения сливных расходов двух гидроцилиндров до гидробака):
Расчетные значения диаметров округляем до ближайшего значения из стандартного ряда согласно ГОСТ 16216-80. Окончательно принимаем следующие диаметры трубопроводов:
Действительные скорости потока жидкости по принятым диаметрам находим по формуле:
Значения скоростей соответственно составят:
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА
1 Определение потерь давления жидкости в гидролиниях.
На основании сведений из руководства по эксплуатации принимаем для рассматриваемой гидросистемы масло МГЕ-46В. Кинематическая вязкость при температуре составляет плотность при .
Для каждого участка гидролинии (всасывающего нагнетательного и сливного) определяются значения чисел Рейнольдса и соответствующие им поправочные коэффициенты учитывающие влияние вязкости жидкости на местные потери от чисел Рейнольдса и коэффициенты трения жидкости о стенки трубопроводов.
Всасывающий участок.
Число Рейнольдса всасывающей линии при температуре :
ламинарный режим. Поправочный коэффициент .
Коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода:
Суммарные потери во всасывающей гидролинии при температуре рабочей жидкости :
Число Рейнольдса напорной линии при температуре :
турбулентный режим. Поправочный коэффициент .
Коэффициент трения жидкости о стенки напорного трубопровода:
Суммарные гидравлические потери на напорном участке:
Число Рейнольдса сливной линии при температуре :
Коэффициент трения жидкости о стенки сливного трубопровода:
Суммарные гидравлические потери на сливном участке:
Общие потери давления в гидросистемы:
2 Коэффициент полезного действия гидропривода.
Общий КПД гидропривода при :
Гидравлический КПД привода:
Механический КПД привода:
– механический КПД насоса (по справочным данным для шестеренных насосов можно принимать 084)
– механический КПД гидрораспределителя (принимается равным 01)
– механический КПД гидроцилиндра (в зависимости от давления в гидросистеме принимается в диапазоне 094 098)
Объемный КПД привода:
– объемный КПД насоса (принимается равным 095)
– объемный КПД гидрораспределителя (принимается равным 01)
– объемный КПД гидроцилиндра (принимают в диапазоне 098 099)
Таким образом предварительный проектировочный расчет показывает что механический и объемный КПД не зависят от температуры эксплуатации гидропривода.
3 Установившаяся температура летней рабочей жидкости в гидроприводе.
С повышением температуры жидкости уменьшается ее вязкость и увеличиваются объемные потери вследствие внутренних перетечек и наружных утечек в компонентах привода. При нагреве до высокой температуры нарушаются условия смазывания поверхностей подвижно-сопряженных деталей что приводит к интенсивному их изнашиванию. Активизируется окисление жидкости и выделение из нее смолистых осадков ускоряющих облитерацию проходных каналов и щелей.
Таким образом для эффективной эксплуатации гидропривода необходимо создать условия оптимального теплового состояния обеспечивающего стабильность рабочих характеристик его компонентов. Нормальной температурой жидкости в гидробаке при эксплуатации летом является допустимой температурой – .
Предварительно принимают вместимость равной одноминутной подаче насоса при номинальной частоте вращения приводного вала после чего ее значение выбирают по ГОСТ 12448-80.
Площадь теплоотдачи бака (форма параллелепипед):
Площадь теплоизлучающей поверхности гидропривода:
– поправочный коэффициент для погрузчика равный 2.
Суммарная площадь теплоизлучающих поверхностей гидропривода:
Для упрощения расчетов тепловой режим считается стационарным со средним за цикл уровнем теплового потока. Среднее значение мощности тепловой энергии выделяемой гидроприводом в рабочем режиме за технологический цикл при заданной нагрузке с учетом режима работы машины:
– коэффициент продолжительности работы под нагрузкой и использования номинального давления равные 06 и 05 соответственно.
Установившаяся температура летней рабочей жидкости в гидроприводе при заданной температуре окружающей среды :
Полученная по расчету установившаяся температура гидропривода не превышает максимальную допустимую.
РАСЧЕТ И ВЫБОР ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Внутренний диаметр цилиндров стрелы находим по заданной нагрузке при выдвижении штока из формулы:
– перепад давления в цилиндре при работе под нагрузкой при установившейся температуре жидкости в системе
– гидромеханический КПД цилиндра выбирается в зависимости от давления жидкости на входе в цилиндр (полость А).
Корректируем диаметры цилиндра и штока с учетом рекомендуемых значений. Получаем .
Диаметр гидроцилиндра ковша:
Ход штока обычно не превышает 10D. По ГОСТ 6540-68 принимаем величину хода штока стрелы Х12=1000 мм. для цилиндра ковша .
Действительные скорости прямого и обратного хода штока цилиндров стрелы:
Действительные скорости прямого и обратного хода штока цилиндра ковша:
Усилие на штоке (подача давления насоса в полость А) находим по формуле:
– механический КПД гидроцилиндра учитывающий суммарную силу трения в его уплотнениях;
– рабочее давление жидкости в напорной и сливной гидролиниях.
Фронтальный погрузчик можно считать работоспособным так как он прошёл проверочный расчёт.
Минимальная толщина стенки цилиндра стрелы:
Минимальная толщина стенки цилиндра ковша:
– допускаемое напряжение материала цилиндра при растяжении по окружности под действием внутреннего давления для Ст45 равен 208·106 Па;
– коэффициент поперечной деформации 029;
– давление срабатывания предохранительного клапана в гидросистеме равное .
К найденным по формуле значениям минимальной толщины стенки прибавим припуск на обработку (для внутренних диаметров D=30 180 мм он принимается равным 05 10 мм):
Минимальная толщина стенки напорного трубопровода:
– наружный диаметр напорного трубопровода м (принимается по таблице).
ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Фильтр выбираем 1.1.50-25ИЗ [магистральный фильтр типа 1 исполнения 1 условный проход 50 мм расход 250 лмин тонкость фильтрации 25 мкм номинальное давление 063 МПа устанавливается на сливную гидролинию].
Обратный клапан выбираем 61300 [условный проход 25 мм; номинальный расход рабочей жидкости 160 лмин; давление рабочей жидкости номинальное 315 МПа максимальное 35 МПа; присоединительные резьбовые отверстия (2 шт.) М42х2; габаритная длина 124 мм; масса 183 кг].
Предохранительный клапан выбираем непрямого действия МКПВ203С2Р2 [условный проход 20 мм; давление настройки 20 МПа; диапазон регулирования 2 25 МПа; номинальный расход 160 лмин; 415 кг].
Схема гидропривода рабочего оборудования фронтального
Заправочная горловина
Регулятор давления в гидробаке
pном=16 МПа Qном=225
Двухзолотниковый распределитель
Предохранительный клапан
p=20 МПа Qном=160 лмин
pном=315 МПа Qном=160 лмин
Гидроцилиндры стрелы
Обратный управляемый клапан
Однозолотниковый распределитель
Сливной фильтр с перепускным клапаном 1.1.50-25ИЗ
Гидропривод состоит из насоса гидроуправляемого двухзолотникового распределителя цилиндра ковша и двух цилиндров стрелы. Насос подает рабочую жидкость из гидробака к двухзолотниковому распределителю.
Для обеспечения плавающего положения стрелы на распределителе установлены два обратных управляемых клапана. Управляет ими однозолотниковый распределитель. Слив рабочей жидкости из распределителя производится в изолированный гидробак. Для контроля давления служат манометры.
Наверху гидробака имеется регулятор давления 1.3 поддерживающий внутри бака избыточное давление. Регулятор служит для повышения надежности работы гидросистемы в том числе для улучшения условий зимнего пуска насоса. Благодаря нему практически исключается попадание загрязняющих примесей и влаги из атмосферы во внутреннюю полость гидробака избыточное давление в которой благоприятно сказывается на всасывающем режиме гидронасоса.
Обратные управляемые клапаны 6 и 7 не только обеспечивают плавающее положение стрелы погрузчика при включении распределителя 8 в нейтральную позицию но и также ограничивают скорость опускания стрелы. «Плавающая» позиция стрелы используется для проведения погрузчиком зачистных работ когда ковш свободно лежит на грунте и копирует его неровности при движении погрузчика
В данной курсовой работе был изучен принцип действия гидропривода фронтального погрузчика так же выполнен расчет основных характеристик узлов и деталей необходимых для изготовления и применения данного привода.
По предлагаемой методике был произведен расчет гидросистемы фронтального погрузчика на базе фронтального погрузчика ТО-18Б. Был выбран насос рабочая жидкость так же были выбраны пусковые параметры гидролиний и проведен расчет гидроцилиндров. Анализируя полученные при расчете данные можно прийти к выводу что они практически полностью соответствуют реальным параметрам гидропривода рассматриваемого фронтального погрузчика. Погрузчик можно считать работоспособным так как он прошёл проверочный расчёт.
Фронтального погрузчик с отвалом можно считать работоспособным так как все скорости удовлетворяют условию условие прочности выполнено температура рабочей жидкости установившаяся в гидроприводе при температуре 40С не превышает максимально-разрешенную при температуре -40С работоспособность насоса 207.32 обеспечивается.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ