Расчет гидропривода механизмов одноковшового экскаватора

kursach_final_2.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 – прямая лопата.
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.
Блок 1 управляет потоком жидкости идущим от секции 2 насоса к гидромоторам 10 и 11 левой гусеничной тележки и вращения поворотной платформы также к гидроцилиндрам 12 и 13 открывания днища ковша прямой лопаты вращения ковша грейфера. Блок 11 направляет поток жидкости от секции 1 насоса к гидроцилиндрам 14 стрелы рукояти прямой лопаты и погрузочного оборудования 15 рукояти обратной лопаты 16 ковша погрузчика 17 ковша обратной и прямой лопаты и замыкания ковша грейфера 18 к гидромотору 19 привода правой гусеничной тележки. При включении одного из золотников 6 или 7 рабочая жидкость от секции 3 подается в гидромотор 10 левой гусеничной тележки или гидромотор 11 привода вращения поворотной платформы. При включении золотников 7 21 и 22 рабочая жидкость подается в гидроцилиндр рабочего оборудования. Одновременным включением золотников 7 и 22 при погрузчике и обратной лопате на поворот рукояти подается поток рабочей жидкости от обеих секций насоса (при не включенных остальных золотниках). Одновременным включением золотников 7 и 21 при прямой лопате поток рабочей жидкости от обеих секций 2 и 7 насоса подается на поворот ковша.
Золотник 20 включает гидромотор 19 правой тележки механизма передвижения. Золотники 20-23 при не включенных золотниках 5-7 подают на соответствующее движение поток рабочей жидкости от обеих секций насоса.
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.
При нейтральном положении всех золотников рабочая жидкость проходит через гидрораспределители охладитель фильтры и сливается в гидробак.
Шестеренный насос 3 подает рабочую жидкость в гидроцилиндры управления тормозами передвижения 8 и вращения поворотной платформы 9 через краны управления. Шестеренный насос 24 служит для заполнения гидробака рабочей жидкостью или для ее подогрева в зимнее время. Рациональное использование насосной установки и совмещение рабочих операций позволяют сократить продолжительность рабочего цикла экскаватора и повысить его производительность.
Управление экскаватором сосредоточено в кабине машиниста и осуществляется двумя рукоятками рабочего оборудования двумя педалями для управления поворотом платформы и двумя рычагами управления ходом 5 19 – клапаны предохранительные;
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 = 57 c.
Параметры определяющие энергоёмкость копания принимаем следующими:;; ;; .
Мощность двигателя определяется по формуле:
где bк – ширина режущей кромки ковша
Принимаем bк=124 м Rк = 124 м.
Максимальная сила копания:
Принимаем двигатель СМД-14Н для него Ne=63кВт и nД =1800 обмин.
Определение параметров насосной установки
Принимаем: pн = 20 МПа; н = 085; пн = 09; pma pmaxp = 0932=29 МПа диапазон регулирования n=2.
Подача насосной установки:
- при насосах постоянной
Принимаем регулируемый 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: шт=025; =165.
Минимальное время капания:
Работа копания поворотом рукояти
Расчётное давление в гидросистеме
Площадь поршневой полости гидроцилиндра
Принимаем гидроцилиндр 1.2 – 140х1250.
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 – 140х1000.
Расчёты объёма цилиндра при принятых значениях Dц и xп.
Сравним со значением W имеем: 00178 > 00142.
Скорость движения штока при нормальной подаче
Время перемещения штока
3 Подъём рабочего оборудования
Работа затрачиваемая на подъём рабочего оборудования
Принимаем:z = 2 pp = 16 МПа см = 08.
Рабочий объём гидроцилиндров подъёма стрелы:
Из расчёта геометрических размеров рабочего оборудования имеем:
Углы поворота стрелы от горизонтального положения принимаем:
α’с = 15º α”с = 70º.
Параметры определяющие величину хода поршня подъёма стрелы:
Ход поршня подъёма стрелы:
Диаметры цилиндра подъёма стрелы
Принимаем гидроцилиндр dxS = 200 x 1000 по ГОСТ 6540-68.
Расчёт параметров механизма поворота
Гидрокинематическая схема механизма показана на чертеже 1. Она включает в себя гидропривод и механическую передачу. В состав последней входит
Исходные данные: подача насоса Qн ma номинальное давление pн = 20 МПа; угол поворота платформы φ0 = 90º(157 рад); диапазон регулирования насоса n’ = 2.
Момент инерции платформы:
Момент сцепления ходовой части с грунтом:
Допустимый тормозной момент:
Принимаем коэффициент снижения разгоняющего момента по отношению к тормозному r = MpMТ= 06 и находим значение разгоняющего момента.
Допустимые ускорения:
– при разгоне[p] = Mp I = 33 963 112 395 = 0302 с2
– при торможении[Т] = MТ I = 56 606 112 339 = 0503 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 =25 + 15 + 04 = 44c.
Потребляемая мощность гидромотора:
Мощность забираемая от первичного двигателя:
По величине потребной мощности выбираем гидромотор 210.20.54.8 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
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= 31 485 41 741 = 075.
Фактические ускорения:
– при разгоне [p] = Mp I = 31485 112 395 = 0280 с2
– при торможении[Т] = MТ I = 41741 112 395= 0371 с2
Фактическая максимальная скорость вращения платформы
Фактические значения времени разгона и торможения
Фактическое время поворота:
tп = tp + tТ + tвв =252 + 190 + 04 = 482 c.
Общие затраты энергии:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Беркман И.Л. Одноковшовые строительные экскаваторы. - М. 1986.
Щемелев А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ. - Могилёв 1995.
Проектирование машин для земляных работ под ред.А.М. Холодова. - Харьков 1986.
Смоляницкий Э.А. Перлов А.С. Королёв А.В. Рабочее оборудование одноковшовых полноповоротных гидравлических экскаваторов. Обзор. - М.; ЦНИИТЭСтроймаш 1971.
В.А. Абрамович В.А. Довгяло. Расчет гидропривода механизмов одноковшового экскаватора. Пособие к курсовой работе по дисциплине "Гидравлика и гидравлические машины". - Г. 2003.

Gidrotsilindr.cdw

soderzhanie (2).docx

Выбор гидравлической схемы и её описание5
Определение мощности первичного двигателя7
Определение параметров насосной установки8
Определение геометрических размеров рабочего оборудования8
Определение энергоёмкости операций и подбор силовых гидроцилиндров9
1 Копание поворотом рукояти9
2 Копание поворотом ковша10
3 Подъём рабочего оборудования11
Расчёт параметров механизма поворота12
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 15

titlnik_kursach.docx

Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь
Учреждение образования
''БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА''
Кафедра «Детали машин путевые и строительные машины»
РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА