Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
СибАДИ
КАФЕДРА “ПТТМ И ГИДРОПРИВОД”
ОДНОКОВШОВЫЙ ФРОНТАЛЬНЫЙ
ПОГРУЗЧИК
пояснительная записка
Выполнил: Семеникин А.В..
Принял: Угрюмов И.А.
2004
Содержание
Введение
1. Исходные данные для расчета гидропривода
2. Описание принципиальной гидравлической схемы
3. Расчет объемного гидропривода
3.1. Определение мощности гидропривода и насоса
3.2. Выбор насоса
3.3. Определение внутреннего диаметра гидролиний,
скоростей движения жидкости
3.4. Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости
3.5. Расчет потерь давления в гидролиниях
3.6. Расчет гидроцилиндра
3.7. Тепловой расчет гидропривода
Заключение
Литература
Введение
Курсовое проектирование объемных гидроприводов способствует обобщению и закреплению теоретических знаний студентов, имеет целью развитие навыков самостоятельной творческой работы студентов, пользования справочной литературой, ГОСТами, нормалями, выполнения расчетов, чертежей и составления текстовых конструкторских документов.
Объектом проектирования курсового проекта является автомобильный кран.
Цель расчета – определение параметров гидропривода, типоразмеров и номенклатуры применяемого гидрооборудования. Основным расчетом уточняются параметры гидропривода, устанавливается степень расхождения между полученными и заданными выходными параметрами гидропривода.
Исходные данный для расчета гидропривода
|
Параметры |
Подъем и опускание |
|
Рабочее давление, МПа |
6,3 |
|
Усилие на штоке тянущем, Н |
23000 |
|
Ход поршня, м |
1,200 |
|
Скорость перемещения штока, м/с |
0,2 |
|
Длина трубопровода, м
|
0,90 1,00 4,00 1,90 |
|
Местные сопротивления, шт.:
|
2 4 4 2 |
|
Температурный режим работы, С°
|
40 – 70 -25 – 30 |
Описание принципиальной гидравлической схемы
Рисунок 1. Расчетная схема погрузчика
Гидравлическая схема машины состоит из следующих основных частей:
1. Силовой или насосной части, в которой механическая энергия преобразуется в энергию потока рабочей жидкости.
2. Распределительной части, обеспечивающей изменение направления движения рабочей жидкости от насоса с рабочим гидродвигателем.
3. Исполнительной или рабочей части, приводящей в движение рабочие органы машины.
4. Вспомогательное оборудование: масляный бак, трубопроводы, фильтры, обратные и предохранительные клапаны, дроссели, делители потока и другие вспомогательные агрегаты.
На рисунке 1 представлена простая принципиальная нерегулируемая открытая однопоточная гидравлическая схема, привода левой стороны отвала автогрейдера.
Открытая гидросистема включает в себя масляный бак 1, соединенный всасывающим трубопроводом 2 с гидронасосом 3, осуществляющим подачу жидкости по напорному трубопроводу 4 к распределителю 5. В гидросистеме автогрейдера распределитель управляет гидроцилиндром 6, поэтому достаточно иметь одну рабочую секцию, к которой присоединяется напорная и сливная секции.
Из распределителя жидкость по сливному трубопроводу 7 через фильтр 8 возвращается в масляный бак. Параллельно с фильтром соединен переливной клапан 9, который предотвращает разрушение сливного трубопровода и фильтроэлемента при его критическом загрязнении.
Для контроля давления в гидросистеме в напорной и сливной магистралях устанавливают манометры 10 и 11. Температура рабочей жидкости измеряется датчиком 12. Манометры и датчик температуры устанавливаются в кабине оператора и дают информацию о режиме работы гидропривода.
3. Расчет объемного гидропривода
3.1. Определяем мощности гидропривода и насоса
, (1)
где – мощность гидродвигателя, кВт;
– усилие на штоке, ;
– скорость движения штока, .
.
, (2)
– мощность насоса, кВт;
– коэффициент запаса по усилию, ;
– коэффициент запаса по скорости, .
.
3.2. Выбираем насос
, (3)
– подача насоса, дм3/с;
– номинальное давление, .
.
, (4)
– рабочий объем насоса, дм3;
– частота вращения вала насоса, .
.
Выбираем шестеренный насос НШ32А-3 из технической литературы /5/.
Техническая характеристика шестеренного насоса НШ32А-3
|
Показатели |
|
|
Номинальное давление на выходе, МПа |
10 |
|
Рабочий объем, см3 |
31,5 |
|
Номинальная частота вращения вала, с-1 |
32 |
|
Номинальная объемная подача, дм3/мин |
55,6 |
|
Номинальная потребляемая мощность, кВт |
17,6 |
|
КПД:
|
0,83…0,87 0,92…0,97 |
|
Масса, кг |
6,8 |
По технической характеристике выбранного насоса производим уточнение действительной подачи насоса , дм3/с
, (5)
где – действительный рабочий объем насоса, дм3;
– действительная частота вращения вала насоса, , с-1;
– объемный КПД насоса.
.
3.3. Определяем внутренние диаметры гидролиний, скорости движения жидкости
, (6)
где – расчетное значение внутреннего диаметра гидролинии, м;
– скорость движения жидкости в гидролинии, м/с.
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 работе /4/.
|
Гидролиния |
Скорость , м/с, не более |
|
Всасывающая |
1,2 |
|
Сливная |
2,0 |
|
Напорная |
5,0 |
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 2 мм.
Принимаем , , .
Определяем действительные скорости движения жидкости, м/с
, (7)
где – действительное значение внутреннего диаметра гидролинии, м.
3.4. 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.
Принимаем , , .
Для выбора гидроаппаратуры воспользуемся работой /6/.
Технические характеристики секционных распределителей типа Р на при вязкости рабочей жидкости 30±3 мм2/с
|
Условный проход, мм Давление на выходе, МПа:
Расход рабочей жидкости, л/мин:
Число секций, собираемых в одном блоке, не более Минимальный расход для предохранительного клапана прямого действия с дистанционным управлением, л/мин, не более Давление управления для предохранительного клапана прямого действия, МПа, не более Время срабатывания предохранительного клапана прямого действия с дистанционным управлением, с, не более |
16 16 17 100 125 6 30 1 2 |
Технические характеристики предохранительных клапанов
|
Параметр |
У4790.14 |
У4790.15 |
|
Условный проход, мм Номинальное давление, МПа Расход рабочей жидкости, л/мин
Номинальный перепад давления при вязкости рабочей жидкости 33 мм2/с и изменении расхода от номинального до максимального, МПА, не более Масса, кг |
25 10 63 3,5 0,3 4 |
32 16 160 16 0,6 12 |
Основные параметры обратных клапанов типа 61400
|
Условный проход, мм Номинальный расход, л/мин Масса, кг |
32 250 2,31 |
Основные параметры фильтра 1.1.25-25
|
Условный проход, мм Номинальная пропускная способность, л/мин Тонкость фильтрации Номинальное давление, МПа |
25 63 25 0,63 |
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. Для выбора рабочей жидкости воспользуемся работой /5/.
Выбираем рабочую жидкость ВМГЗ.
Основные характеристики рабочей жидкости ВМГЗ
|
Показатели |
|
|
Плотность, кг/м3 |
865 |
|
Вязкость при 50˚С, мм2/с |
10 |
|
Рабочий диапазон, ˚С |
-50…+60 |
3.5. Расчет потерь давления в гидролиниях
, (8)
где – потери давления в гидролинии, МПа;
– сумма путевых потерь давления, МПа;
– сумма потерь давления в местных сопротивлениях, МПа.
, (9)
где – потери давления по длине (путевые), МПа;
– коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси);
– длина гидролинии, м:
– плотность рабочей жидкости, .
Определяем число Рейнольдса:
, (10)
где – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, .
– ( – турбулентный режим)
– ( – турбулентный режим)
– ( – турбулентный режим)
Определяем коэффициент Дарси:
(11)
Потери давления в местном сопротивлении определяем по формуле:
, (12)
где – коэффициент местного сопротивления:
Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной, сливной) производим произвольно.
Местные сопротивления напорной гидролинии: сверленый уголок – 1 шт., присоединительный штуцер – 1 шт., разъемная муфта – 2 шт., угол с поворотом на 90˚ – 1шт.
Местные сопротивления сливной гидролинии: сверленый уголок – 1 шт., присоединительный штуцер – 1 шт., разъемная муфта – 2 шт., угол с поворотом на 90˚ – 1шт.
Определяем потери давления в гидролиниях:
3.6. Расчет гидроцилиндров
Диаметр поршня гидроцилиндра с штоковой рабочей полостью определяем из уравнения равновесия сил, действующих на шток:
, (13)
где – усилие на штоке, ;
– давление в поршневой полости, Па, , здесь – потери давления в сливной гидролинии;
– диаметр поршня, м;
– давление в штоковой полости, Па, , здесь – потери давления в напорной гидролинии;
– диаметр штока, м.
Задавшись значением коэффициента и решив уравнение (13) относительно диаметра поршня, получим следующее выражение:
(14)
После нахождения диаметра поршня определим диаметр штока:
Кроме определения диаметров поршня и штока из условия обеспечения заданного усилия необходимо произвести расчет гидроцилиндра по обеспечению заданной скорости движения штока .
В этом случае диаметр поршня вторично определяется из уравнения неразрывности потока жидкости (, здесь – эффективная площадь поршня) по формуле:
, (15)
где – расход жидкости, .
После нахождения диаметра поршня определим диаметр штока:
Основные параметры гидроцилиндров, в том числе диаметры поршня и штока, регламентируются ГОСТом 6540-68 «Цилиндры гидравлические и пневматические. Основные параметры» и другими нормативно-техническими документами, по которым и выбираются ближайшие к средним расчетным значениям диаметры поршня и штока .
Принимаем диаметры поршня , штока .
По выбранным стандартным значениям диаметров поршня и штока определим действительное усилие , развиваемое гидроцилиндром по формуле (13).
Действительную скорость движения штока определяют из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле:
, (16)
где – эффективная площадь поршня, – для штоковой рабочей полости.
Произведем сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:
(17)
(18)
Допускаемая величина отклонения действительных значений выходных параметров гидроцилиндра от заданных не превышает ±10%.
8. 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:
, (19)
где – количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени (тепловой поток), Вт;
– количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт.
Количество выделяемого тепла определим по формуле:
, (20)
где – мощность привода насоса (потребляемая), Вт;
– гидромеханический КПД гидропривода;
– коэффициент продолжительности работы гидропривода, ;
– коэффициент использования номинального давления, ;
– действительная подача насоса, м3/с;
– полный КПД насоса.
Гидромеханический КПД гидропривода определим по формуле:
, (21)
где – гидромеханический КПД насоса;
– гидромеханический КПД гидроцилиндра, ;
– гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.
Гидравлический КПД гидропривода равен:
, (22)
где , , – потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.
Гидромеханический КПД определяем из выражения для полного КПД гидромашины:
, (23)
где – полный КПД насоса;
– гидравлический КПД;
– механический КПД;
– объемный КПД;
– гидромеханический КПД.
;
;
.
Количество тепла, отводимого в единицу времени от поверхностей металлический трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости, определяем по формуле
, (24)
где – коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(м2град);
– 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.
Площадь поверхности гидробака определим из уравнения теплового баланса (19) после подстановки в него выражений (20) и (24):
Расчетная площадь поверхности гидробака связана с его объемом следующей зависимостью:
, (25)
где – объем гидробака, дм3.
Из формулы (25) определим объем гидробака:
Объем превышает 3 минутную подачу насоса, необходима установка теплообменника. Зададим объем гидробака исходя из условия рекомендуемой 3 минутной подачи насоса.
По формуле (25) определим площадь гидробака:
Площадь теплоотводящей поверхности теплообменника найдем из уравнения теплового баланса гидропривода с теплообменником (отвод тепла через наружную поверхность трубопроводов не учитываем):
, (26)
где – количество тепла, выделяемого в единицу времени, Вт;
– количество отводимого в единицу времени тепла от поверхности гидробака,
, Вт;
– количество отводимого в единицу времени тепла от теплоотводящей поверхности теплообменника, , Вт, здесь – коэффициент теплопередачи теплообменника, ; – площадь теплоотводящей поверхности теплообменника, м2.
;
.
Заключение
В данной курсовой работе был проделан расчет части объемного гидропривода автогрейдера (привода левой стороны отвала). Определены мощности гидропривода и насоса. Произведен выбор шестеренного насоса НШ32А-3. 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 и необходимость установления теплообменника.
Литература
1. Задания на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин /Сост.: Т.В. Алексеева, Н.С. Галдин, В.С. Башкиров, В.П. Шаронов; СибАДИ. – Омск, 1984. – 36с.
2. Приложения к заданиям на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин /Сост.: Т.В. Алексеева, Н.С. Галдин, В.С. Башкиров, В.П. Шаронов; СибАДИ. – Омск, 1984. – 34с.
3. Основные положения расчета объемного гидропривода: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию /Сост. Н.С. Галдин, Э.Б. Шерман; СибАДИ. – Омск, 1988. – 32с.
4. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б., Воловиков Б.П. Гидравлические машины, гидропривод мобильных машин: Учебное пособие. – Омск: ОмПИ, 1987. – 88с.
5. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин: Учебное пособие. – Новосибирск: – Изд-во Новосибирского ун-та, 1994. – 212с.
6. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 301с.
Лист
Изм.
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
Разраб.
Семеникин А.В
Провер.
Угрюмов И.А
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
ОДНОКОВШОВЫЙ
ФРОНТАЛЬНЫЙ
ПОГРУЗЧИК
Лит.
Листов
9
СибАДИ гр.31АТсп
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
190
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
191
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
202
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
203
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
204
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
205
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
216
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
217
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
218
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
229