Погрузочно-разгрузочное оборудование (манипулятор)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Омск 2015

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

СибАДИ

Кафедра “ПТТМ и гидропривод”

Пояснительная записка

Погрузочно-разгрузочное оборудование (манипулятор)

Выполнил:

студент группы АТб-13А1

Комаров С.А.

Проверил:

Суковин М.В.



Содержание

гидропривод жидкость насос

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 внутренних диаметров гидролиний, скорости движения жидкости

3.4 Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости

3.5 Расчет потерь давления в гидролиниях

3.6 Расчет гидроцилиндров

3.7 Тепловой расчет гидропривода

Заключение

Литература



Введение

Объектом проектирования курсового проекта является гидропривод возвратно-поступательного движения.

Цель расчета - определение параметров гидропривода. Основным расчетом уточняются параметры гидропривода, устанавливается степень расхождения между полученными и заданными выходными параметрами гидропривода.

Гидропривод-совокупность устройств, предназначенных для привидения в движения машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

По характеру движения выходного звена гидродвигателя гидропривод бывает:

гидропривод вращательного движения

гидропривод возвратно-поступательного движения

гидропривод поворотного движения

Гидропривод возвратно-поступательного движения - это гидропривод, у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр - двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса).

1. Исходные данные для расчета гидропривода

Исходные данные для расчета гидропривода приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры	Привод заслонки ковша
Номинальное давление, МПа	20
Усилие на штоке гидроцилиндра тянущем, кН	35
Скорость перемещения штока, м/с	0,25
Длина гидролиний, м всасывающей напорной исполнительной сливной	0,5 4 5 3
Местные сопротивления, шт.: переходник штуцер разъемная муфта плавное колено 90° дроссель	3 6 4 4 8
Температурный режим работы, С° окружающей среды	-20…+25

2. Описание принципиальной гидравлической схемы

Гидравлическая схема 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, проводящей 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 гидравлическая схема.

Рисунок 1. Схема гидропривода



Рабочая жидкость (РЖ) из гидробака Б по всасывающей гидролинии насосом Н подается в напорную гидролинию и поступает в секции гидрораспределителей Р1, Р2 и Р3 с ручным управлением.

При нейтральном положении золотников секций Р1, Р2 и Р3 распределителей напорная гидролиния соединяется со сливной гидролинией и РЖ через фильтр Ф возвращается обратно в гидробак. Параллельно фильтру Ф установлен предохраниетльный клапан КП2, направляющий жидкость мимо фильтра в случае его загрязнения. Исполнительные гидролинии соединяютсекции Р1, Р2 и Р3 гидрораспределителей с гидроцилиндрами Ц1 и Ц2 соответственно.

Предохранительный клапан КП1 предохраняет гидросистему от давления РЖ, превышающее установленное, путем слива жидкости в гидробак Б.



3. Расчет объемного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

, (1)

где - мощность гидродвигателя, кВт;

- усилие на штоке, F=35,0кН;

- скорость движения штока, V=0,25м/с.

Nгдв=35•0,25=8,75 кВт.

, (3)

- мощность насоса, кВт;

- коэффициент запаса по усилию, kзу=1,1;

- коэффициент запаса по скорости, kзс=1,2.

Nнп=1,1•1,2•8,75=11,55 кВт.

3.2 Выбор насоса

, (4)

- подача насоса, дм3/с;

- номинальное давление, pном=20МПа.

.

, (5)



- рабочий объем насоса, дм3;

- частота вращения вала насоса, nн=12,5(об/с).

.

Выбираем шестеренный насос 310.56 из технической литературы./5/

Техническая характеристика шестеренного насоса 310.56 приведена в таблице 2.

Таблица 2

Показатели
Номинальное давление на выходе, МПа	20
Рабочий объем, см3	56
Номинальная частота вращения вала, мин-1	1500
Минимальное давление на входе, МПа	0,07
Номинальная потребляемая мощность, кВт	19,1
КПД: полный объемный	0,91 0,95
Масса, кг	17

По технической характеристике выбранного насоса производим уточнение действительной подачи насоса Qнд, дм3/с

, (6)

где - действительный рабочий объем насоса, дм3;

- действительная частота вращения вала насоса, , с-1;

- объемный КПД насоса.

.



3.3 Определение внутренних диаметров гидролиний, скорости движения жидкости

, (7)

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/.

Приведенные в таблице 3.

Таблица 3

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 dвс=0,028 м, dсл=0,022 м, dнап=0,014 м.

Определяем действительные скорости движения жидкости, м/с

, (8)

где - действительное значение внутреннего диаметра гидролинии, м.

3.4 Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости

Гидроаппаратуру выбираем по условному проходу напорной гидролинии (ГОСТ 16516-80) и рабочему давлению. Линейный фильтр выбираем по условному проходу сливной гидролинии, номинальной тонкости фильтрации, номинальной пропускной способности и номинальному давлению на выходе из гидрораспределителя. Условные проходы напорной и сливной гидролинии равны соответственно 20 мм и 25 мм /5/. Рабочее давление равно 12,5 МПа. Номинальная тонкость фильтрации равна 25 мкм.

Технические характеристики секционного гидрораспределителя РС с условным проходом 20 мм /5/ приведены в таблице 4

Таблица 4

Параметры	Значения
Давление, МПа - номинальное - максимальное	20 25
Расход рабочей жидкости, дм3/мин - номинальный - максимальный	100 125
Внутренние перетечки рабочей жидкости при нейтральной позиции золотника и номинальном давлении, см3/мин	75
Максимальное усилие для перемещения золотника из нейтральной позиции в рабочие при номинальных давлении и расходе, Н	30
Масса, кг	Зависит от числа секций

Технические характеристики обратных клапанов 61200 /5/ приведены в таблице 5.

Таблица 5

Параметры	Значения
Условный проход, мм	20
Номинальный расход рабочей жидкости, дм3/мин	100
Масса, кг	0,92

Технические характеристики предохранительных клапанов прямого действия типа 520 /5/ приведены в таблице 6.

Таблица 6

Параметры	Значения
Условный проход, мм	16
Номинальный расход рабочей жидкости, дм3/мин	100



Технические характеристики линейного фильтра 1.1.25-25 с перепускным клапаном /5/ приведены в таблице 7.

Таблица 7

Параметры	Значения
Условный проход, мм	25
Номинальный расход через фильтр при вязкости рабочей жидкости 20…30сСт, дм3/мин	100
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	25
Номинальное давление, МПа	0,63
Номинальный перепад давления при номинальном расходе и вязкости рабочей жидкости не более 30 сСт, МПа	0,08
Перепад давления на фильтроэлементе при открывании перепускного клапана, МПа	0,3
Ресурс работы фильтроэлемента, ч	300
Масса сухого фильтра, кг	7,2

В качестве рабочей жидкости используем масло ВМГЗ.

Характеристики масла ВМГЗ (ТУ 38.101479-86) приведены в таблице 8.

Таблица 8

Параметры	Значения
Обозначение по ГОСТ 17479.3-85	МГ-15-В
Плотность при 20°C, кг/м3	865
Кинематическая вязкость при температуре 50 °C, сСт	10

3.5 Расчет потерь давления в гидролиниях

, (9)

где - потери давления в гидролинии, МПа;

- сумма путевых потерь давления, МПа;

- сумма потерь давления в местных сопротивлениях, МПа.



, (10)

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:

, (13)

где - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, .

- ( - турбулентный режим)

- ( - турбулентный режим)

- ( - турбулентный режим)

Определяем коэффициент Дарси:

(12)



Потери давления в местном сопротивлении определяем по формуле:

, (14)

где - коэффициент местного сопротивления:

переходник- 3 шт., ;

присоединительный штуцер - 6 шт., ;

разъемная муфта - 4 шт., ;

плавное колено 90? - 4 шт., .

Дроссель - 4 шт.,

Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной, сливной) производим произвольно.

Местные сопротивления напорной гидролиний: переходник - 3 шт., присоединительный штуцер - 3 шт., плавное колено 90? - 3шт., дроссель - 4 шт.

Местные сопротивления сливной гидролиний: присоединительный штуцер - 3 шт., разъемная муфта - 4 шт., плавное колено 90? - 1шт., дроссель-4 шт.

Определяем потери давления в гидролиниях:

3.6 Расчет гидроцилиндров

Диаметр поршня гидроцилиндра с штоковой рабочей полостью определяем из уравнения равновесия сил, действующих на шток:

, (17)



где - усилие на штоке, F2=70000Н;

- 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 (17) относительно диаметра поршня, получим следующее выражение:

(18)

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:

, (20)



где - расход жидкости, Qнд=0,0011224 м3/с.

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 D=80мм, штока d=36 мм.

По выбранным стандартным значениям диаметров поршня и штока определим действительное усилие , развиваемое гидроцилиндром по формуле (17).

Действительную скорость движения штока определяют из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле:

(21)



где - эффективная площадь поршня,

- для штоковой рабочей полости.

Произведем сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам:

(22)

(23)

Допускаемая величина отклонения действительных значений выходных параметров гидроцилиндра от заданных превышают ±10%.

В этом случае определяют рабочее давление в штоковой полости гидроцилиндра и находят рекомендуемый расход жидкости для обеспечения заданной скорости движения штока гидроцилиндра.



;

3.7 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:

, (32)

где - количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени (тепловой поток), Вт;

- количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт.

Количество выделяемого тепла определим по формуле:



, (33)

где - мощность привода насоса (потребляемая), Вт;

- гидромеханический КПД гидропривода;

- коэффициент продолжительности работы гидропривода, kв=0,65;

- коэффициент использования номинального давления, kд=0,8;

- действительная подача насоса, м3/с;

- полный КПД насоса.

Гидромеханический КПД гидропривода определим по формуле:

, (34)

где - гидромеханический КПД насоса;

- гидромеханический КПД гидроцилиндра, ;

- гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.

Гидравлический КПД гидропривода равен:

, (35)

где , , - потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.

Гидромеханический КПД определяем из выражения для полного КПД гидромашины:



, (36)

где - полный КПД насоса;

- гидравлический КПД;

- механический КПД;

- объемный КПД;

- гидромеханический КПД.

;

;

.

Количество тепла, отводимого в единицу времени от поверхностей металлических трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости, определяем по формуле:

, (37)

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 (32) после подстановки в него выражений (33) и (37):

Расчетная площадь поверхности гидробака связана с его объемом следующей зависимостью:

, (38)

где - объем гидробака, дм3.

Определим объем гидробака:

Объем не превышает 3 минутную подачу насоса, поэтому нет необходимости в установки теплообменника.



Заключение

В данной курсовой работе был проделан расчет части объемного гидропривода. Определены мощности гидропривода и насоса. Произведен выбор шестеренного насоса 310,56. 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 . При этом определили, что в установке теплообменнике нет необходимости.



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. - 36 с.

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. - 34 с.

3. Основные положения расчета объемного гидропривода: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию /Сост. Н.С. Галдин, Э.Б. Шерман; СибАДИ. - Омск, 1988. - 32 с.

4. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б., Воловиков Б.П. Гидравлические машины, гидропривод мобильных машин: Учебное пособие. - Омск: ОмПИ, 1987. - 88 с.

5. Галдин Н.С. Элементы объёмных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы: Учебное пособие. - Омск: - Изд-во СибАДИ, 2005. - 127 с.

6. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.

Размещено на Allbest.ru

...