Проектирование гидропривода универсального экскаватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательного учреждения высшего профессионального образования

Факультет механико-технологический

Кафедра «Теплогазоснабжение»

Курсовая работа

Проектирование гидропривода универсального экскаватора

Выполнил

студент группы 331 А.А.

Принял

к.т.н., доцент В.И.

2013



Содержание

экскаватор гидропривод насос

1. Исходные данные для проектирования

2. Описание работы универсального экскаватора

3. Выбор рабочей жидкости

4. Определение мощности гидропривода и подачи насоса

5. Расчет гидролиний

6. Подбор гидравлического оборудования

7. Расчет потерь давления в гидросистеме

8. Выбор гидродвигателя

9. Построение статистической характеристики работы гидропривода

10. Составление таблицы действительных характеристик

Литература



1. Исходные данные для проектирования

Экскаватор универсальный.

Выносная опора.

Нагрузка на штоке гидроцилиндра T=180 кН;

Скорость движения штока цилиндра V=18 см/с;

Температура окружающей среды t=-20°С;

Длина всасывающей линии lвс=1.3м;

Длина напорной линии lнап=4м;

Длина исполнительной линии lисп=3.8м;

Длина сливной линии lслив=4.2м;

Задача состоит в том что, чтобы составить гидравлическую схему, рассчитать привод, подобрать насос, гидродвигатель, систему управления, защиты и вспомогательные органы такими, при которых спроектированный гидропривод имел бы выходные параметры, максимально приближены к заданным.

2. Описание работы универсального экскаватора

Одноковшовый универсальный экскаватор представляет собой самоходную машину на гусеничном или пневмоколесном ходу, предназначенную для разработки карьеров, рытья котлованов, траншей, каналов, погрузке грунта и сыпучих материалов. Гидроприводом этого экскаватора осуществляется движение стрелы, рукоятки и ковша, поворот рабочего оборудования и привод хода экскаватора.

В гидросистеме установлен сдвоенный регулируемы насос со встроенным регулятором мощности. Регулятор автоматически изменяет производительность насоса в зависимости от давления в гидросистеме, т.е. от внешней нагрузки. Так, с увеличением внешней нагрузки скорость рабочих органов уменьшается, а с уменьшением - увеличивается. При этом развиваемая насосом мощность будет постоянной.

От первой секции насоса рабочая жидкость поступает в трехзолотниковый секционный гидрораспределитель, который управляет движениями гидроцилиндра выносных опор, гидромотора поворота платформы и гидроматора хода. В напорную секцию распределителя встроен предохранительный клапан. Поршневая полость цилиндра при нейтральном положении золотника запирается гидрозамком, что исключает опускании машины при копании из-за утечек рабочей жидкости на слив через зазоры в золотниковой паре распределителя. К секциям распределителя управляющими гидромоторами, прифланцованы блоки клапанов, включающие 2 переливных и 2 обратных клапана. Переливные клапаны обеспечивают плавность в начале и конце движения за счет перепуска части рабочей жидкости из напорной полости гидромотора в сливную. Через обратный клапан осуществляется подпитка гидромотора из сливной полости гидросистемы.

От второй секции насоса рабочая жидкость поступает в четырехзолотниковый секционный распределитель, который управляет движениями второго гидромотора хода, гидроцилиндров стрелы, ковша и рукоятки. При нейтральном положении всех золотников гидрораспеделителей рабочая жидкость от первой секции насоса проходит через этот распределитель и поступает в гидрораспределитель.

Таким образом, скорости движения рабочих органов, управляемых гидрораспределителем, соответствуют суммарной производительности обеих секций насоса.

В напорной секции гидрораспределителя установлен предохранительный клапан. Между третьей и четвертой золотниковыми секциями гидрораспределителя установлена дополнительная промежуточная секция, обеспечивающая при одновременном включении последовательное соединение и совмещение движений рукоятки и ковша, рукоятки и стрелы. Кроме того питание каждого распределителя от своей секции насоса обеспечивает совмещение движений рукоятки, стрелы и ковша с поворотом платформы. Представленная схема обеспечивает одновременное совмещение трех рабочих органов экскаватора: рукоятки, стрелы и поворота или рукоятки, ковша и поворота. Указанные совмещения движений обеспечивают минимальный цикл и максимальную производительность машины.

К золотниковым секциям гидрораспределителя, управляющим движениями хода, стрелы и рукоятки, профланцованы блоки клапанов. Они не только обеспечивают плавность в начале и в конце движений, но и позволяют перепускать рабочую жидкость из одной полости в другую при чрезмерных внешних нагрузках. Такие нагрузки могут, например, возникать в запертых гидроцилиндрах стрелы и рукоятки при движении ковша.

Регулирование скоростей движений всех исполнительных органов осуществляется дросселированием потока в каналах гидрораспределителей при перемещении их золотников. На сливной гидролинии гидросистемы установлен маслоохладитель и двухпозиционный гидрораспределитель, позволяющий при низкой температуре рабочей жидкости направлять рабочую жидкость в бак, минуя маслоохладитель. Контроль за температурой рабочей жидкости осуществляется по термометру. На сливной же гидролинии установлен фильтр с переливным клапаном. О степени засорении фильтра и необходимости его замены или очистки можно судить по показаниям манометра.

Рабочая жидкость в гидросистему заправляется от вспомогательного насоса через фильтр тонкой очистки. Контроль за давлением в напорных гидролиниях насоса 2 осуществляется манометрами.



3. Выбор рабочей жидкости

Выбираем рабочую жидкость ВМГЗ, так как она в моем случае наиболее подходящая.

Техническая характеристика:

Плотность при 20°С = 865(кг/мі)

Вязкость при 50°С = 10(сСт)

Вязкость при -20°С = 200(сСт)

Температура застывания = -60°С

Температура вспышки = 135°С

ГОСТ, ТУ 38 101479-74

4. Определение мощности гидропривода и подачи насоса

Мощность гидродвигателя проектируемого привода определяеться по заданной нагрузке и скорости движения. Так как у меня привод возвратно- поступательно движения, то мощность на штоке цилиндра равна:

Мощность насоса находить по мощности гидродвигателя с учетом потерь энергии гидроприводе:

где К - коэффициент запаса, учитывающий потери энергии в гидроприводе. Для гидроприводов, работающих в тяжелом и весьма тяжелом режимах К=1.2…1.3.

Подача насоса рассчитывается как:



;

где P - рабочее давление насоса, определяется по прототипу машины или по параметрическому ряду.

По мощности и давлению Р или подаче выбираем из справочной литературы марку выпускаемого промышленностью насоса.

Марка насоса 207.32

Технические характеристики:

Рабочий объем = 225(смі/об)

Номинальное давление с бронзовым блоком цилиндров =16(МПа)

Максимальное давление =32(МПа)

Частота вращение номинальная =20(об/мин)

Частота вращения максимальная =29.2(об/мин)

Объемный КПД=0.975

Полный КПД=0.905

Гидромеханический КПД=0.993

Номинальная подача =3.5(дмі/с)

Потребляемая мощность =62(кВт)

Масса = 140кг

Действительный рабочий объем:

где - объемный КПД.



5. Расчет гидролиний

Гидролинии бывают всасывающими, напорными, исполнительными и сливными. Они могут выполняться из труб или резинометаллических шлангов.

Расчет внутренней диаметр каждой из линий находиться как:

где V - рекомендуемые скорости потока жидкости в линиях: всасывающей Vв=0.5…1.5(м/с), сливной Vc=1.4…2(м/с), напорной и исполнительной Vн=Vи=3…6(м/с).

;

;

;

Действительный размер линий выбирается по стандартному ряду выпускаемых труб принимается .

;

;

;

Действительный диаметр, как правило, равен условному проходу установленных на линии элементов гидропривода.



6. Подбор гидравлического оборудования

В основе подбора оборудования лежат действительные значения подачи насоса и рабочего давления Р.

Тип и марку распределителя выбираем по номинальному давлению, подаче насоса или условному проходу и количеству гидродвигателей.

Выбираем секционный распределитель марки Р-25.26

Условный проход=25(мм)

Номинальный расход масла =2.7(дмі/с)

Максимальный расход масла =3.3 (дмі/с)

Номинальное давление=16(МПа)

Максимальное давление=17.5(МПа)

Максимальное число секций=7

Внутренние утечки=14.1(смі/с)

Потери давления=0.8(МПа)

Масса 1.83(кг)

Объем бака гидропривода машины рассчитывается по формуле:

где -действительная подача насоса. В -время прохождения бака жидкостью.

Для гидроприводов работающих в тяжелом и весьма тяжелом режимах В=120…180(с);

;

Объем бака с теплообменником составляет:



Выбираем бак по ГОСТ 12448-80 объемом 250 (дмі).

Типоразмер фильтра 1.1.32-25

Технические характеристики этого фильтра:

Условный проход=32(мм)

Номинальный расход =1.7(дмі/с)

Номинальное давление=0.63(МПа)

Максимальное давление=17.5(МПа)

Потери давления=0.25…0.35(МПа)\

Тонкость фильтрации =25(мкм)

Ресурс фильтроэлемента=200(ч)

Масса сухого фильтра =9.7(кг)

Гидрозамок У4610.36А

Условный проход=20(мм)

Номинальный расход =1.7(дмі/с)

Номинальное давление=16(МПа)

Максимальное давление=21(МПа)

Потери давления=0.4(МПа)\

Масса =7(кг)

Теплообменник КМ6-СК-1

Отводимый тепловой поток=18.6(кВт)

Номинальный расход =5.4(дмі/с)

Максимальный расход=7.5(дмі/с)

Наибольшее допуск. давление=0.3(МПа)

Коэфф. теплопередачи=20(Вт/мІ·°С)

Площадь теплопередающей поверхности=22.74(мІ)

Размеры: длина=730(мм),ширина=226(мм), высота=575(мм)

Масса=77.3(кг)



7. Расчет потерь давления в гидросистеме

Потери давления в гидросистеме складываются из потерь во всасывающей, напорной, исполнительной и сливной гидролиниях и потерь в элементах гидрооборудования, установленных на этих линиях и работающих в расчетном цикле:

Расчет потерь давления

Элемент гидросистемы	l,м	d,м	Q, дмі/с	Re	л	в·ж		Тип устр.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Всас.линия	1.3	50	2.6325				0.024
Напор.линия	4	28	2.6325				0.131
Исп.линия	3.8	28	2.6325				0.124
Слив.линия	4.2	42	2.6325				0.092
Распр-тель			2.6325				0.7	P-25.16
Фильтр			2.6325				0.35	1.1.32-25
Бак			2.6325				-
Теплообме.			2.6325				0.3	KM6-CK-1
Гидрозамок			2.6325				0.4	У4610.36A
Сумм.потери							2.121



8. Выбор гидродвигателя

В качестве гидродвигателей могут применяться гидроцилиндры и гидромоторы.

Выбор нормализированных гидроцилиндров осуществляется по величину хода штока и внутреннему диаметру цилиндра. Ход штока выбирается конструктивно в соответствии с кинематической схемой машины. Внутренний диаметр цилиндра определяется расчётом.

Так как в моём случае рабочий ход осуществляется пи подаче жидкости в поршневую полость, то диаметр определяется:

;

По расчетному диаметру D выбираем цилиндр: ОСТ 22-1417-79

Диаметр цилиндра D=140(мм)

Диаметр штока, выбранного цилиндра d=90(мм) при ц=1.6

Ход поршня S=400(мм)

Действительная скорость движения штока при подаче в поршневую полость и работе гидропривода в режиме постоянного расхода равна:

Относительное отклонение в скорости:

,

допустимо 10%

9. Построение статической характеристики работы гидропривода

С целью проведения графического анализа работы и возможностей регулирования проектируемого гидропривода строится его статическая характеристика.

Статическая характеристика гидропривода получается наложением построенных в масштабе характеристик, составляющих гидропривод элементов.

В начале строиться характеристика насоса (Н) по его действительной подаче Qдн, затем характеристика двигателя (Д) при постоянной нагрузке. Характеристика сети (С) строится по значениям потерь давления при расходах Q=0 и Q=Qдн. Суммарная нагрузочная характеристика (С+Д) получается графическим сложением характеристики сети и двигателя по давлению, поскольку эти элементы в схеме расположены последовательно. При параллельном соединении элементов их характеристики складываются по расходу. Тоска А пересечения нагрузочной характеристики с характеристикой насоса является рабочей точкой. Она определяет действительные подачу и давление в насосе, работающем в режиме постоянного расхода.

Характеристика защищающего насос предохранительного клапана (ПК) строится по его технической характеристике, а при её отсутствии проводится параллельно оси Q. Точка К пересечения характеристики предохранительного клапана и насоса определяется давлением настройки предохранительного клапана, которое составляет 1.25Рдн.

Действительный гидромеханический КПД привода (ПКПЛКПКШПИК) или отношение мощности на двигателе к мощности насоса можно найти из графика как отношение площади О-Рд-Д-Qдн к площади О-Рд-А-Qтн.

Мощность насосной станции, определяющая возможности регулирования гидропривода, оценивается площадью О-К2-К-Qтн. Здесь Qтн и К2 берётся из технической характеристики насоса.

10. Составление таблицы действительных характеристик

Составляем таблицу с целью контроля правильности проведённого расчета, увязки действительных характеристик всех устройств проектируемого привода. Элементы гидропривода, установленные в одном блоке, рассматриваются как одно устройство.

Рд - действительное значение давления на входе в элемент гидросистемы. Максимальное давление поддерживает насос. Давление в последующих по потоку элементах уменьшается на величину гидравлических потерь до них и задаётся последующей гидравлической или механической нагрузкой.

-действительная подача насоса, задается насосом.

Устройство		, дмі/с	, кВт	, м/с	, кН	,	, дмі	, %	Приме- чание
Насос	16	2.6325	42.184			20	0,131		207.25
Цилиндр	13.879	2.6325	36.591	0.17	215.24				OСТ 22-1417-79
Распред.	15.869	2.6325	0						Р-25.16
Фильтр	0.35	1.54							1.1.32-25
Бак	0	2.6325							ГОСТ 12448-80
Кран	-0.024	2.6325							1148бк
Гидрозамок	15.169	2.6325							У4610.36А
Теплообмен.	0.65	1.54							КМ6-СК-1
Маном.1	16	0							0-25
Маном.2	0.35	0							0.6
Гидросист.

Расход последовательно соединенных элементов уменьшается на величину утечек в предыдущих. При параллельном соединении расход суммируется.

- действительная мощность.

- действительная частота вращения и рабочий объем насоса и гидромотора, объем бака. Определяется по расчетам или по паспортным данным.

- равно отношение полезной мощности к затраченной на графике статических характеристик привода.



Литература

1. Мельков В.И. Проектирование гидроприводов машин: Методические указания./С.А. Ларионов Томск: Изд-во Томского архитектурно-строительного университета, 2001. - 43 с.

Размещено на Allbest.ru

...