Описание и работа крана КС-35713-1
Использование гидравлического привода в строительных и дорожных машинах и сферы их применения. Спроектирована система подъёма (опускания) груза краном, контур телескопирования стрелы, подобран гидродвигатель, оборудование и произведён тепловой расчёт.
Рубрика | Транспорт |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 17.01.2014 |
Размер файла | 370,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Описание и работа крана КС-35713-1
2. Гидрооборудование крана
3. Проектирование и расчет объемного гидропривода
3.1 Выбор рабочей жидкости и величины рабочего давления
3.2 Расчет основных параметров и выбор гидродвигателя
3.3 Подбор трубопроводов
3.4 Выбор регулирующей аппаратуры и вспомогательного оборудования
3.5 Расчет гидравлических потерь в магистралях
3.6 Расчет основных параметров и выбор насоса
3.7 Расчет КПД гидропривода
3.8 Тепловой расчет гидропривода
Заключение
Список использованных источников
Введение
гидравлика машина стрела телескопирование
Гидравлический привод в строительных и дорожных машинах в настоящее время является доминирующим типом приводов рабочих органов СДМ. Широкое применение гидропривода обусловлено рядом его преимуществ по сравнению с другими типами приводов (механическим, электрическим, пневматическим): высокими передаваемыми мощностями при сравнительно небольших размерах и массе гидрооборудования; возможностью бесступенчатого регулирования и реверсирования скорости рабочих органов в широком диапазоне; простотой разветвления мощности и подключения новых гидродвигателей; простотой защиты от перегрузок; высокой точностью передачи управляющего сигнала и др. В настоящее время в связи с применением новых типов гидросистем, усложнением конструкций гидрооборудования, внедрением новых технологий его производства и ремонта возрастают требования, предъявляемые к уровню квалификации специалистов, занимающихся проектированием, эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом гидроприводов и их компонентов.
Проектирование и расчет гидропривода тесно связаны с назначением и конструкцией базовых машин, проектированием принципиальных схем гидросистем, особенностями конструкций применяемого гидрооборудования, свойствами рабочих жидкостей и требуют от специалистов всесторонних общеинженерных и специальных знаний.
1. Описание и работа крана
Назначение крана
Кран автомобильный КС-55713-1 грузоподъемностью 25 т на шасси грузового автомобиля КамАЗ-55111 предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных работ в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве (выполнение рабочих операций с обычными грузами).
Кран рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха 40С и относительной влажности 80% при 20С и хранение при температуре окружающего воздуха не ниже -50С.
Транспортное передвижение крана между объектами работ предусмотрено по дорогам с твердым покрытием, допускающим осевую нагрузку не менее 9 тс.
Установка крана возможна на подготовленной площадке с размерами 5,06,0 м и уклоном не более 3.
Допустимая скорость ветра для рабочего состояния крана не должна превышать 14 м/с на высоте 10 м, для нерабочего состояния - 40 м/с.
Технические данные крана
Таблица. 1
Наименование показателей |
Величина |
|
Грузоподъемность максимальная, нетто (на крюке), т |
25 |
|
Высота подъема крюка максимальная, м |
10-21,9 |
|
Вылет при максимальной грузоподъемности, м |
3,2 |
|
Глубина опускания максимальная (при 6-кратной запасовке), м |
5,5 |
|
Номинальная скорость механизма подъема, м/с (м/мин): при 8-кратной запасовке грузового каната при 6-кратной запасовке грузового каната при 1-кратной запасовке грузового каната |
0,083 (5) 0,111 (6,7) 0,667 (40,0) |
|
Скорость посадки, м/с (м/мин) |
0,005 (0,3) |
|
Скорость механизма поворота (частота вращения), рад/с (об/мин): наименьшая, не более наибольшая, с грузом, не менее |
0,016 (0,15) 0,15 (1,4) |
|
Время полного изменения вылета (для основной стрелы), с (мин): от максимального до минимального от минимального до максимального |
50 (0,83) 50 (0,83) |
|
Скорость механизма телескопирования секций стрелы (выдвижения-втягивания секций стрелы), м/с (м/мин) |
0,13 (8) |
|
Максимальная масса груза, с которой допускается телескопирование стрелы, т: стрела 9,7-14,7 м |
4 2 |
|
Угол поворота, рад (град) |
6,28 (360) |
|
Габаритные размеры крана (длина ширина высота), м |
12,02,53,6 |
|
Размер опорного контура (база выносных опор/расстояние между выносными опорами), м |
4,2/5,6 |
|
Контрольный расход топлива в крановом режиме, л/ч, не более |
10 |
|
Преодолеваемый уклон пути, % (градусы) |
0-46,6 (0-25) |
|
Транспортная скорость на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием, км/ч |
5-60 |
|
Конструктивная масса крана в транспортном положении (в заправленном состоянии), т: кран с основной стрелой кран с основной стрелой и гуськом |
20,35 20,85 |
|
Масса крана в транспортном положении, т: кран с основной стрелой кран с основной стрелой и гуськом |
20,5 21,0 |
|
Распределение нагрузки по осям в транспортном положении, кН (т): кран с основной стрелой передняя ось задняя тележка кран с основной стрелой и гуськом передняя ось задняя тележка |
45,0 (4,5) 160 (16,0) 54,0 (5,4) 156 (15,6) |
Таблица 2. Механизмы крана
Привод насосов |
от коробки передач через карданный вал и коробку отбора мощности |
|
Механизм поворота |
редуктор цилиндрический, двухступенчатый. передаточное число 48,67 тормоз колодочный, нормально замкнутый, автоматический |
|
Механизм подъема стрелы |
гидроцилиндр, диаметр поршня - 200 мм, ход штока - 6000 мм |
|
Лебедка |
редуктор цилиндрический двухступенчатый. передаточное число - 31,5 диаметр барабана - 480 мм тормоз ленточный, нормально-замкнутый, автоматический |
|
Механизм выдвижения-втягивания секций стрелы |
2 гидроцилиндра, диаметр поршня - 125 и 100 мм ход штока - 2275 мм |
|
Выносные опоры |
выдвижные с гидроцилиндрами для вывешивания крана диаметр поршня - 125 мм, ход штока - 580 мм, в рабочее положение приводятся гидроцилиндрами выдвижения балок диаметр поршня - 63 мм, ход штока - 1680 мм |
|
Опорно-поворотное устройство |
опора поворотная, роликовая, с зубьями наружного зацепления |
|
Управление механизмами крана |
гидрораспределители с ручным управлением |
|
Привод управления двигателем |
педаль в кабине крановщика |
|
Кабина |
закрытая, одноместная, с регулируемым сиденьем, открывающимся верхним окном стеклоочистителем, системой отопления и обдува стекол, вентилятором и противосолнечным козырьком |
|
Система создания микроклимата кабины |
отопительная установка О30В4 |
Управление механизмами крана гидрораспределители с ручным управлением
2. Гидрооборудование крана
Гидравлическая схема крана
Гидравлический привод механизмов крана выполнен по открытой двухнасосной гидравлической схеме и предназначен для передачи энергии силовой установки шасси к гидродвигателям крановой установки.
Схема гидравлическая принципиальная приведена на рис.19, а перечень входящих в нее элементов - в Таблице 3.
Перечень гидрооборудования крана
Таблица. 3
Обозначение на схеме |
Наименование гидрооборудования |
Техническая характеристика |
|
СВ |
Соединение вращающееся КС-55713-1.83.500 |
DY = 25 мм |
|
Б |
Бак масляный КС-55713-1.83.300-02 |
V = 300 дм3 |
|
БК1 |
Блок клапанный БК 20-00.000 |
DY = 20 мм Pном = 20 МПа |
|
БК2 |
Блок клапанный КС-4572.84.600 |
DY = 12 мм Pном = 16 МПа |
|
ВН1, ВН2 |
Вентиль запорный КС-4572.83.330 |
DY = 50 мм |
|
ВН3 |
Вентиль КС-4572А.83.270 |
DY = 8 мм |
|
ВН4 |
Вентиль КС-4572А.83.270-01 |
DY = 8 мм |
|
ГТ1…ГТ8 |
Рукав РВД 12-25,0-1650 ТУ 22-4756-80 |
DY = 10 мм Pном = 25 МПа |
|
ГТ9…ГТ14 |
Рукав РВД 12-25,0650 ТУ 22-4756-80 |
DY = 12 мм Pном = 25 МПа |
|
ГТ15…ГТ22 |
Рукав РВД 25-25-580-4-У ТУ 22-5923-85 |
DY = 25 мм Pном = 25 МПа |
|
РН2…РН8 |
Рукав 3243-1,6 ГОСТ 10362-76 |
DY = 32 мм Pном = 1,6 МПа |
|
РН9…РН13 |
Рукав 5061,5-1,6 ГОСТ 10362-76 |
DY = 50 мм Pном = 1,6 МПа |
|
РН1 |
Рукав 2535-1,6 ГОСТ 10362-76 |
DY = 25 мм Pном = 1,6 МПа |
|
ЗМ1…ЗМ5 |
Гидрозамок односторонний КС-4572А.84.380 |
DY = 8 мм Pном = 25 МПа |
|
КО |
Клапан обратный КС-4572.83.900 |
DY = 16 мм Pном = 20 МПа |
|
КП1 |
Клапан предохранительный У462.815.1У1 ТУ 22-3663-76 |
DY = 16 мм P = 10…32 МПа |
|
КТ1, КТ2 |
Клапан тормозной КТ 20-00.000 |
DY = 20 мм Pном = 25 МПа |
|
КТ3 |
Клапан тормозной КТ 20-00.000-03 |
DY = 20 мм Pном = 25 МПа |
|
КИ1, КИ2 |
Клапан “ИЛИ” КИ 6.00.000 |
DY = 6 мм |
|
М1 |
Гидромотор 310.3.56.00 |
V = 56 см3 Pном = 20 МПа |
|
М2 |
Гидромотор 303.3.112.501 |
V = 31…112 см3 Pном = 20 МПа |
|
МН1 |
Манометр МТП-60/4-1,64 ГОСТ 2405-88 |
С демпфером |
|
МН2…МН3 |
Манометр МТП-60/4-404 ГОСТ 2405-88 |
С демпфером |
|
НА1 |
Насос 3103.56.03 |
V = 56 см3 Pном = 20 МПа |
|
НА2 |
Насос 3103.112.03 |
V = 112 см3 Pном = 20 МПа |
|
НР |
Насос ручной КС-35719-1.83.800 |
Q = 0,05 л/дв.ход Pmax = 16 МПа |
|
Р1 |
Гидрораспределитель РМ12 |
DY = 12 мм Pном = 20 МПа |
|
Р2 |
Гидрораспределитель ГРС 20-10.1-51.5-51-30.1 |
DY = 20 мм Pном = 25 МПа |
|
Р3 |
Гидрораспределитель ГРС 20-10.1-51.2-51.4-30.1 |
DY = 20 мм Pном = 25 МПа |
|
Р4, Р5 |
Гидрораспределитель ГР 2-3 |
DY = 8 мм Pном = 25 МПа |
|
Р6 |
Кран двухходовой КС-4572А.83.290 |
DY = 20 мм Pном = 20 МПа |
|
Р7 |
Кран затяжки крюка КС-4572А.84.350 |
||
Ф |
Фильтр линейный С 270.2.250.16.0,45 |
= 25 мкм |
|
Ц1…Ц4 |
Гидроцилиндр КС-55713-2.31.200 |
Ф125Ф100580 Pном = 16 МПа |
|
Ц5…Ц8 |
Гидроцилиндр КС-55713-2.31.300 |
Ф63Ф401680 Pном = 16 МПа |
|
Ц9 |
Гидроцилиндр КС-55715.63.800-01 |
Ф125Ф1006000 Pном = 20 МПа |
|
Ц10 |
Гидроцилиндр КС-55715.63.900-01 |
Ф100Ф806000 Pном = 20 МПа |
|
Ц11 |
Гидроцилиндр КС-55713-3.63.400-01 |
Ф200Ф1602275 Pном = 24 МПа |
|
Ц12 |
Размыкатель тормоза КС-3577.28.200 |
Ф25 Pном = 16 МПа |
|
Ц13…Ц16 |
Размыкатель КС-4572А.26.360 |
Ф25,520 Pном = 24 МПа |
|
Ц17 |
Гидротолкатель КС-4572А.56.300 |
Ф40,535 Pном = 16 МПа |
Описание работы гидрооборудования
1) Работа гидрооборудования выносных опор
При установке крана на выносные опоры кран двухходовой Р6 устанавливается в указанное на схеме положение.
При нейтральном (изображено на рис. 19) положении золотников гидрораспределителя Р1 полости гидроцилиндров Ц1…Ц4 заперты гидрозамками ЗМ1…ЗМ4, а полости гидроцилиндров Ц5…Ц8 заперты золотниками гидрораспределителя Р1. Напорная магистраль через переливной канал гидрораспределителя Р1 соединена со сливом. Рабочая жидкость от насоса НА1 направляется в гидробак Б.
При движении балок выносных опор золотник IV гидрораспределителя Р1 переводится в верхнее, по схеме, положение.
Далее в тексте верхнее положение золотника означает, что верхний прямоугольник мысленно устанавливается на место среднего, а нижнее положение золотника - нижний прямоугольник мысленно устанавливается на место среднего.
При этом рабочая жидкость от насоса через гидрораспределитель поступает в поршневую полость гидроцилиндров Ц5…Ц8, которые приводят балки выносных опор в рабочее положение.
Втягивание балок выносных опор производится тем же золотником, который переводится в нижнее, по схеме, положение. Рабочая жидкость при этом поступит в штоковые полости гидроцилиндров Ц5…Ц8.
Для установки крана на опоры, золотники II, III, V, и VI гидрораспределителя Р1 устанавливаются в верхнее положение. При этом рабочая жидкость от насоса через распределитель и гидрозамки ЗМ1…ЗМ4 поступит в поршневые полости гидроцилиндров Ц1…Ц4.
После выдвижения штоков гидроцилиндров Ц1, Ц2, Ц3 и Ц4 гидрозамки ЗМ1…ЗМ4 запирают поршневые полости, предотвращая самопроизвольное втягивание штоков в случае обрыва трубопровода и утечки рабочей жидкости через гидрораспределитель.
Для приведения крана в транспортное положение золотники гидрораспределителя Р1 переводятся в нижнее, по схеме, положение. При этом рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров Ц1, Ц2, Ц3 и Ц4.
Так как выход из поршневых полостей этих гидроцилиндров закрыт гидрозамками ЗМ1…ЗМ4, давление в штоковых полостях растет от величины давления соответствующего открытию гидрозамков. Гидрозамки открываются, пропуская рабочую жидкость на слив в бак.
Для предотвращения воздействия сливного давления на гидрозамки во время работы механизмов поворотной рамы в сливной магистрали установлен обратный клапан КО.
2) Работа гидрооборудования механизма поворота
Для выполнения крановых операций двухходовой кран Р6 должен занимать правое, по схеме, положение. В этом случае подача рабочей жидкости на поворотную часть крана и обратно осуществляется через вращающееся соединение СВ.
При нейтральном положении золотников гидрораспределителя Р2 рабочие отводы заперты, напорная магистраль соединена со сливом и рабочая жидкость направляется в бак.
Для поворота поворотной части крана золотник I гидрораспределителя Р2 устанавливается в зависимости от направления поворота в нижнее или верхнее, по схеме, положение. При этом рабочая жидкость поступает к гидромотору М1 и размыкателю тормоза Ц12 через клапан «ИЛИ» КИ1, который выключает тормоз механизма вращения и вал гидромотора начинает вращаться.
Клапаны КПЗ и КП4 клапанного блока БК1 предназначены для предохранения гидромотора от перегрузок при резком изменении частоты вращения и остановке поворотной части.
Вентиль ВН5 соединяет напорную и сливную магистрали гидромотора при приведении поворотной части крана в транспортное положение в случае выхода из строя привода крана.
3) Работа гидрооборудования механизма телескопирования секций стрелы
Гидроцилиндры Ц9 и Ц10 механизма телескопирования секций стрелы управляются золотником II гидрораспределителя Р2.
Для выдвижения секций стрелы золотник переводится в верхнее, по схеме, положение. Рабочая жидкость от насоса НА1 через секцию гидрораспределителя, клапан тормозной КТ1 поступает в поршневую полость гидроцилиндра Ц9. Когда гидроцилиндр Ц9 полностью выдвинется давление рабочей жидкости превысит давление настройки клапанного блока БК2 и рабочая жидкость через гидрозамок ЗМ5 будет поступать в поршневую полость гидроцилиндра Ц10. Из штоковых полостей гидроцилиндров Ц9 и Ц10 рабочая жидкость поступает на слив.
Для втягивания секций стрелы золотник переводится в нижнее, по схеме, положение. Рабочая жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра и линию управления тормозного клапана КТ1 и гидрозамка ЗМ5. При этом клапан и гидрозамок открываются, пропуская рабочую жидкость из поршневой * полости на слив. Втягивание штока гидроцилиндра Ц9, когда средняя секция стрелы зафиксирована, возможно при включении гидрораспределителя Р4 с электроуправлением. При этом золотник гидрораспределителя Р4 займет левое, по схеме, положение и рабочая жидкость поступит в размыкатели Ц13 и Ц14, которые выключат механизм блокировки секции стрелы.
Клапан КТ1 обеспечивает стабильность скорости перемещения секции стрелы для всего диапазона нагрузок.
4) Работа гидрооборудования механизма подъема стрелы
Управление гидроцилиндром подъема стрелы производится золотником I гидрораспределителя Р3.
Для подъема стрелы золотник переводится в верхнее, по схеме, положение. При выдвижении штока рабочая жидкость проходит в поршневую полость гидроцилиндра Ц11 через клапан тормозной КТ1. При втягивании штока рабочая жидкость подается в штоковую полость, линию управления клапана, а из поршневой полости через клапан КТ2 на слив в бак.
5) Работа гидрооборудования механизма грузовой лебедки
Подъем (опускание) груза осуществляется перемещением золотника I гидрораспределителя Р3.
Для подъема груза золотник переводится в верхнее, по схеме, положение. При этом рабочая жидкость через тормозной клапан КТЗ подается к гидромотору М2 и через клапан «ИЛИ» КИ2 к размыкателям Ц15 Ц16 тормоза грузовой лебедки . Тормоз размыкается, гидромотор начинает вращаться, а затем из гидромотора рабочая жидкость сливается в бак.
При опускании груза тот же золотник переводится в нижнее , по схеме, положение. Рабочая жидкость поступает в противоположную полость гидромотора М2 и линию управления тормозного клапана КТЗ. Тормозной клапан пропускает рабочую жидкость на слив, обеспечивая стабильность частоты вращения гидромотора во всем диапазоне нагрузок.
Включение ускоренного режима работы лебедки возможно при включении гидрораспределителя Р5 с электроуправлением. При этом рабочая жидкость поступит в узел управления гидромотора М2 лебедки и переключит его в режим увеличенной частоты вращения.
Вентиль ВН6 предназначен для соединения магистралей гидромотора при проверке тормоза грузовой лебедки, а также для опускания груза при выходе из строя привода грузовой лебедки.
6) Срабатывание приборов безопасности
При срабатывании приборов безопасности обесточиваются электромагниты узлов управления гидрораспределителей Р2 и РЗ, золотники которых займут указанное на схеме положение. При этом линии управления предохранительных клапанов КП5 и КП7 и размыкателей тормозов Ц12, Ц15 и Ц16 соединятся со сливной магистралью. В результате предохранительные клапаны КП5 и КП7 разгружаются, соединяя напорную магистраль со сливной. Тормоза грузовой лебедки и механизма поворота замыкаются и выполнение крановых операций становится невозможным до момента подачи электрического тока в обмотки узлов управления гидрораспределителей Р2 и РЗ.
7) Разогрев рабочей жидкости
Для разогрева рабочей жидкости золотник I гидрораспределителя Р1 устанавливается в верхнее, по схеме, положение. Рабочая жидкость при этом поступает в гидробак через предохранительный клапан, настроенный на давление 4 МПа. Разогрев рабочей жидкости происходит при дросселировании потока на кромках предохранительного клапана. Золотник имеет фиксацию в рабочем положении.
8) Работа ручным насосом
Ручной насос “НР” предназначен для приведения крана в транспортное положение при выходе из строя привода крана.
При работе ручным насосом вентиль ВН3 должен быть открыт, а двухпозиционный кран Р6 необходимо перевести в правое, по схеме, положение. Втягивание штоков гидроцилиндров механизма выносных опор производится при включении соответствующих золотников гидрораспределителя Р1.
3. Проектирование и расчет объемного гидропривода
3.1 Выбор рабочей жидкости и величины рабочего давления
Рабочая жидкость в гидроприводе выполняет функции рабочего тела (передача энергии), смазки трущихся деталей, охлаждение узлов, защиты деталей от коррозии и удаления продуктов износа из зон трения.
Современные рабочие жидкости должны удовлетворять следующим требованиям:
1. обладать хорошими смазывающими свойствами, сравнительно небольшой вязкостью;
2. иметь минимальную зависимость вязкости от температуры и давления;
3. иметь высокий объемный модуль упругости;
4. предохранять от коррозии металлические детали и быть неагрессивными к резиновым уплотнениям;
5. не поглощать и не выделять газов;
6. иметь высокую температуру вспышки и низкую температуру застывания;
7. обладать высокими значениями коэффициентов теплопроводности
и удельной теплоемкости;
8. иметь высокую химическую стойкость, обладать стабильностью
свойств при хранении и эксплуатации;
9. сама жидкость и продукты ее горения не должны быть токсичны.
Применяемые в СДМ рабочие жидкости имеют нефтяную или синтетическую основу. Для улучшения комплекса свойств в рабочие жидкости добавляются присадки.
Для рассчитываемого гидропривода выбираем масло ВМГЗ (все сезонное масло).
Номинальное и максимальное давление
3.2 Расчет основных параметров и выбор гидродвигателя
Главными параметрами гидродвигателей являются: для гидроцилиндров - диаметр поршня D, для гидромоторов - рабочий объем q. К основным параметрам гидродвигателей относят номинальное давление, номинальный расход и номинальную частоту вращения (для гидромоторов).
Эффективный перепад давления на гидродвигателе:
;
где - давление на входе в гидродвигатель с учетом потерь в гидролиниях и гидроаппаратах, МПа; - давление на выходе из гидродвигателя (давление подпора), МПа.
Давление на входе в гидродвигатель при неизвестных потерях в магистралях и гидроаппаратах может быть определено:
где - максимальное давление в данном контуре гидросистемы или давление, развиваемое насосом, МПа; - гидравлический КПД системы трубопроводов и гидроаппаратов; =0,7…0,8. Предварительно принимаем
Давление на выходе из гидроцилиндра для открытой схемы циркуляции рабочей жидкости =0, т.к. потери в сливном трубопроводе учитываются гидравлическим КПД .
Значит:
Типоразмер гидродвигателя рассчитывается в зависимости от требуемой нагрузки - крутящего момента на валу гидромотора.
Требуемый рабочий объем гидромотора, :
где- крутящий момент, ; - гидромеханический КПД гидромотора.
Принимаем аксиально-поршневой регулируемый гидромотор 303.3.107 с номинальным рабочим объемом:
Расход рабочей жидкости для гидромотора определяется по формуле, :
где - рабочий объем гидромотора, ; - требуемая скорость вращения вала гидромотора, ; - объемный КПД гидромотора.
3.3 Подбор трубопроводов
Основным параметром трубопровода и соединений является диаметр условного прохода. При известном расходе диаметр трубопровода определяется из условия обеспечения оптимальной скорости движения рабочей жидкости. Скорость потока жидкости выбирается в зависимости от назначения трубопровода, давления жидкости и условий эксплуатации. При расчете определяют диаметры всасывающего, напорного и сливного трубопроводов.
Скорости рабочей жидкости для напорного трубопровода рекомендуется выбирать в зависимости от номинального давления в гидросистеме. При давлении 13 МПа выбираем скорость
Из условия неразрывности потока жидкости диаметр трубопровода определяется по формуле, м:
Для пересчета скорости на истинную величину формула приобретает вид:
где - расход в системе (при небольших утечках может быть принят равным расходу гидродвигателя - гидромотора ), м3/с; - скорость движения рабочей жидкости, м/с.
Определение диаметра всасывающей линии трубопровода
рекомендуемые значения скоростей
предварительно принимаем
Определение диаметра сливной линии трубопровода
рекомендуемые значения скоростей
предварительно принимаем
Определение диаметра напорной линии трубопровода
предварительно принимаем
При проектировании всасывающего трубопровода следует учитывать возможность возникновения кавитации, вызывающей шум, вибрацию, гидроудары, эрозионное разрушение деталей гидрооборудования и окисление рабочей жидкости.
Мероприятиями, снижающими вероятность возникновения кавитации на всасывании, являются:
- увеличение диаметра и уменьшение длины всасывающего трубопровода;
- уменьшение местных сопротивлений и шероховатости трубопровода;
- применение всасывающих патрубков коноидальной формы;
- расположение гидробака выше всасывающей линии насоса;
- применение гидробаков с давлением выше атмосферного;
- установка дополнительной системы подпитки;
- регулирование температуры (вязкости) рабочей жидкости.
Данные мероприятия не исключают, а дополняют друг друга и могут быть применены одновременно. Однако наиболее простым является оптимизация длины и диаметра всасывающего трубопровода. Экспериментальными исследованиями установлено, что для исключения кавитации необходимо иметь давление в конце всасывающего трубопровода (всасывающей камере насоса) 0,07 МПа для аксиально-поршневых насосов.
3.4 Выбор регулирующей аппаратуры и вспомогательного оборудования
- выбираем гидрораспределитель моноблочный Р-160 с номинальным давлением 16 МПа, условным проходом 25 мм, номинальным расходом 160 л/мин, потери давления в гидрораспределителе 0,4 МПа.
- выбираем гидроклапан-регулятор 94030 с условным проходом 25 мм и максимальным давлением 16 МПа, клапан настраиваем на номинальное давление 13 МПа.
- выбираем клапан обратный управляемый с условным проходом 25 мм, и максимальным давлением 20 МПа.
- выбираем фильтр 1.1.40-25 с условным проходом 40 мм, номинальным расходом 160 л/мин (для аксиально-поршневых гидромоторов номинальный расход фильтров должен в 1,5 раза превышать суммарный расход насосов), тонкостью фильтрации 25 мкм, номинальное давление 0,63 МПа, давление открытия переливного клапана 0,35 МПа, устанавливаем его на сливной магистрали.
- выбираем гидробак: для кранов предварительная вместимость бака выбирается как:
Принимаем
где - суммарная минутная подача насоса.
Выбираем номинальную емкость бака из стандартного ряда по ГОСТ 12448-80: 160 литров. Принимаем форму бака - параллелепипед, с площадью теплоотдачи:
где - вместимость гидробака,
3.5 Расчет гидравлических потерь в магистралях
Расчет гидравлических потерь необходим для уточнения необходимого давления, развиваемого насосом, определения КПД гидропривода и уточнения типоразмера гидродвигателя. Гидросистема считается оптимально спроектированной, если потери давления не превышают 6% от номинального давления в гидросистеме для машин обычного климатического исполнения. Для машин северного исполнения потери давления в зимнее время не должны превышать 12%, а в период разогрева - 20%.
Потери давления в гидросистеме зависят от длины, диаметра и формы трубопроводов, скорости течения и вязкости рабочей жидкости и применяемого гидрооборудования.
Гидравлические потери рассчитываются отдельно для всасывающего, напорного и сливного трубопроводов.
Общая величина потерь давления в напорной и сливной магистрали при заданной температуре t:
Длины напорного и сливного трубопроводов соответственно равны 8 и 6 (м).
Расчет гидравлических потерь в напорной магистрали
Произведем расчет потерь в напорной магистрали при температуре рабочей жидкости: :
Значение Re для течения жидкости со скоростью рабочей жидкости вязкостью по трубопроводу круглого сечения диаметром d определяется по формуле (условно принимаем, что по всей длине магистрали сечение одинаковое, т.е. ):
(Движение рабочей жидкости происходит в ламинарном режиме).
где - кинематическая вязкость жидкости выраженная в , определяемая по графику в зависимости от температуры . При
Для резиновых шлангов и рукавов высокого давления при ламинарном режиме коэффициент трения жидкости рассчитывается по формуле:
В случае турбулентного режима формула имеет вид (Re):
Потери давления в напорной магистрали определяются как сумма потерь давления по длине , потерь давления на местных сопротивлениях и потерь давления в гидрооборудовании:
Потери давления на прямолинейных (или близких к прямолинейным) участках трубопроводов определяются по формуле Дарси-Вейсбаха, Па:
,
где п - количество участков напорного трубопровода с различными диаметрами (в нашем случае n=1); - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; - плотность рабочей жидкости, кг/м3; - длина напорного трубопровода, м; d - диаметр напорного трубопровода, м; - скорость потока рабочей жидкости в трубопроводе, м/с.
Плотность рабочей жидкости определяется для конкретной рабочей жидкости с учетом температуры по графику . При
Тогда
Местные потери напора возникают при изменении скорости потока жидкости и (или) его направления, Па:
,
где т - количество местных сопротивлений; - коэффициенту j-го местного сопротивления; - поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери (берется из зависимости ).
При
Расчет местных сопротивлений:
- штуцера - 12 шт.
- повороты - 12 шт.
- тройники - 2 шт.
Потери давления в гидрооборудовании:
распределитель - потери давления в 0,4 МПа.
клапан обратный управляемый - потери давления 0,05 МПа
Таким образом, поучаем потери давления в напорной магистрали:
Потери давления в сливной магистрали рассчитываются аналогичным способом:
Режим движения также носит ламинарный характер, значит, коэффициент трения жидкости рассчитывается по формуле:
Расчет местных сопротивлений:
- штуцера - 5 шт.
- повороты - 5 шт.
- тройники - 4 шт.
- вход в бак - 1 шт.
При
Потери давления в гидрооборудовании:
фильтр - потери давления в 0,3 МПа.
Таким образом, поучаем потери давления в сливной магистрали:
Аналогично рассчитываем потери давления в напорной и сливной магистралях при температурах рабочей жидкости , в случае, если число , то коэффициент трения жидкости рассчитывается по формуле:
В итоге получаем результаты:
Таблица № 4 - расчет потерь давления в напорном и сливном трубопроводе
Параметры |
Температура рабочей жидкости |
|||||||
-40 |
-20 |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
||
1300 |
110 |
66 |
19 |
13 |
8 |
6 |
||
895 |
880 |
865 |
850 |
835 |
820 |
805 |
||
Напорный трубопровод |
||||||||
79 |
937 |
1521 |
5422 |
7925 |
12878 |
17171 |
||
1,1356 |
0,0961 |
0,0577 |
0,0369 |
0,0335 |
0,0297 |
0,0276 |
||
115 |
1,6 |
1,3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
10,281 |
0,866 |
0,712 |
0,623 |
0,609 |
0,593 |
0,584 |
||
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
||
Сливной трубопровод |
||||||||
48 |
572 |
954 |
3314 |
4843 |
7871 |
10494 |
||
1,8582 |
0,1572 |
0,0943 |
0,0417 |
0,0379 |
0,0336 |
0,0313 |
||
280 |
1,7 |
1,5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
2,614 |
0,347 |
0,331 |
0,315 |
0,314 |
0,313 |
0,312 |
||
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
||
12,895 |
1,213 |
1,043 |
0,938 |
0,923 |
0,906 |
0,896 |
Произведем расчет гидравлических потерь во всасывающей магистрали:
Производится для определения минимальной температуры бескавитационной работы насоса. Расчет давления в конце всасывающего трубопровода , производится по уравнению Бернулли, Па:
где - атмосферное давление ( = 76О мм рт. ст. = 101325 Па); - плотность рабочей жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; h - высота всасывания, м; - скорость потока рабочей жидкости в трубопроводе, м/с; - суммарный коэффициент местных сопротивлений; b - поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери (берется из зависимости ); - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; l - длина всасывающего трубопровода, м; d- диаметр всасывающего трубопровода, м. В формуле выбирается знак плюс, когда гидробак расположен выше всасывающей линии насоса, и минус для гидробака, расположенного ниже линии всасывания.
Для изучения влияния высоты всасывания h на работу насоса расчет производится для высот всасывания 0,5 м выше осевой линии насоса и 0,5 м ниже.
Произведем расчет потерь во всасывающей магистрали при температуре рабочей жидкости и высоты всасывания h=0,5 м в случае, когда гидробак расположен ниже линии всасывания.
Местные сопротивления: штуцера - 3 шт.;
поворот - 2 шт.;
Длина всасывающей магистрали - 1000 мм
Для определения поправочного коэффициента, учитывающего влияние вязкости жидкости на местные потери, определяем число Re:
Режим движения также носит ламинарный характер, значит, коэффициент трения жидкости рассчитывается по формуле:
В итоге получаем:
Аналогично производим расчет потерь давления во всасывающей магистрали при температурах рабочей жидкости, равной:
После этого рассчитываем потери давления во всасывающей магистрали при уровне гидробака выше уровня насоса, т.е в формуле в этом случае перед вторым слагаемым будет стоять знак минус.
Результаты расчета заносятся в таблицу, по которой строим график (t). На этом графике проводим горизонтальную линию, соответствующую давлению бескавитационной работы насосов: =0,07 МПа для аксиально-поршневого насоса. Пересечение этой линии с кривой (t) определяет минимальную температуру бескавитационной работы на летнем и зимнем масле. В данном случае она равна:
Таблица № 5 - расчет потерь давления во всасывающей магистрали
Температура рабочей жидкости |
||||||||
Параметры |
-40 |
-20 |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
1300 |
110 |
66 |
19 |
13 |
8 |
6 |
||
895 |
880 |
865 |
850 |
835 |
820 |
805 |
||
2,5799 |
0,2183 |
0,1310 |
0,0453 |
0,0412 |
0,0365 |
0,0339 |
||
35 |
412 |
687 |
2387 |
3488 |
5669 |
7558 |
||
300 |
1,9 |
1,7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
-2792 |
94194 |
95294 |
96455 |
96584 |
96716 |
96826 |
||
5987 |
102827 |
103780 |
104794 |
104775 |
104761 |
104723 |
Рисунок № 2 - зависимость потерь давлений во всасывающей магистрали от температуры рабочей жидкости.
3.6 Расчет основных параметров и выбор насоса
Основными параметрами насоса являются номинальное давление pн и номинальный расход Qн.
Рабочее давление насоса определяется при установившемся режиме работы гидродвигателя при температуре рабочей жидкости +40 С0:
;
где - эффективный перепад давления на гидродвигателе, = 10.4.106 Па, - суммарные потери давления в напорной и сливной магистралях, = 0.92.106 Па
полученное значение мало отличается от ранее принятого, поэтому перерасчет номинального давления можно не проводить, оставив
Требуемая производительность насоса определяется с учетом утечек в гидрооборудовании:
;
где - расход, необходимый для обеспечения заданной скорости движения гидродвигателя,= 107 л/мин; - утечки в магистралях и гидрооборудовании (в распределителе), =0,2 л/мин.
;
Наружные утечки в магистралях и гидрооборудовании не учитываются.
По номинальному давлению pн выбирается тип насоса. Номинальное давление насоса должно быть несколько большим или равным pн. Типоразмер насоса (рабочий объем qн) и скорость вращения его вала пн определяется из условия обеспечения требуемого расхода Qн.
Выбираем насос аксиально-поршневой 310…112:
- = 112 см3 - рабочий объем;
- = 1200 об/мин - частота вращения вала;
- = 128 л/мин - номинальный расход;
- = 0,95 - объемный КПД;
- = 0,91 - полный КПД.
-
Определяем номинальную скорость вращения насоса:
Эта скорость близка к действительной скорости вращения насоса.
Мощность, требуемая для привода насоса:
;
где - общий КПД гидронасоса.
;
3.7 Расчет КПД гидропривода
Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет оценить эффективность спроектированной гидросхемы. Для оптимально спроектированной гидросистемы общий (полный) КПД должен находиться в пределах = 0,65…0,75.
Общий КПД гидропривода может быть определен как отношение полезной мощности (снимаемой с рабочего органа ) к мощности, потребляемой насосом :
;
Полезная мощность, в зависимости от характера движения гидродвигателя, определяется для возвратно-поступательного движения (гидроцилиндра), Вт:
;
где М - крутящий момент на валу гидромотора,; - угловая скорость вращения вала гидромотора, рад/с.
;
;
Для исследования влияния температуры рабочей жидкости на КПД гидропривода и определения температурных пределов его использования на различных сортах масла целесообразно рассчитывать общий КПД гидропривода как произведение гидравлического , механического и объемного КПД. Произведение гидравлического и механического КПД представляет собой гидромеханический КПД :
;
Рассчитаем кпд гидропривода при температуре рабочей жидкости, равной :
Гидромеханический КПД гидропривода при заданной температуре t определяется:
;
где - номинальное давление в гидросистеме, =13.106 Па; - суммарные потери давления в напорной и сливной магистрали при данной температуре, МПа; - соответственно гидромеханический КПД насоса и гидродвигателя (= 0,96; = 0,95).
Так как , то объемные КПД гидронасоса и гидромотора рассчитываются по формуле:
где - кинематическая вязкость рабочей жидкости при температуре t, сСт.
Для гидрораспределителей при известных значениях внутренних утечек при номинальном давлении расчет объемного КПД производится по зависимости:
где Qyp - величина внутренних утечек в гидрораспределителе при номинальном давлении, м3/с, но так как нам не известны внутренние утечки в гидрораспределителе при номинальном давлении, то принимаем
Объемный КПД гидропривода рассчитывается из выражения:
где , , - соответственно объемный КПД насоса, распределителя и гидродвигателя.
В итоге получаем полный КПД гидропривода:
По такой же методике вычисляем КПД гидропривода при температуре рабочей жидкости с той лишь разницей, что при
Объемный КПД насоса и мотора равен паспортным данным, т.е.
Таблица №6 -. данные для расчета КПД гидропривода
Параметры |
Температура рабочей жидкости |
|||||||
-40 |
-20 |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
||
1300 |
110 |
66 |
19 |
13 |
8 |
6 |
||
0,007 |
0,827 |
0,839 |
0,846 |
0,847 |
0,848 |
0,849 |
||
0,903 |
0,903 |
0,903 |
0,848 |
0,783 |
0,660 |
0,563 |
||
0,007 |
0,746 |
0,757 |
0,718 |
0,663 |
0,560 |
0,480 |
Рисунок №3 - зависимость общего КПД гидропривода от температуры рабочей жидкости.
3.8 Тепловой расчет гидропривода
Выполняется для проверки теплового режима работы гидропривода, уточнения объема гидробака и определения необходимости установки теплообменников.
При эксплуатации гидросистемы вследствие наличия механического и гидравлического трения (особенно при дросселировании на кромках золотников, дросселей, предохранительных и других клапанов) происходит нагрев рабочей жидкости. При этом увеличиваются внутренние утечки, и уменьшается объемный и общий КПД гидропривода.
Количество тепла, выделяемое в гидроприводе в единицу времени, Вт:
где - общий КПД гидропривода, = 0,66; NH - мощность, потребляемая насосом, NH = 22,5.103 Вт; - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой; - коэффициент использования номинального давления.
При расчете гидропривода автокрана используют тяжелый режим работы, тогда коэффициенты равны: = 0,6; = 0,7
;
Количество отводимого тепла в единицу времени, Вт:
;
где k - коэффициент теплопередачи от масла воздуху через металлические детали гидрооборудования (при свободной циркуляции воздуха у самоходных машин k = 10; F - суммарная площадь теплоизлучающих поверхностей, м2; t - температура рабочей жидкости, °С; t0 - температура окружающего воздуха, °С.
Максимальная установившаяся температура гидропривода:
площадь бака, как мы ее уже высчитывали, равна:
, значит, в гидроприводе необходима установка теплообменника.
Задаваясь по графику максимальной температурой рабочей жидкости, при которой обеспечивается минимально допустимое значение общего КПД гидропривода, определяем требуемую поверхность теплоотдачи для обеспечения заданного теплового режима ():
Суммарная площадь теплоизолирующих поверхностей включает в себя площадь бака , площадь теплоизолирующих поверхностей оборудования гидропривода и площадь теплообменника :
Площадь теплоизолирующих поверхностей оборудования гидропривода вычисляется, как:
где - коэффициент для автокранов равный 2,4.
Т.к. установившаяся температура превышает 70 оС, то необходимо устанавливать теплообменник:
.
Выбираем теплообменник КМ-6-СК-1.01 А с условным проходом 40 мм, поверхностью теплоотдачи 26 , потери давления -1.2 МПа, коэффициент теплоотдачи , количеством отводимого тепла 19.8 кВт, масса 66 кг.
Заключение
В данной курсовой работе была спроектирована гидравлическая система подъёма (опускания) груза крана КС-35713-1, контур рабочего органа телескопирования стрелы. Был подобран гидродвигатель, оборудование и произведён тепловой расчёт.
Список использованных источников
1. Тюремнов И.С., Чабуткин Е.К. Проектирование и расчет гидравлических приводов строительных, дорожных, подъемно-транспортных и коммунальных машин. / Учебное пособие. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004, 49 стр.
2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с., ил.
3. Чабуткин Е. К., Дудин В. М., Марченков В. П. Гидравлические приводы строительных и дорожных машин: Учебное пособие / Яросл. политехн. ин-т. - Ярославль, 191. - 54 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обзор и анализ существующих конструкций кранов-трубоукладчиков на базе тракторов. Расчёт грузоподъемности крана. Схема привода механизма подъёма груза и стрелы, расчёт их конструкции. Расчёт металлоконструкции и нагрузка на ось направляющего блока.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.06.2012Технические характеристики и описание автомобильного крана. Описание работы и проектирование объемного гидропривода его механизмов. Расчет гидравлических потерь в напорной, сливной, всасывающей магистралях. Определение основных параметров и выбор насоса.
курсовая работа [745,6 K], добавлен 20.11.2013Технические характеристики крана. Выбор рабочей жидкости и величины рабочего давления. Расчет основных параметров гидродвигателя и насоса, гидравлических потерь в магистралях. Выбор трубопроводов, регулирующей аппаратуры и вспомогательного оборудования.
курсовая работа [974,2 K], добавлен 20.11.2013Технические характеристики автомобильного крана. Проектирование механизма подъёма груза крана и поворота стрелы. Неповоротная часть (платформа) крана. Устройство гидравлической системы. Анализ дефектов, возникающих на автомобильных кранах, их устранение.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 12.02.2010Конструкция мостового крана. Кинематическая схема механизма передвижения. Режимы работы электрического оборудования крана. Расчёт статической мощности двигателя подъёма. Выбор тормозных устройств, контроллеров, кабелей и троллеев, аппаратов защиты.
курсовая работа [306,2 K], добавлен 03.07.2015Рассмотрение понятия и применения кранов - машин периодического действия, которые используют для подъема и перемещения грузов. Расчет механизма подъема груза, поворота и стрелы из двутавровой балки, опирающейся на верх колонны, поставленной на фундамент.
курсовая работа [631,9 K], добавлен 28.10.2014Поворотный кран-стрела с электроталью. Расчёт механизма подъёма груза и приводной тележки электротали. Кинематическая схема механизма. Выбор каната, крюковой подвески и двигателя. Тип установки барабана для одинарного полиспаста. Механизм поворота крана.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.10.2009Назначение и классификация специализированного подвижного состава - хоппер-дозатора: устройство и работа, особенности применения агрегата. Описание устройства, работы механизмов хоппер-дозатора. Механизмы внутренних крышек. Механизм подъёма и опускания.
реферат [5,1 M], добавлен 26.02.2012Обзор существующих конструкций строительных кранов. Разработка гусеничного крана для погрузочно-разгрузочных, строительно-монтажных работ и вертикального транспортирования груза. Расчет механизма изменения вылета стрелы. Охрана труда по эксплуатации.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.04.2014Расчет механизма подъема груза электрического мостового крана грузоподъемностью Q = 5т для перегрузки массовых грузов: коэффициент полезного действия полиспаста, разрывного усилия в канате при максимальной нагрузке, мощности двигателя механизма подъема.
контрольная работа [60,5 K], добавлен 05.02.2008Процесс подъема крана в шахте лифта. Эксплуатация башенных кранов в соответствии с правилами Госгортехнадзора. Расчёты параметров силового привода крана. Определение длины барабана. Изгибающие моменты, действующие на ось. Выбор типоразмера редуктора.
курсовая работа [553,9 K], добавлен 12.10.2015Назначение и технические характеристики автомобильного крана LTM 11200-9.1 - самоходного стрелового крана с телескопической стрелой, установленного на специальное девятиосное шасси. Габариты и грузоподъемность крана, масса, зоны работы и вылет стрелы.
презентация [13,3 M], добавлен 12.12.2013Классификация экскаваторов по назначению, узлам, механизмам. Область использования гидравлических одноковшовых экскаваторов, процесс их работы и описание гидравлической схемы. Подбор гидроцилиндра средней секции стрелы, расчет на смятие проушин и стержня.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 11.06.2012Обзор конструкции мостового крана, описание отдельных элементов. Кинематические схемы механизмов; технология производственного участка. Расчёты статических нагрузок на механизм подъёма крана. Схема работы релейной системы управления электроприводом.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.02.2015Устройство гидравлического привода рулевого управления Honda CRV, его неисправности и способы их устранения. Операции технического обслуживания и текущего ремонта гидравлического привода. Изменение технического состояния в процессе эксплуатации.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Характеристика технического обслуживания и ремонта автомобилей, строительных и дорожных машин. Описание автомобилей и дорожных машин, работающих на участке. Сущность планово-предупредительной системы повышения работоспособности узлов, агрегатов и систем.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 19.03.2010Предварительные расчеты механизмов подъёма груза и передвижения; выбор двигателя, редуктора, крюковой подвески; установка верхних блоков и барабана. Проверочные расчеты, компонование тележки мостового крана и определение нагрузки на ходовые колеса.
курсовая работа [153,4 K], добавлен 19.04.2012Тепловой расчёт эффективных показателей карбюраторного двигателя ВАЗ 2106. Удельный эффективный расход топлива, среднее давление, КПД. Расчёт элементов системы охлаждения. Целесообразность использования двигателя в качестве привода легковых автомобилей.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 29.05.2009История развития антиблокировочной системы тормозов (ABS), принцип ее работы. Устройство гидравлического привода тормозов с ABS, его характерные неисправности. Основные этапы технического обслуживания и ремонта. Организация рабочего места автослесаря.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 28.01.2013Определение годового объёма работ ремонтного предприятия. Режим работы ремонтного предприятия и фонды времени. Расчёт количества работающих, рабочих мест и оборудования. Определение площадей производственных, складских и административно-бытовых помещений.
курсовая работа [75,5 K], добавлен 05.06.2009