Розрахунок гідравлічного підйомника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розрахунок гідравлічного підйомника

1. Призначення гідравлічного підйомника

Гідравлічні підйомники належать до розряду підйомно-оглядового обладнання. Вони використовуються при технічному обслуговуванні та ремонті автомобілів і забезпечують зручний доступ до їх агрегатів та вузлів.

2. Будова та робота гідравлічного підйомника

Будова гідравлічного підйомника пояснюється схемою, зображеною на рис.2. Робоча рідина (масло) з баку 3 подається насосом 4, через триходовий кран 5 до підплунжерного простору. Внаслідок цього плунжер переміщається догори та піднімає автомобіль, що встановлюється на раму 2. Тиск, який створюється насосом, контролюється манометром 6. Якщо він перевищує нормативний, то спрацьовує перепускний клапан 7, через який надмір масла повертається до баку. Така ситуація виникає при максимальному підйомі плунжера або при перевантаженні підйомника. При підйомі триходовий кран встановлюється в положення 1; при опусканні - положення 2. Опускання автомобіля відбувається під дією його ваги, але воно не відбувається доти, поки не відкрити зворотний клапан 8. Цей самий клапан регулює швидкість опускання автомобіля.

Якщо підйомник має декілька плунжерів (стояків), то його конструкція доповнюється механізмом, що забезпечує їх синхронне переміщення. Для забезпечення безпеки в піднятому стані підйомник має відкидний жорсткий стояк, що звичайно кріпиться до його рами.

Далі буде розглянуто методику розрахунку окремих елементів гідравлічного підйомника, яка може також використовуватися при розрахунку гідравлічних виконавчих елементів різноманітного обладнання, що використовується при обслуговуванні і ремонті автомобілів.

Рис. 2. Будова гідравлічного підйомника: 1 - плунжер; 2 - рама; 3 - бак; 4 - насос; 5 - триходовий кран; 6 - манометр; 7 - перепускний клапан; 8 - зворотний регульований клапан

Перш ніж почати розрахунок гідравлічного підйомника, потрібно вибрати деякі вихідні його параметри. Частина з нижче перерахованих вихідних параметрів задана в таблиці 6 (варіант для кожного із студентів задається викладачем), решта - приймається студентом самостійно.

3. Вихідні дані для розрахунку підйомника

3.1 Маса вантажу, що піднімає підйомник

Звичайно маса вантажу М_а визначається масою автомобіля, що обслуговується на цьому підйомнику( модель автомобіля студент приймає за своїм варіантом табл. 6). Наприклад, вважатимемо, що на підйомнику обслуговується автомобіль КамАЗ-5320, маса якого у спорядженому стані становить 7080 кг, причому на передню вісь автомобіля припадає 3320 кг, а на задні осі 3760 кг.

3.2 Кількість стояків підйомника та їх розташування відносно автомобіля

Залежно від кількості стояків m при незмінній вантажопідйомності змінюються розміри плунжера, а головне, стійкість автомобіля на підйомнику. Якщо автомобіль має невелику масу (до 2т) та розміри, то може використовуватися підйомник з одним стояком. Для нашого прикладу число стояків прийнято 2 з розташуванням їх повздовж осі автомобіля (рис.3.). (У звіті студент наводить прийняту ним схему).

Рис.3. Схема розташування стояків підйомника

3.3 Тиск робочої рідини, що діє на плунжер підйомника

Із зростанням тиску Р масла, що діє на плунжер, при незмінній вантажопідйомності можна зменшувати його розміри. 3 іншого боку, зростання тиску потребує більш досконалих матеріалів, а також підвищує вимоги до конструкції та якості виготовлення з'єднань. Як правило в підйомниках такого типу використовується тиск 1... 5 МПа. Для нашого прикладу приймаємо тиск робочої рідини, що дорівнює 1 МПа.

3.4 Висота підйому плунжера (студент приймає за своїм варіантом

Висота підйому плунжера h визначається зручністю доступу до агрегатів та вузлів автомобіля під час його обслуговування та ремонту.

Для сучасних підйомників ця висота становить 1,7...1,8 м. Для прикладу розрахунку візьмемо - 1,8 м.

3.5 Час підйому автомобіля на максимальну висоту

Чим менший час підйому, тим вища продуктивність праці, але одночасно збільшується потрібна потужність приводного двигуна. Час підйому автомобіля на максимальну висоту для підйомників становить 30...120 с. Для нашого прикладу беремо час підйому 60 с. (Варіант для кожного із студентів задається викладачем)

гідравлічний підйомник плунжер насос

Таблиця 6. Завдання до практичної роботи № 2

3.6 Коефіцієнт запасу вантажопідйомності

Необхідність прийняття деякого запасу на вантажопідйомність підйомника зумовлена тим, що можливе збільшення маси моделі автомобіля, який обслуговується, заводом-виготовлювачем, а також внаслідок установлення на нього додаткового обладнання. Крім того, можливий перехід підприємства на обслуговування більш потужних автомобілів. Коефіцієнт запасу вантажопідйомності беруть 1,1...1,3; для нашого прикладу - 1,2.

3.7 Частота обертання привідного двигуна насоса

Частота обертання привідного двигуна насоса складає 500...3000 хв^-1. Для нашого прикладу приймаємо частоту 2500 хв^-1.

4. Розрахунок окремих елементів гідравлічного підйомника

4.1 Номінальна вантажопідйомність одного стояка підйомника

Згідно з прийнятим рішенням в прикладі, що розглядається, підйомник має два стояки. Навантаження від ваги автомобіля, яке припадає на один стояк, розподіляється близько до того, як розподіляється вага автомобіля по його осях. У автомобіля КамАЗ-5320 більша частина маси припадає на задні осі і становить 3760 кг. Доцільно конструкцію і розміри обох стояків приймати однаковими, що значно здешевить підйомник. Вантажопідйомність одного стояка в цьому випадку буде визначатися масою автомобіля, що припадає на задні осі. Розрахункова формула вантажопідйомності одного стояка має такий вигляд, кН:

/4/,

де: - коефіцієнт запасу вантажопідйомності;

- маса автомобіля, що припадає на задні осі, кг (в інших варіантах конструкції підйомника розподіл маси може бути іншим);

- прискорення вільного падіння, м/с².

кН,

4.2 Діаметр плунжера

Якщо відома вантажопідйомність та тиск робочої рідини, то можна визначити необхідну площу плунжера, а через неї - його діаметр. Вантажопідйомність плунжера

/5/,

де: - тиск робочої рідини;

- площа поперечного перерізу плунжера (рис. 4).

Якщо в залежності /5/ площу плунжера визначити через його діаметр:

та вирішити її відносно діаметра, тоді одержимо, м:

/6/,

Коефіцієнт необхідний для переведення тиску, вираженого через МПа, в кПа.

м

Рис.4. Розрахункова схема гідравлічного підйомника

Якщо в результаті розрахунку визначений діаметр плунжера буде більше 0,25 м, то в вихідні дані доцільно внести зміни, що забезпечать зменшення розрахункового діаметра. Цього можна досягти прийнявши більший тиск, що діє на плунжер, або збільшивши кількість стояків підйомника. При внесенні змін в вихідні дані студент не видаляє попередній розрахунок, а продовжує після фрази: „Вносимо зміни в наступні вихідні дані”.

4.3 Продуктивність насоса, що обслуговує гідропідйомник

Продуктивність насоса визначається об'ємом, який звільняють плунжери підйомника при їх переміщеннях з крайнього нижнього положення до крайнього верхнього, та часом, за який це переміщення здійснюється, л/хв.

/7/,

де: - кількість стояків підйомника;

- висота підйому, м;

- час підйому, с.

л/хв.

За відомою продуктивністю можна вибрати конкретну модель насосу. Найчастіше використовують шестеренні насоси. Якщо існуючі насоси не відповідають потрібному, то розраховують його геометричні розміри, а на їх основі розробляють конструкцію насоса.

4.4 Розрахунок геометричних розмірів шестеренного насоса

Схема шестеренного насоса показана на рис. 5. За вказаним напрямом обертання шестерен з нижньої порожнини насоса масло витісняється, а в верхню засмоктується. Реальна продуктивність насоса відрізняється від геометричної завдяки перетіканню масла з областей підвищеного тиску до областей зниженого:

/8/,

де: - об'ємний коефіцієнт подачі; = 0,7...0,82

Таким чином, геометрична продуктивність насоса

л/хв.

Легко показати, що геометрична продуктивність насоса зв'язана з його геометричними розмірами залежністю; л/хв:

/9/,

де: - модуль зуба шестерні, мм;

- число зубів шестерні;

- частота обертання шестерень, хв;

- ширина шестерні або довжина зуба, мм.

Рис.5. Схема шестеренного насоса

Знаючи продуктивність насоса можна з формули /9/ визначити геометричні розміри шестерен. Розміри шестерен визначають з умови, що лінійна швидкість на зубах шестерні не повинна перевищувати 8 м/с. Таке обмеження гарантує відсутність кавітації. Оскільки ми задали частоту обертання шестерні n (2500 хв^-1), то можна визначити максимальний допустимий діаметр (мм), який не можна перевищувати щоб запобігти виникненню кавітації (розрахунок ведемо по початковому колу шестерні d_o).

/10/,

Для нашого прикладу

мм.

Таким чином, для нашого випадку можна прийняти будь-який діаметр початкового кола, який не перевищує 61,1 мм.

Діаметр початкового кола шестерні пов'язаний з числом зубів та модулем зуба:

/11/,

В шестеренних насосах використовуються шестерні з числом зубів 8...15 та модулем 2...4. Приймемо шестерню з числом зубів 15 і модулем 4. Така шестерня матиме діаметр початкового кола 60 см, що відповідає умові м/с.

Таким чином, з формули /9/ невідомим залишається ширина шестерні , яку можна розрахувати, вирішивши рівняння /9/ відносно :

мм./12/,

мм.

Після округлення 57 мм

Вибір модуля, числа зубів та окружної швидкості можна вважати вдалим, якщо знаходиться в межах 0,8...1,5.

Для нашого випадку

Якщо співвідношення знаходиться не в рекомендованих межах, то розрахунок повторюють внісши зміни в , або в частоту обертання шестерні n. При внесенні змін в ці дані студент не видаляє попередній розрахунок, а продовжує після фрази: „Вносимо зміни в наступні прийняті дані”.

4.5 Розрахунок потужності привідного двигуна

Потужність двигуна для приводу насоса можна вирахувати через роботу, що виконує підйомник, та час, за який він цю роботу виконує:

/13/,

де: - механічний коефіцієнт корисної дії всієї системи

(_м = 0,75...0,85).

Результат буде в кіловатах /кВт/, якщо вантажопідйомність в кілоньютонах /кН/:

кВт

Таким чином, для підйому гідропідйомником автомобіля КамАЗ-5320 на висоту 1,8 м за 60 с потрібен двигун потужністю 3,32 кВт.

При виконанні курсового чи дипломного проекту наведений обсяг розрахунків доповнюють розрахунками міцності елементів підйомника.

Размещено на Allbest.ru