Гідравлічна схема гусеничного екскаватора із зворотною лопатою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гідравлічна схема гусеничного екскаватора із зворотною лопатою

Вступ

Гідравлічним приводом (гідроприводом) називається пристрій для надавання руху механізмам і машинам, складений з приводного двигуна, гідропередачі, пристроїв керування, додаткових і допоміжних пристроїв.

Вони застосовується у гірничих і прохідницьких машинах - гідроприводи механізмів подачі вугільних і прохідницьких комбайнів, механізованих кріплень (гідростійки і гідродомкрати);

- на судах -гідроприводи рулів, палубних лебідок і інших механізмів;

- у будівельних і дорожніх машинах (екскаваторах, грейдерах, скреперах, кранах і т. д.) - гідроприводи підйому і переміщення вантажу і грунту;

- у транспортних машинах (автомобілях, потужних самоскидах, тягачах) - гідроприводи рульових механізмів, механізмів керування швидкостями руху (гідромуфти і гідротрансформатори), перекидання кузова,

- у тракторах, збиральних комбайнах, меліоративних машинах і сільськогосподарських агрегатах - гідроприводи керування, силових трансмісій, навісних агрегатів,

Кожний із елементів гідропривода виконує певні функції. Приводний двигун є вхідною ланкою гідропривода і джерелом механічної енергії. Тип приводного двигуна характеризує гідропривод, наприклад, електро-гідропривод, дизель-гідропривод і т.д.

Гідропередача є основою гідропривода і призначена для передачі механічної енергії від приводного двигуна до виконавчого механізму за допомогою рідини. Гідропередача складається з двох гідравлічних машин насоса і гідродвигуна, зєднаних між собою гідромагістраллю (гідролінією) по якій проходить рідина в процесі роботи гідропривода, і виконує функції перетворювача енергії. Насос служить для створення потоку рідини, тобто перетворення механічної енергії приводного двигуна в енергію гідравлічну, а гідродвигун - дія перетворення енергії потоку рідини в енергію руху вихідної ланки гідропередачі (механічну енергію)

У залежності від виду механічної енергії розрізняють об'ємні і динамічні гідропередачі.

У об'ємній гідропередачі енергія від одної ланки до іншої передається за рахунок гідростатичного тиску при відносно малому значенні кінетичної енергії і геометричного напору, тому зв'язок між механічними ланками або з'єднаннями здійснюється за допомогою геометрично ізольованого об'єму робочої рідини, що і визначило назву гіддропередачі. Кінематика таких пере дач практично не залежить від навантаження, тому її швидкісні і силові параметри можуть розглядатися окремо Гідроприводи з об'ємною гідропередачєю називаються об'ємними.

Вибір робочого тиску

Номінальний тиск вибирається виходячи з номенклатури і технічних характеристик гідроустаткування, головним чином гідронасосів (ГН) і гідромоторів (ГМ). Значення тисків, що рекомендуються: .

Вибираємо для одноковшевого екскаватора

.

Перепад тиску на гідродвигуні приймають на 10...20% менше номінального (для обліку втрат).

Розрахунок та вибір гідроциліндрів

При подачі рідини в поршневу порожнину діаметр поршня дорівнює:

де - зусилля на штоку поршня, Н;

- гідромеханічний ККД гідроциліндра,

-перепад тиску на гідродвигуні,МПа;

,

Приймаємо ГЦ стріли:

діаметр циліндра. ....... 180мм;

діаметр штока..............160мм;

хід штока......................1400мм.

Приймаємо ГЦ рукояті:

діаметр циліндра........ 160мм;

діаметр штока..............100мм;

хід штока......................1400мм.

Приймаємо ГЦ ковша:

діаметр циліндра........ 140мм;

діаметр штока..............90мм;

хід штока......................1400м.

Розрахунок та вибір гідромоторів

Вибір гідромотора поворотної платформи екскаватора

По кутовому прискоренню і моменту інерції визначається обертаючий момент, необхідний для повороту:

де - момент інерції, кгм 2,

- кутове прискорення, рад/с 2;

Обертальний момент, приведений до вала гідромотора (ГМ)

,

де - передавальне відношення механізму повороту;

,

де - частота обертання вала ГМ, приймаємо усереднене значення з каталогу

;

- частота обертання поворотної платформи;

- ККД механізму повороту, ;

,

Вибір гідромотора проводимо за робочим об`ємом:

,

де - гідромеханічний ККД ГМ, ;

.

З каталогу вибираємо аксіально-поршневий регульований гідромотор типорозміру 303.112 з робочим об`ємом від 31 до 112 .

Вибір гідромотора пересування

Максимальне тягове зусилля, яке необхідне для пересування машини, приведене до одного рушія ходового обладнання.

,

де . - динамічний фактор машини;

- вага машини,Н;

nх - число рушіїв ходового обладнання, nx=2 - для гусеничного типу рушія;

.

Потужність, необхідна для пересування машини, визначається за формулою:

,

де V - швидкість пересування машини, м/с

Вибір гідромотора проводимо за робочим об`ємом:

,

де - радіус ведучого колеса (зірочки), м;

- передавальне відношення механізму пересування,

З каталогу вибираємо аксіально-поршневий регульований гідромотор типорозміру 303.112 з робочим об`ємом від 31 до 112 .

Розрахунок витрат гідродвигунів

Для визначення витрат ГМ використовують формулу

,

де - розрахунковий робочий об`єм, м 3;

- витрата гідромотора,;

- робоча частота обертання вала ГМ,с-1

- об`ємний ККД ГМ, .

Витрати ГМ повороту платформи:

;

Витрати ГМ пересування:

;

Для визначення витрат ГЦ використовують формулу

;

де - діаметр поршня циліндра (стандартне значення), м;

- швидкість штока, м/с

- об'ємний ККД ГЦ ;

Витрати на ГЦ стріли:

;

Витрати на ГЦ рукояті:

;

Витрати на ГЦ ковша:

.

Вибір гідронасосів

Основні вимоги при виборі насосів - забезпечення максимальних навантажень і швидкостей ГМ. Основні параметри насоса: робочий об'єм, номінальний тиск, частота обертання приводного вала, подача робочої рідини, діапазон регулювання.

Для розрахунку насоса складаємо компоновочну схему, до якої включаємо всі гідродвигуни, умовно поділяємо їх на групи двигунів, які працюють одночасно. Визначаємо сумарні витрати по кожній групі гідродвигунів і для вибору насоса беремо найбільшу сумарну витрату по групі. Приймаємо, що в гідросистемі буде працювати два однакових насоса.



Рисунок 1. Компоновочна схема

Одночасно може працювати наступне гідрообладнання:

1) гідромотори пересування

;

2) гідромотор повороту платформи і ГЦ стріли

;

3) ГЦ рукояті і ГЦ ковша

.

Таким чином, ми встановили, що усереднена подача двох насосів становить 0,0046 м 3/с. Одного - в два раза менше.

Подачу насоса визначаємо по формулі:

де - мінімальна частота обертання

- робочий об`єм насоса, м 3;

- об`ємний ККД гідронасоса.

Використовуючи основні показники аксіально-поршневих насосів і підставляючи їх в формулу визначення подачі, підбираємо такий насос, щоб його подача була найближчою до розрахункової.

Розрахуємо подачу аксіально-поршневого насосу типорозміру 333.20:

,

його подача максимально відповідає розрахунковій.

Вибір трубопроводів та гідравлічної апаратури

Вибір трубопроводів

Типорозмір будь-якого трубопроводу характеризується діаметром умовного проходу Dу, приблизно рівним внутрішньому діаметру труби d.

При виконанні розрахунків умовний прохід трубопроводу дорівнює:

де Qж - витрата рідини в трубопроводі, що розраховується (за подачею одного насоса),м 3/c;

Vж - швидкість рідини, м/c.

Швидкість плину рідини визначають попередньо в залежності від призначення гідролінії. Для напірної гідролінії при тиску до 32 МПа швидкість дорівнює 4.25...6.8 м/с. Менше значення швидкості приймають для машин північного виконання, для звичайного виконання. Приймаємо швидкість рідини рівну 5 м/с.

Приймаємо діаметр трубопроводу 25 мм у відповідності зі стандартним рядом діаметрів трубопроводів.

Вибір гідроустаткування

Для забезпечення нормальної роботи гідросистеми в різних умовах необхідна наявність додаткового гідроустаткування, такого як зворотні і запобіжні клапани, дроселі, фільтри, гідроакумулятори тощо.

Для розподілу потоку рідини від ГН до ГМ і ГЦ використовуються секційні гідророзподільники. привід гідравлічний двигун

ГР 1:

- напірна секція 20

- секція 05 із блоком запобіжних клапанів для ГМ пересування і ГМ повороту платформи) (2 штуки)

- секція 01 для керування ГЦ ковша

- зливальна секція 30.1, що має 2 зливальних канали.

ГР 2:

- напірна секція 20

- секція 05 із блоком запобіжних клапанів для ГМ пересування

- секції 01 для керування ГЦ стріли, рукояті (2шт.)

- зливальна секція 30

Загальна витрата двох ГН за 1 хвилину дорівнює

.

Для фільтрації мастила з каталогу приймаємо фільтруючий елемент 1.1.40-10

- пропускна здатність............160 л/хв

- тонкість фільтрації..............10 мкм

- номінальний тиск................0,63МПа

- утрати тиску у фільтрі........0.060 МПа

Щоб забезпечити необхідні витрати, беремо два даних фільтра і встановлюємо їх паралельно.

Між гідророзподільниками знаходиться зворотний клапан (пропускає потік від ГН 1 і не пропускає потік від ГН 2) для сумування потоків цих двох ГН і одержання більшої сумарної витрати для більш швидкого руху штоків гідроциліндрів.

Витрата ГН 1 за 1 хвилину складає 127,8 л.

Вибираємо зворотний клапан 61400

- умовний прохід..........32 мм;

- витрата...................250 л/хв;

- перепад тисків.........0.35 МПа.

Для охолодження робочої рідини використовуються теплообмінник.

Вибір гідробака

Ємкість гідробака призначається в 1,5-2 рази більше сумарного внутрішнього об'єму всіх елементів гідросистеми, але не менше 1,5 - 3 хвилинної подачі двох насосів

Перевірочний розрахунок гідроприводу

Фактична частота обертання вала ГМ дорівнює

,

де - фактична подача рідини на даний гідродвигун (гідродвигуни),м 3/с,

V0 - робочий об`єм (розрахунковий) гідромотора, м 3;

- об`ємний ККД гідронасоса.

Перевіримо частоту обертання вала гідромотора повороту платформи і порівняємо з максимальною частотою обертання, наведеною в табличних даних цього ГМ.

,

що менше максимальної частоти (3500об/хв).

Так як ми прийняли, що два гідромотори пересування працюють одночасно від двох гідронасосів, то на один гідромотор подаватиметься рідина від одного ГН,

,

що менше максимальної частоти (2000об/хв).

Визначимо швидкості ГЦ при індивідуальному і комбінованому їх включенні у роботу. Швидкість ГЦ визначається про формулі:

,

де Q - фактична подача рідини на даний гідродвигун, м 3/с,

- об`ємний ККД гідроциліндра,

Dгц - стандартизований діаметр гідроциліндра, м.

При одночасному включенні гідромотора повороту платформи і гідроциліндра стріли швидкість штока буде дорівнювати:

 (м/с)

В цьому випадку подача рідини на гідроциліндр визначається як різниця сумарної подачі двох насосів і кількості рідини, що подається на ГМ повороту платформи.

Для більш швидкого пересування штока ГЦ стріли необхідно йото включати один. У даному випадку включення швидкість штока буде дорівнювати:

(м/с)

При одночасному включенні ГЦ ковша і рукояті швидкість штоків буде дорівнювати:

(м/с)

(м/с)

Для більш швидкого пересування штоків гідроциліндрів необхідно їх включати окремо. У даному випадку швидкість штоків буде дорівнювати:

(м/c)

(м/с)

Вибір приводного двигуна

Потужність привідного двигуна

,

де Pпр - приведена потужність до вала двигуна внутрішнього згорання

,

де Pн 1, Pн 2 - потужність, яка споживається першим та другим насосами відповідно. Так як насоси ми прийняли одинаковими, то Nн 1 = Nн 2.

,

де Pном - номінальний тиск в системі;

Qmax - максимальна подача рідини насосом;

Др - діапазон регулювання передавального механізму, що розташований між двигуном та насосами, приймаємо Др=1;

- повний ККД насоса, = 0,87...0,94.

Вт.

Вт.

р.н - ККД редуктора привода насосів, р.н=0,8...0,9

Вт

Відповідно до розрахункової потужності двигуна з табличних даних вибираємо дизельний двигун ЯМЗ-7601:

Потужність номінальна..............................220 кВт

Номінальна частота обертання...................1900 об/хв

Кількість циліндрів та розташування……8,V

Опис гідросхеми і її робота

Робоча рідина з гідробака подається регульованим аксіально - поршневим насосом через розподільники до гідромоторів і гідроциліндрів. На кожній нагнітальній лінії насоса встановлені запобіжні клапани для захисту від перевантаження.

У першому розподільнику 3 золотники, у другому - 3. Від першого насоса робоча рідина подається до гідророзподільника 1, що керує роботою гідромотора повороту платформи (ГМ 1), одним гідромотором пересування (ГМ 2) і ГЦ ковша(ГЦ 1).

Від другого ГН рідина подається на другий гідророзподільник, що керує роботою другого ГМ пересування (ГМЗ), ГЦ рукояті (ГЦ 2) і стріли (ГЦЗ).

Гідросистема екскаватора дозволяє сполучати одночасно кілька операцій: роботу ковша і рукояті, поворот платформи і роботу стріли.

Робочу рідину в залежності від її температури направляють у гідробак або через два фільтри і теплообмінник, або безпосередньо в бак через два фільтри.

Між гідророзподільниками знаходиться зворотний клапан (пропускає потік від ГН 1 і не пропускає потік від ГН 2) для сумування потоків цих двох ГН і одержання більшої сумарної витрати для більш швидкого руху штоків гідроциліндрів.

Висновок

В курсовій роботі була розроблена гідравлічна схема гусеничного екскаватора із зворотною лопатою.

Розраховане і підібране основне (гідромотори, гідроциліндри, гідронасоси), та допоміжне (трубопроводи, зворотні клапани, фільтри, гідравлічний бак) гідравлічне обладнання.

Був підібраний приводний дизельний двигун ЯМЗ-238А.

Правильність вибору була перевірена у розділі перевірочний розрахунок гідроприводу.

У даному завданні ми розраховували гідромотори і гідроциліндри, підбирали насосні установки і гідроустаткування, провели перевірочний розрахунки з метою підтвердження працездатності машини.

Список літератури

1. Васильченко В.А. Гідравлічне устаткування мобільних машин. Довідник. - М. Машинобудування, 1983.

2. Онищенко А.Г., Рябов М.Н., Гиверц В Л Будівельні машини й устаткування: Навчальний посібник. - Київ.: УМК У, - 1989.

3. Башта Т.М. Гідропривід і гідропневмоавтоматика. -М.: Машинобудування, 1972.

4. Онищенко А.Г., Рябов М.Н., Гиверц В.Л. Строительные машины оборудование. Учебное пособие.- Киев: УМК ВО, 1989.-332 с. (69002.5 О 58 АУ - 68, ЧЗ 1 - 3)

5. Методичні вказівки до виконання курсової роботи та дипломного проектування "Об`ємний гідропривод автомобілів і будівельної техніки" із дисципліни "Гідравліка, гідро- та пневмоприводи" для студентів спеціальностей 6.090200 "Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні,меліоративні машини й обладнання"

Размещено на Allbest.ru

...