Расчет гидропривода и подбор гидрооборудования экскаватора неполноповоротного ЭО-2621А

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Поволжский государственный технологический университет

Кафедра транспортно-технологических машин

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Транспортно-технологические машины»

Расчет гидропривода и подбор гидрооборудования экскаватора неполноповоротного ЭО-2621А

Выполнил: ст. гр. ЭТМ-21з Кренев Д.Н.

Руководитель: доцент кафедры ТТМ Вдовин С.Л.

Содержание

1. Форма задания на курсовую работу

2. Назначение и состав гидропривода экскаватора

3. Расчет рабочего объема и подбор насосов гидросистемы

3.1 Предварительный выбор типов насосов проводится по марке рабочей жидкости и рабочему давлению в гидросистеме

3.2 Потребляемая мощность насоса гидропривода поступательного движения определяется по формуле

3.3 Число насосов выбирается следующим образом

3.4. Рассчитываем требуемый рабочий объем насосов по эффективной мощности, частоте вращения двигателя машины и номинальному давлению

3.5 Выбирается тип насоса и ближайшее большее к расчетному значение рабочего объема

3.6 Определяем подачу и эффективную мощность выбранных насосов

4. Составление структурной гидравлической схемы машины

5. Выбор гидроаппаратуры

5.1 Выбор гидрораспределителей

5.2 Выбор дросселя с обратным клапаном

5.3 Выбор блоков перепускных и подпиточных клапанов

6. Выбор фильтров гидросистемы

7. Расчет потерь давления в гидросистеме и КПД гидропривода машины

7.1. Выбор диаметра гидролиний

7.2. Расчет потерь давления в напорных, рабочих и сливной гидролиниях

7.3 Расчет потерь давления для жидкости ВМГЗ

7.4 Расчет потерь давления для жидкости МГ-30

7.5 Расчет КПД гидропривода

8. Расчет и подбор гидродвигателей

8.1 Выбор гидроцилиндров

8.2. Выбор гидромоторов поворота платформы

9. Составление принципиальной гидравлической схемы гидросистемы и ее описание

Список литературы

1. Форма задания на курсовую работу

1. Разработать принципиальную гидравлическую схему привода механизмов экскаватора неполноповоротного: стрелы, рукояти, ковша, поворота стрелы:

1.1. Описать принцип действия схемы и назначение ее основных элементов.

1.2. Выполнить расчет гидропривода и подбор гидрооборудования.

2. Данные для расчета:

2.1. Нагрузка на гидродвигателях:

- на гидроцилиндрах стрелы Тс = 8·104 Н;

- на гидроцилиндре рукояти Тр = 4,4·104 Н;

- на гидроцилиндре ковша Тк = 3,6·104 Н;

- на гидродвигателе поворота стрелы Мпов = 97 Н·м.

2.2. Скорость перемещения поршней гидроцилиндров:

- стрелы vс = 0,1 м/с;

- рукояти vр = 0,15 м/с;

- ковша vк = 0,12 м/с.

2.3. Скорость гидродвигателя поворота стрелы: щс = 533 с-1.

2.4. Марка рабочей жидкости: ВМГЗ зимой, МГ-30 летом.

2.5. Длина гидролиний:

- напорной lн = 0,5 м;

- рабочих (каждой линии): привода стрелы lстр. = 1,5 м, привода рукояти lрук.= 2,5 м, привода ковша lков = 4,5 м, поворота стрелы lпов. = 1,5 м;

- сливной lс = 1,5 м;

2.6. Коэффициенты местных сопротивлений:

- напорной гидролинии он = 2;

- рабочих гидролиний (на каждую линию): привода стрелы остр. = 3; привода рукояти орук. = 2; привода ковша оков. = 2; поворота стрелы опов. = 1,5;

- сливной гидролинии ос = 4,1 (с учетом фильтров).

2.7. Температура окружающей среды:

tо = +25єС.

2.8. Прототип машины: экскаватор ЭО-2621А.

3. Примечания:

3.1. Силы нагрузки действуют на гидроцилиндры при выдвижении штоков.

3.2. Ход поршней гидроцилиндров принимаются равными ходу поршней соответствующих гидроцилиндров прототипа.

3.3. Выдвижение штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти и ковша, а также работа поворотного механизма стрелы могут происходить одновременно.

2. Назначение и состав гидропривода экскаватора

Экскаватор с крановой подвеской применяют на погрузке и разгрузке штучных грузов, на укладке трубопроводов и установке столбов. Вилами пользуются при погрузке металлической стружки, органических удобрений, соломы, силоса, а также штучных и других грузов. В передней части трактора устанавливают бульдозерное оборудование, которое используют для засыпки траншей, очистки дорог от снега, сгребания строительного мусора. Его можно применять для работы с грунтами до II категории включительно.

Ковшом обратной лопаты отрывают небольшие котлованы, ямы с отвесными стенками, траншеи для подземных коммуникаций, неглубокие каналы оросительных систем. С помощью ковша прямой лопаты разрабатывают мелкие забои, расположенные выше уровня стоянки машины; производят зачистные работы в котлованах, погрузку сыпучих и мелкокусковых материалов. Ковшом грейфера отрывают колодцы, очищают траншеи и каналы, а также грузят различные материалы и породы. Погрузочный ковш используют для легких зачистных работ и погрузки мусора, снега, зерна и других материалов с малой объемной массой.

Рабочее оборудование монтируют на рамах 8 и 3, крепление которых выполнено таким образом, чтобы разгрузить остов трактора 5. С помощью гидроцилиндра 2 отвал 1 может быть установлен на разной высоте. Кроме основного назначения, отвал выполняет также и роль противовеса. Для повышения устойчивости экскаватора в работе используют выносные опоры 20, которые крепят к раме 8. С помощью двух гидроцилиндров 22 опоры 20 могут быть опущены на грунт или во время движения машины подняты вверх. На раме 8 смонтированы также поворотная колонна 21 и механизм 12 поворота экскава-ционного рабочего оборудования, состоящего из стрелы 18, рукояти 14 и ковша 16. Каждым из этих узлов управляют с помощью одного (стрела и ковш) или двух гидроцилинд-ров (рукоять). Жидкость к гидроцилиндрам 13, 15 и 17 подают под давлением от насосной установки. 7. Запас рабочей жидкости для гидросистемы находится в баке 6. Машиной управляют путем перемещения золотников гидрораспределителей 11. Сиденье 10 машиниста может быть повернуто на 180°. При одном его положении машинист управляет трактором во время передвижения, а при другом -- работой экскаватора. Для удобства обслуживания топливный бак 4 вынесен в переднюю часть трактора [2].

Рисунок 1. - Экскаватор ЭО-2621А.

1 -- отвал бульдозера; гидроцилиндры; 2 -- отвала бульдозера; 13 -- рукояти, 15 -- ковша; 17 -- стрелы; 22 -- опор; 3 -- рама бульдозера; 4 -- топливныи бак; 5 -- трактор; 6 -- бак гидросистемы; 7 -- насосная установка; 8 -- обвязочная рама; 9-- кабина; 10 -- сиденье машиниста; 11 -- гидрораспределитель; 12 -- механизм поворота; 14 -- рукоять; 16 -- ковш; 18 -- стрела; 19 -- соединительные трубопроводы; 20 -- выносная опора; 21 -- поворотная колонна;

3. Расчет рабочего объема и подбор насосов гидросистемы

Выбор насосов гидросистемы осуществляется по потребляемой мощности гидроприводов, зависящей от сил нагрузки и скорости выходных звеньев, а также давления в гидросистеме.

3.1 Предварительный выбор типов насосов проводится по марке рабочей жидкости и рабочему давлению в гидросистеме

В свою очередь, рабочее давление определяется назначением машины. В соответствие с рекомендациями [1, стр. 264] для экскаватора ЭО-2621А выбирается давление 16 МПа. Для этих значений и для марки рабочей жидкости ВМГЗ и МГ-30 предварительно назначается тип насосов - аксиально-поршневые.

Число насосов выбирается из тех соображений, что различные по мощности потоки подключаются к разным насосам; от одного же насоса могут питаться гидроприводы, мощности которых близки по значению.

3.2 Потребляемая мощность насоса гидропривода поступательного движения определяется по формуле

,

где: Т - усилие на выходном звене, Н; v - скорость выдвижения выходного звена, м/с; и - коэффициент запаса по усилию и по скорости, соответственно. учитывает потери давления в гидродвигателях, гидролиниях и гидроаппаратуре, а также потери на трение и действие сил инерции [3]. учитывает объемные потери в гидроприводе. Рекомендуемые значения коэффициентов = 1,1…1,2; = 1,1…1,3.

Потребляемая мощность насоса гидропривода вращательного движения.

,

где М - момент нагрузки на гидродвигателе, Н*м; щ - угловая скорость гидродвигателя, рад/с.

.

.

.

=62558 Вт.

3.3 Число насосов выбирается следующим образом

1) При одновременной работе гидроприводов различные по мощности потоки подключаются к разным насосам; от одного же насоса могут питаться гидроприводы, мощности которых близки по значению. Если полученные по формулам (1 - 5) значения мощностей существенно различаются (более чем на 10% от меньшего значения), для этих гидроприводов назначают отдельные насосы. Для гидроприводов, мощности которых близки по значению (различие ±10%) назначается один общий насос, эффективная мощность которого равна сумме мощностей этих приводов.

Различия полученных значений:

2) Гидроприводы, работающие отдельно от остальных, допускается подключать к одному из насосов, эффективная мощность которого близка к потребляемой мощности этих гидроприводов. К ним относятся гидроприводы выносных опор и блокировки рессор крана.

Так как все значения разнятся, поэтому назначаем отдельные насосы для всех ,, и . Обозначаем насосы, соответственно, Н1, Н2,Н3 и Н4.

3.4 Рассчитываем требуемый рабочий объем насосов по эффективной мощности, частоте вращения двигателя машины и номинальному давлению

Требуемая эффективная мощность насосов Н1, Н2, Н3 и Н4 равна:

Рассчитываем требуемый рабочий объем насосов по эффективной мощности, частоте вращения двигателя машины и номинальному давлению:

где - частота вращения двигателя, об/мин; ' - требуемая эффективная мощность i-го насоса, Вт; - давление в i-м гидроприводе, МПа.

3.5 Выбирается тип насоса и ближайшее большее к расчетному значение рабочего объема

Для давления 16 МПа и марок рабочей жидкости ВМГЗ и МГ-30 назначается тип насосов - аксиально-поршневые насосы. Согласно таблице характеристик [1,стр.167] ближайшими к qн1', qн2' qн4 и qн3', значениями потребляемой мощности обладают насосы: 310.28 (28 ), 310.28 (28 ), 310,12 (11,6 ), 310.160 (160 ).

Если частота вращения приводного двигателя превышает номинальную частоту вращения насоса, привод осуществляют через понижающую передачу.

Частота вращения вала двигателя равна 1750 об/мин. [1,стр.356] что превышает номинальную частоту вращения насоса Н4. Требуемое передаточное отношение редуктора:

Тогда требуемый рабочий объем равен:

Ближайшим является насос марки 310.250 с номинальной частотой вращения 960 об/мин., следовательно, что номинальная частота вращения вала двигателя превышает частоту вращения вала насоса данной марки. Тогда:

Требуемое передаточное отношение редуктора:

Тогда требуемый рабочий объем равен:

Насос с таким рабочим объемом не выпускается. Если значения рабочего объема насоса в результате расчетов оказываются большими, то возможно применение двух и более насосов, устанавливаемых параллельно с номинальной частотой вращения близкой к 1750 об/мин и суммарным рабочим объемом не менее При этом с целью унификации целесообразно использовать один тип насосов. Исходя из выше сказанного выберем насос 310.56 (56 с номинальной частотой вращения 1800 об/мин на схеме Н5 и насос 310.80 ( и номинальной частотой 1500 об/мин параллельно соединенных друг к другу. Так как номинальная частота равна 1500 об/мин то привод осуществляется через редуктор с передаточным отношением:

Тогда параллельно с насосом 310.56 вместо 310.80 подключаем насос с рабочим объемом не менее чем:

Таковым является насос 310.112 с номинальной частотой 1200 об/мин обозначим его на схеме Н4.

Окончательно назначаем следующие типоразмеры насосов:

1) Для привода стрелы назначаем насос 310.28 с вращением напрямую от двигателя, рабочий объем , номинальная частота вращения максимальная частота вращения 3000 об/мин, номинальное давление 20 МПа, номинально потребляемая мощность 18,9 кВт, . Обозначение на схеме Н1.

2) Для привода рукояти назначаем насос 310.28. Обозначаем на схеме Н2.

3) Для привода ковша назначаем насос 310.12 с вращением напрямую от двигателя, рабочий объем , номинальная частота вращения максимальная частота вращения 4000 об/мин, номинальное давление 20 МПа, номинально потребляемая мощность 9,8 кВт, . Обозначение на схеме Н3.

4) Для привода поворота назначаем параллельно соединенные насосы.

310.56 с вращением напрямую от двигателя, рабочий объем , номинальная частота вращения максимальная частота вращения 3000 об/мин, номинальное давление 20 МПа, номинально потребляемая мощность 29,56 кВт, . Обозначение на схеме Н5.

310.112 с вращением через редуктор с передаточным значением , рабочий объем , номинальная частота вращения максимальная частота вращения 2000 об/мин, номинальное давление 20 МПа, номинально потребляемая мощность 47,3 кВт, . Обозначение на схеме Н4.

3.6 Определяем подачу и эффективную мощность выбранных насосов

Подача насоса, приводимого через редуктор, л/мин:

Где: - число параллельно соединенных насосов одного типоразмера.

Подача насоса, приводимого от двигателя напрямую:

Эффективная мощность насоса, Вт:

Где: - давление на выходе насоса, Па.

1) Насос привода стрелы:

2) Насос привода рукояти:

3) Насос привода ковша:

4) Насосы привода поворота:

4. Составление структурной гидравлической схемы машины

Подъем и опускание стрелы осуществляется двуполостным одноштоковым гидроцилиндром Ц1. Ковш приводится в движение двухполосным гидроцилиндром Ц4;. Рукоять приводится в движение двумя двуполостными одноштоковыми гидроцилиндрами Ц2 и Ц3. Для приведения механизма поворота установлен гидромотор М1.

Рисунок 2 - Пример структурной гидравлической схемы одноковшового экскаватора

гидравлический привод экскаватор

Н1,Н2- насос 310.28; Н3- насос 310.12; Н4- насос 310.112; Н5- насос 310.56 Ц1 - гидроцилиндр стрелы; Ц2,Ц3 - гидроцилиндры рукояти; Ц4 - гидроцилиндр ковша; М1- гидромотор поворота стрелы; отвала; БПК1, БПК2, БПК3 - блоки предохранительных клапанов; БПК4 - блок предохранительного и подпиточного клапана; Др1 - дроссель с обратным клапаном; Ф - фильтр; Б - гидробак;

Гидроцилиндр Ц1 стрелы подключаем к насосу Н1 посредством распределителя Р1 содержащую золотник Р1,2 напорную Р1,1 и сливную Р1,3 секции.

Сдвоенные гидроцилиндры Ц3, Ц2 рукояти подключаем к насосу Н2 посредством распределителя Р2, содержащего золотники Р2.2, напорную Р2.1 и сливную Р2.3 секции.

Гидроцилиндр Ц4 ковша подключаем к насосу Н3 посредством распределителя Р3 содержащую золотник Р3,2 напорную Р3,1 и сливную Р3,3 секции.

Гидромотор поворотной колонки М1 подключаем к насосам Н4 и Н5 посредством распределителя Р4 содержащего золотник Р4,2 распределитель с напорной Р4,1 и сливной Р4,3 секциями.

5. Выбор гидроаппаратуры

5.1 Выбор гидрораспределителей

В соответствии с предварительно составленной гидравлической структурной схемой выбираем 4 секционных распределителя. Для гидропривода стрелы с давлением 16 МПа назначаем секционный распределитель, состоящий из 1 рабочей секции 01, напорной секцией 20 и сливной секции 30. Для расхода, равного подаче насосов Н1 ( л/мин), назначаем распределитель Р-20 с условным проходом 20 мм, номинальным расходом 100 л/мин, номинальным давлением 20 МПа и максимальным числом рабочих секций 8 [1, стр. 211 - 214, 216 - 219].

Для гидроприводов рукояти с давлением 16 МПа назначаем секционный распределитель, состоящий из 1 рабочей секции 01, напорной секцией 20 и сливной секцией 30. Для расхода, равного подаче насосов Н2 (46,55 л/мин), назначаем распределитель Р-20 с условным проходом 20 мм, номинальным расходом 100 л/мин, номинальным давлением 20 МПа и максимальным числом рабочих секций 8.

Для гидропривода ковша с давлением 16 МПа назначаем секционный распределитель, состоящий из 1 рабочей секции 01, напорной секцией 20 и сливной секцией 30. Для расхода, равного подаче насосов Н3 (19,28 л/мин), назначаем распределитель Р-20 с условным проходом 20 мм, номинальным расходом 100 л/мин, номинальным давлением 20 МПа и максимальным числом рабочих секций 8.

Для гидромотора поворота платформ с давлением 16 МПа назначаем секционный распределитель, состоящий из 1 рабочей секции 05, напорной секцией 20 и сливной секцией 30. Для расхода, равного подаче насосов Н4 и Н5 (252,92 л/мин), назначаем распределитель Р-32 с условным проходом 32 мм, номинальным расходом 320 л/мин, номинальным давлением 25 МПа и максимальным числом рабочих секций 8

5.2 Выбор дросселя с обратным клапаном

Дроссель Др1 с обратным клапаном устанавливается в гидроприводе стрелы Ц1 для предотвращения падения при обрыве. Выбор дросселя с обратным клапаном производится по номинальному расходу и давлению в гидроцилиндра Ц1. Для давления 16 МПа и расхода выбираем дроссель с обратным клапаном 62600 с номинальным расходом 63 л/мин, максимальным расходом 100 л/мин и номинальным давлением 16 МПа.

5.3 Выбор блоков перепускных и подпиточных клапанов

Блок перепускного и подпиточного (обратно-предохранительного) клапана предназначен для защиты гидромотора поворота платформы от недопустимого повышения давления и кавитации при движении по инерции. Для расхода равного и номинального давления 20 МПа выбираем блок клапанов 63800 с номинальным расходом 320 л/мин и диапазоном давлений 5…32 МПа

6. Выбор фильтров гидросистемы

Фильтр установлен в общей сливной магистрали. В связи с этим выбираем фильтр по суммарной подаче насосов Н1 - Н5.

Расход потока жидкости, проходящей через фильтр, равен:

По техническим характеристикам [1, таб.64, стр.252] выбираем 1 сливной фильтр 1.1.32-25И с предохранительным клапаном, суммарным номинальным расходом 400 л/мин, номинальным давлением 0,63 МПа, номинальным перепадом давлений 0,08 МПа.

7. Расчет потерь давления в гидросистеме и КПД гидропривода машины

7.1 Выбор диаметра гидролиний

Внутренний диаметр гидролиний (рукавов и трубопроводов) рассчитывается по значениям расхода и допустимой скорости жидкости.

Допустимые значения скорости потока в гидролиниях [1, стр. 272]:

- в напорной и рабочих: 3,6-4 м/с;

- в сливной: 1,4-2 м/с;

- во всасывающей: 0,8-1 м/с.

Внутренние диаметры гидролиний, м, определяются по формуле:

Для учебного проектирования рассчитываются диаметры напорных и рабочих гидролиний с наибольшим расходом. Диаметр всасывающих гидролиний рассчитывается для насоса с наибольшей подачей. Диаметр общей сливной гидролинии определяется по суммарной подаче всех насосов гидросистемы.

По расчетным значениям диаметров выбираются стандартные диаметры условного прохода гидролиний [1, стр. 38, табл. 16].

По выбранным значениям условного прохода уточняется скорость жидкости в гидролиниях:

Исходя из выше сказанного найдем:

Расчетный диаметр напорных и рабочих гидролиний:

Расчетный диаметр всасывающих гидролиний:

Расчетный диаметр сливных гидролиний:

По стандартному ряду [1, стр. 38, табл. 16] выбираем диаметры условного прохода гидролиний:

- напорных и рабочих

- сливных

- во всасывающей

Уточняем скорость жидкости в гидролиниях:

7.2 Расчет потерь давления в напорных, рабочих и сливной гидролиниях

Путевые потери определяются по формуле:

Местные потери рассчитываются по формуле:

Коэффициенты , и зависят от режима течения жидкости и значения числа Рейнольдса, определяемого по формуле:

где - кинематическая вязкость рабочей жидкости, /с.

Если Re?2300, то течение ламинарное;

Для ламинарного режима коэффициенты трения определяются по формуле:

Если Re>2300 - турбулентное.

Для турбулентного режима:

7.3 Расчет потерь давления для жидкости ВМГЗ

Согласно диаграмме [1, стр. 137, рис. 41] кинематическая вязкость рабочей жидкости ВМГЗ при +25°С равна: =24·/с.. Плотность жидкости ВМГЗ согласно диаграмме [1, стр. 135, рис. 40] при +25°С равна: с=845кг/м

Число Рейнольдса для потоков в гидролиниях равно:

- в напорной и рабочих:

- в сливной:

Значения Re соответствуют турбулентному течению жидкости. Для этого режима коэффициенты трения определяем по формулам:

;

;

Полученные значения лн, лраб, лсл подставляем в формулу:

При турбулентном режиме поправочный коэффициент считается равным 1. Тогда

Выбранные поправочные коэффициенты b и коэффициенты местных сопротивлений подставляем в формулу:



Суммарные потери давления равны:

Результаты расчета заносим в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты расчета потерь давления для масла ВМГЗ при +25°С

Параметр
Единица измер.-я			-	-	-	-	-	-	-	-	-	МПа.	МПа.	МПа.
Значение	24	845							1	1	1	0,0685	0,0498	0,1184

7.4 Расчет потерь давления для жидкости МГ-30

Согласно диаграмме [1, стр. 137, рис. 41] кинематическая вязкость рабочей жидкости МГ-30 при +25°С равна: =90·/с.. Плотность жидкости МГ-30 согласно диаграмме [1, стр. 135, рис. 40] при +25°С равна: с=870 кг/м

Число Рейнольдса для потоков в гидролиниях равно:

- в напорной и рабочих:

- в сливной:

Значения Re соответствуют ламинарному течению жидкости. Для этого режима коэффициенты трения определяем по формулам:

;

Полученные значения лн, лраб, лсл подставляем в формулу:

При турбулентном режиме поправочный коэффициент считается равным 1. Тогда

Выбранные поправочные коэффициенты b и коэффициенты местных сопротивлений подставляем в формулу:

Суммарные потери давления равны:

Результаты расчета заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты расчета потерь давления для масла МГ-30 при +25°С

Параметр
Единица измер.-я			-	-	-	-	-	-	-	-	-	МПа.	МПа.	МПа.
Значение	90	870							1,5	1,5	1,75	0,0911	0,0786	0,1696

7.5 Расчет КПД гидропривода

КПД определяется для гидропривода с наибольшей протяженностью гидролиний или наибольшим расходом. В данном случае таковым является гидропривод ковша. Общий КПД рассчитываем произведением гидравлического, механического и объёмного КПД. В свою очередь, гидромеханический КПД гидропривода рассчитываем, как произведение механического КПД распределителя и гидроцилиндра, гидравлического КПД гидропривода и гидромеханического КПД насоса:

Гидравлический КПД определяется по наибольшим суммарным потерям давления(в данном случае для масла МГ-30):

Механический КПД гидропривода определяется произведением механических (гидромеханических) КПД всех последовательно соединенных элементов гидропривода:

- механический КПД гидроцилиндра ( гидромеханическому КПД гидроцилиндра принимаемого равным 0,92-0,98)

- механический КПД распределителя принимаемого рамным 1 (т.к механические потери в распределителях весьма малы, и их при расчетах не учитывают)

- механический КПД насоса.

Объемный КПД так же рассчитываем для гидропривода с наибольшей протяженностью гидролиний:

Значения объемного КПД распределителя и гидроцилиндра принимаем равными 1, поскольку утечки в гидроаппаратуре и гидроцилиндрах намного меньше потерь в насосах и при расчетах ими можно пренебречь.

- объемный КПД

Гидромеханический КПД гидропривода:

Общий КПД гидропривода:

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты расчета КПД гидропривода при +25°С

КПД	Механический	Гидравлический	Объемный	Гидромеханический	Общий
Значения	0,89	0,99	0,96	0,84	0,81

8. Расчет и подбор гидродвигателей

8.1 Выбор гидроцилиндров

Гидроцилиндром называется объемный гидродвигатель, в котором выходное звено (шток, плунжер или корпус) совершает ограниченное возвратно-поступательное движение.

Выбор размеров гидроцилиндров - диаметра гильз цилиндров и штоков, - производится по трем критериям:

1) коэффициенту мультипликации (отношению площади поршня к площади в штоковой площади). Если рабочий ход происходит при подаче жидкости в поршневую полость, выбираем гидроцилиндры с увеличенным штоком, обладающим большей устойчивостью. В этом случае коэффициент мультипликации ш принимается ш = 1,65. [1, стр. 190].

2) усилию на штоке и давлению в гидроприводе;

3) по скорости выдвижения штока и расходу жидкости в гидроприводе [3].

по структурной схеме на рисунке 2 при рабочем ходе поршневые полости гидроцилиндров Ц1 - Ц6 подключаются к соответствующим насосам Н1, Н2, Н3, Н4-Н5. При рабочем ходе штоки гидроцилиндров выдвигаются (то есть жидкость подается в поршневую полость), следовательно, выбираем значение шс = шр = шк= шпов = 1,65.

Требуемая по усилию площадь поршня полости гидроцилиндра Ц1 стрелы, .

Требуемая по скорости площадь поршня гидроцилиндра Ц1 стрелы, .

Среднее значение площади поршня гидроцилиндра Ц1 стрелы, .

Расчетный диаметр гильзы гидроцилиндра Ц1:

По техническим характеристикам [1, стр. 195, табл. 36] выбираем диаметр гильзы гидроцилиндра Ц1 = 100 мм; диаметр штока гидроцилиндра Ц1 выбираем = 60 мм; эффективные площади: =0,00785 , =0,00476 .

Требуемая по усилию площадь сдвоенных поршней полости гидроцилиндров Ц2 и Ц3 рукояти, .

Требуемая по скорости площадь сдвоенных поршней гидроцилиндров Ц2 и Ц3 рукояти, .

Среднее значение площади сдвоенных поршней гидроцилиндров Ц2 и Ц3 рукояти, .

Расчетный диаметр гильзы гидроцилиндров Ц2 и Ц3:

По техническим характеристикам [1, стр. 195, табл. 36] выбираем диаметр гильзы сдвоенных гидроцилиндров Ц2 и Ц3 = 80 мм; диаметр штока гидроцилиндров Ц2 - Ц3 выбираем = 50 мм; эффективные площади: =0,0050 , =0,00303 .

Требуемая по усилию площадь поршня полости гидроцилиндра Ц4 ковша, .

Требуемая по скорости площадь поршня гидроцилиндра Ц4 ковша, .

Среднее значение площади поршня гидроцилиндра Ц4 ковша, .

Расчетный диаметр гильзы гидроцилиндра Ц4:

По техническим характеристикам [1, стр. 195, табл. 36] выбираем диаметр гильзы гидроцилиндра Ц4 = 100 мм; диаметр штока гидроцилиндра Ц4 выбираем = 60 мм; эффективные площади: =0,00785 , =0,00476 .

8.2 Выбор гидромоторов поворота платформы

Выбор гидромоторов производим по требуемому крутящему моменту и угловой скорости.

Требуемый по крутящему моменту рабочий объем гидромотора:

Требуемый по угловой скорости рабочий объем гидромотора:

Среднее значение расчетного рабочего объема:

По каталогу [4] выбираем гидромотор поворота платформы A2FM45,6 Bosch-Rexroth с рабочим объемом 45,6 , номинальным давлением 40 МПа, номинальным крутящим моментом 290 Н·м,

Поскольку номинальное давление в гидроприводах 16 МПа меньше номинального давления гидромоторов (40 МПа), проверяем развиваемый ими крутящий момент:

Крутящий момент не превышает заданное значение 100·(-97)/97=0,61% у гидромотора поворота платформы.

9. Составление принципиальной гидравлической схемы гидросистемы и ее описание

Принципиальная гидравлическая схема экскаватора одноковшового составляется на основе структурной схемы, в которой упрощенные обозначения элементов заменяются подробными схемами, отражающими их состав и принцип действия. Составленная схема приведена на рисунке 3.

Насос Н4 приводится в действие от двигателя трактора через редуктор с передаточным отношением насосы Н1, Н2, Н3, Н5 действуют без понижения от двигателя. Гидроцилиндр Ц1 стрелы приводится в движение от отдельно подключенного насоса Н1 через распределитель Р1. Гидроцилиндры Ц2 и Ц3 рукояти сдвоенные питаются от отдельно подключенного насоса Н2 через односекционный распределитель Р2. Гидроцилиндр Ц4 ковша питаются от отдельно подключенного насоса Н3 через односекционный распределитель Р3. Гидромотор поворота М1 подключен к параллельно соединенным насосам Н4 и Н5 через односекционный распределитель Р4. Напорные секции Р1.1, Р2.1, Р3.1, Р4.1 снабжены предохранительными клапанами, настроенными на давление 16 МПа. Обратные клапаны в напорных секциях предотвращают слив жидкости из гидросистемы в гидробак Б через насосы при выключенном двигателе.

Рабочие секции Р1.2, Р2.2, Р3.2, и Р4.2 и содержат трехпозиционные 7-линейные золотники с ручным управлением и пружинным центрированием. Секции Р1.2, Р2.2, Р3.2 дополнительно снабжены блоками предохранительных клапанов, служащих для защиты гидроцилиндров Ц1, Ц2, Ц3 и Ц4 и их рабочих гидролиний от перегрузок при переводе золотников в нейтральную позицию. Аналогичную функцию выполняют блок перепускного и предохранительного клапана БОПК4, установленный перед гидромотором М1 поворота платформы. Помимо защиты М1 и его рабочих гидролиний от инерционных перегрузок, БОПК4 также предотвращают кавитацию в напорных полостях гидромотора в случае, если требуемый их расход превысит подачу насосов Н4 и Н5.

Рисунок 3 - Схема гидравлическая принципиальная экскаватора одноковшового

Н1,Н2- насос 310.28; Н3- насос 310.12; Н4- насос 310.112; Н5- насос 310.56 Р1 - распределитель Р-20; Р1.1 - напорная секция; Р1.2 - рабочая секция; Р1.3 - сливная секция; Р2 - распределитель Р-20; Р2.1 - напорная секция; Р2.2 - рабочая секция; Р2.3 - сливная секция; Р3 - распределитель Р-20; Р3.1 - напорная секция; Р3.2 - рабочая секция; Р3.3 - сливная секция; Р4 - распределитель Р-32; Р4.1 - напорная секция; Р4.2 - рабочая секция; Р4.3 - сливная секция; Ц1 - гидроцилиндр стрелы 100х60; Ц2,Ц3 - гидроцилиндры рукояти 80х50; Ц4 - гидроцилиндр ковша 100х60; М1- гидромотор поворота стрелы A2FM45,6 Bosch-Rexroth; БПК1, БПК2, БПК3 - блоки предохранительных клапанов 63600; БПК4 - блок предохранительного и припускного клапана 63800; Др1 - дроссель с обратным клапаном 62600; Ф - фильтр 1.1.32-25И; Б - гидробак;

Для уменьшения скорости опускания стрелы и избежание падения при разрушении гидролинии служит дроссель Др1 с обратным клапаном, установленный в поршневой полости гидроцилиндра Ц1 подъема и опускания стрелы.

Гидросистема экскаватора одноковшового работает следующим образом.

От насосов Н1, Н2, Н3, Н4, Н5 рабочая жидкость поступает к распределителям Р1, Р2, Р3, Р4 которые управляют гидроцилиндрами рабочего оборудования экскаватора. В напорной секции распределителей вмонтированы предохранительные (первичные) и обратные клапаны. Предохранительные клапаны служат для предотвращения перегрузок в напорных линиях, обратные - для исключения противотока жидкости от гидроцилиндров к насосам в период приключения золотника. В поршневых и штоковых линиях гидроцилиндров установлены коробки предохранительных клапанов для избежание динамических перегрузок и кавитационных режимов гидроцилиндров. В исходном состоянии поток жидкости перетекает по разгрузочным (переливным) каналам распределителей через фильтр Ф1 в гидробак Б. При перемещении золотника секции Р1.2 вниз переливной канал перекрывается, и жидкость от насосов Н1 через обратный клапан секции Р1.1 и каналы золотника подается по левой рабочей гидролинии через блок предохранительных клапанов в поршневую полость гидроцилиндра Ц1. Происходит выдвижение штока и подъем стрелы экскаватора. Из штоковой полости Ц1 жидкость по правой рабочей гидролинии проходит в каналы золотника Р1.2 и далее через нижний сливной канал секций Р1.3 - в сливную гидролинию.

Управляемые обратные клапаны обеспечивают свободную подачу жидкости в поршневые полости гидроцилиндров выносных опор и запирают слив жидкости, когда внешние нагрузки передаются от опор на штоки, чем также достигается устойчивость экскаватора при работе. При подъеме опор жидкость подается в штоковые полости гидроцилиндров. Одновременно иглы клапанов открывают свободный слив жидкости из поршневых полостей.

Список литературы

1. Каверзин, С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: учеб. пособие / С.В. Каверзин. - Красноярск: ПИК «Офсет», 1997. - 384 с.

2. ЭКСКАВАТОР ОДНОКОВШОВЫЙ ЭО-2621/ЭО-2626 на базе трактора МТЗ-82, Техническое описание и инструкция по эксплуатации ТО

3.. Галдин, Н.С. Гидравлические машины, объемный гидропривод: учебное пособие / Н.С. Галдин. - Омск: СибАДИ, 2009. - 272 с.

4. Нерегулируемые аксиально-поршневые гидромоторы Bosch-Rexroth серия A2FM // Официальный сайт компании OOO «Bosch Rexroth»

5. Лепсшкин А. В. Гидравлические и пневматические системы: Учебник для сред. проф. образования / А.В.Лепешкин, А.А.Михайлин; Под ред. Ю. А. Беленкова. -- М.: Издательский центр «Академия», 2004. -- 336с.

Размещено на Allbest.ru

...