Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Новотроицкий филиал

Факультет Металлургических технологий

Кафедра Металлургические технологии и оборудование

Домашнее задание

По дисциплине: «Гидравлические машины и оборудование»

Выполнил:

Бакотин И.Н.

Проверил:

А. В. Нефедов

Новотроицк 2016 г



Содержание

Введение

1. Исходные данные для расчета гидропривода возвратно-поступательного движения

2. Описание принципиальной гидравлической схемы

3. Расчет объемного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

3.2 Выбор насоса

3.3 Определение внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости

3.4 Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости

3.5 Расчет гидроцилиндров

4. Расчет емкости гидробака

Заключение

Список литературы



Введение

Рабочее оборудование большинства бульдозеров и всех скреперов снабжено гидравлическим приводом. Он служит для управления положением элементов рабочего оборудования при выполнении технологических операций.

Рабочая жидкость, применяемая в гидроприводах, должна отвечать ряду требований: мало изменять вязкость и не разлагаться при значительных перепадах, температур, не воздействовать на материалы уплотняющих элементов системы, обладать способностью противостоять пенообразованию. Рабочая жидкость одновременно является смазывающей и антикоррозионной средой для агрегатов и гидролиний системы.



1. Исходные данные для расчета гидропривода возвратно-поступательного движения

Номинальное давление в гидросистеме рном, МПа	20
Усилие на штоке толкающем F, кН	750
Скорость перемещения штока V, м/с	0,01
Длина гидролинии от бака к насосу (всасывающей) lвс, м	0,1
Длина гидролинии от насоса к распределителю (напорной) lнап, м	3
Длина гидролинии от распределителя к ГЦ (исполнительной) lисп, м	3
Длина гидролинии от распределителя к баку (сливной) lсл, м	2
Угольник сверленый, шт	2
Угольник с поворотом 900, шт	5
Штуцер присоединительный, шт	4
Муфта разъемная, шт	2
Колено плавное с поворотом 900, шт	-
Максимальная температура рабочей жидкости tж, 0С	+70
Температура окружающей среды tв, 0С	-30…+30



2. Описание принципиальной гидравлической схемы

На рисунке 1 изображена принципиальная гидравлическая схема подъема (опускания) отвала бульдозера.

Рисунок 1 Принципиальная гидравлическая схема подъема (опускания) отвала бульдозера

В схему входят: Б - гидробак, Т -термометр, Н - насос, Ф - фильтр, ПК - гидроклапан предохранительны1, ГЦ - гидроцилиндр, ГР - гидрораспределитель, ОХ-охладитель .

Принцип действия гидропривода заключается в следующем.

Из гидробака Б рабочая жидкость подается насосом Н в напорную секцию распределителя Р, на пути в которую установлен гидрозамок. Трехпозиционный четырех линейный распределитель с ручным рычажным управлением направляет поток жидкости в гидроцилиндр ГЦ подъема и опускания отвала бульдозера.

На выходе из штоковой и поршневой области гидролинии гидроцилиндра подъема и опускания отвала бульдозера установлен предохранительный клапан ПК с выходом на сливную линию.

При перемещении распределителя вниз по схеме начинает заполняться поршневая полость гидроцилиндра.

При перемещении золотника распределителя вверх по схеме начинает заполняться штоковая полость гидроцилиндра.

Таким образом осуществляется подъем и опускание отвала бульдозера.

Температура рабочей жидкости измеряется датчиком температуры Т, охлаждение производится охладителем ОХ. Очистка рабочей жидкости от механических примесей производится фильтром Ф. В случае повышения давления в линиях подачи рабочей жидкости в полости гидроцилиндра, предусмотрен предохранительный клапан, выводящий жидкость в гидробак.



3. Расчет объемного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

Полезную мощность гидродвигателя возвратно-поступательного действия (гидроцилиндра) Nгдв , кВт, определяют по формуле:

Nгдв=F ·V,

где F - усилие на штоке, кН;

V - скорость движения штока, м/с.

Nгдв =750·0,3=225 кВт

Полезную мощность насоса Nнп , кВт, определяют по формуле:

Nнп= kзу ·kзс ·Nгдв ,

где kзу - коэффициент запаса по усилию, учитывающий гидравлические потери давления в местных сопротивлениях и по длине гидролиний, а также потери мощности на преодоление инерционных сил, сил механического трения в подвижных сопротивлениях (1,1…1,2);

kзс - коэффициент запаса по скорости, учитывающий утечки рабочей жидкости, уменьшение подачи насоса с увеличением давления в гидросистеме (1,1…1,3).

Nнп=1,1·1,1·225=272,25 кВт



3.2 Выбор насоса

Подача насоса Qн , дм3/с, определяют по формуле:

Qн = Nнп/ рном ,

где рном - номинальное давление, МПа.

Qн = 272,25/20=13,6 дм3/с

Рабочий объем насоса qн , дм3/об, определяют по формуле:

qн = Nнп/( рном·nн) ,

где nн - частота вращения вала насоса, с-1 (nн= 1500 об/мин = 25 с-1).

qн =272,25/(20·25)=0,54 дм3/об

Выбираем насос МР700 по подходящим параметрам рном и qн .

По технической характеристике выбранного насоса (Таблица 1) производим уточнение действительной подачи насоса Qнд , дм3/с, по формуле: гидропривод движение кондиционер емкость

Qнд = qнд ·nнд ·зоб,

где qнд - действительный рабочий объем насоса, дм3/об;

nнд - действительная частота вращения насоса, с-1;

зоб - объемный КПД насоса.

Qнд = 0,7·2·0,85 = 1,19 дм3/c

Таблица 1

Параметр	Значение
Рабочий объем, см3/об	700
Номинальный расход масла м3/с	0,0015
Давление на входе в насос, МПа: минимальное максимальное	18 25
Частота вращения вала, об/мин: минимальная номинальная максимальная	1 120 340
Крутящий момент Н*м При 21 МПа При 25 МПа	2160 2570
Объемный КПД	0,85

3.3 Определение внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости

Зададимся скоростями движения жидкости.

Для всасывающей гидролинии примем Vвс = 1,2 м/с.

Для сливной гидролинии примем Vсл = 2 м/с.

Для напорной гидролинии примем Vнап = 6,2 м/с.

Расчетное значение диаметра гидролинии dp , м, определяется по формуле:

,

где Q - расход жидкости на рассматриваемом участке. м3/с

Для всасывающей гидролинии:

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии dp вс = 39 мм производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75, при этом действительное значение диаметра всасывающего трубопровода dвс= 40 мм.

Значение толщины стенки трубопровода примем 4 мм.

Для сливной гидролинии:

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии dp сл = 31 мм производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75, при этом действительное значение диаметра сливного трубопровода dсл=32 мм.

Значение толщины стенки трубопровода примем 4 мм.

Для напорной гидролинии:

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии dp нап = 17,5 мм производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75, при этом действительное значение диаметра напорного трубопровода dнап=18 мм.

Значение толщины стенки трубопровода примем 4 мм.

3.4 Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости

Техническая характеристика секционного гидрораспределителя Р-40.160-20-02-30.1, /6/:

Таблица 2

Параметр	Значение
Номинальное давление, МПа	20
Расход рабочей жидкости, м3/c	0,0015
Максимальное усилие для перемещения золотника из нейтральной позиции в рабочие при номинальном давлении и расходе, Н	500
Количество всех секций, собираемых в одном блоке, не более	6
Давление в сливной гидролинии, МПа, не более	0,8
Потери давления при рабочей позиции золотника, МПа, не более	0,65
Утечки рабочей жидкости через обратный клапан напорной секции при номинальном давлении, см3/мин, не более	10

Основные параметры обратного клапана типа 61500,



Таблица 3

Параметр	Значение
Условный проход, мм	40
Номинальный расход, л/мин	360
Масса, кг	3,47

Основные параметры предохранительного клапана прямого действия типа К31602,

Таблица 4

Параметр	Значение
Условный проход, мм	40
Максимальный расход, дм3/мин	420
Диапазон регулирования давления, МПа	8-20
Масса, кг	4,2

Основные параметры обратных клапанов типа Г51-3: Dу =32мм; пропускаемая способность 250л/мин. Потери давления 0,09МПа.

Охладитель жидкости: Тип: 3-х ходовый; марка КМ3-СК-5;

Таблица 5

Параметр	Значение
Условный проход, мм	64
Номинальный расход через фильтр, дм3/мин	360
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	25
Номинальное давление, МПа	0,63
Номинальный перепад давления при номинальном расходе, МПа, не более	0,11
Перепад давления на фильтроэлементе при открывании перепускного клапана, МПа	0,3
Ресурс работы фильтра, ч	300
Масса сухого фильтра, кг	20

Техническая характеристика фильтра типа 1.1.64-25,



Таблица 6

Охлаждающая площадь	72м2
Пропускная способность	120л/мин
Потери давления	0,4 МПа

В качестве рабочей жидкости примем ВМГЗ (ТУ 101479-74), /5/:

Таблица 7

Параметр	Значение
Плотность при 20°С, кг/м3	855
Вязкость при 50°С, сСт	10
Температура застывания, °С	-60
Температура вспышки, °С	135

3.5 Расчет гидроцилиндров

Давление - 20 МПа

Скорость перемещения -0,01 м/с

Сила -750 кН

Внутренний диаметр D1 гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

D1 =,

где F =750кH - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 20 МПа - давление в системе;

D1= = 218,6 мм;

Найденное значение D1 округляется до ближайшего нормального:

D1 =220 мм;

Диаметр штока D2 выбирается из соотношения:

D2 / D1 =0,4….0,5;

D2= (0,4…..0,5) • D1 = (0,4….0,5) •220=88…..110 мм;

Найденное значение D2 округляется до ближайшего нормального:

D2 =110мм;

В качестве уплотнений поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы, резинотканевые шевронные манжеты.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 20 МПа количество манжет n принимается равным:

На поршень: D1=220 мм.;

для 55<D?280 мм;

n1=4 шт.

На шток: D2 =100мм.; для 55 ? D2;

n2 =3 шт.;

Среднюю высоту h одной манжеты можно принять равной 6 мм, в уплотнении с четырьмя манжетами:

h1=6 мм

И h= 4 мм - в уплотнениях с тремя манжетами:

h2=4 мм.

Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =Т•D•h•n•,

где D - уплотняемый диаметр, мм;

h - высота манжеты, мм.;

n - число манжет;

- напряжение силы трения (удельное трение);

?0,2МПа;

Сила трения Т1 в уплотнении поршня:

Т1 =• D1 • h1• n1• = 3,14•220 • 6 • 4 • 0,2 = 3316H;

Сила трения Т2 в уплотнений штока:

Т2 =• D2 • h2 • n2 • = 3,14 • 100 • 4 • 3 • 0,2 = 754H;

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р1 - в поршневой и р2 - в штоковой ) с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению:

р1 • S1 - р2 (S1 - S2) - F -T1 - T2 =0;

где р1- давление в поршневой полости гидроцилиндра;

р2 = 0,2 МПа, - давление в штоковой полости гидроцилиндра (р2= потеря давления в линии слива и ? 0,2 МПа;

S1 и S2 - рабочие площади соответственно поршня и штока;

Определим S1:

S1 = == 37994 мм2;

Определим S2:

S2 = == 7850 мм2;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р1 определяется по формуле:

р1 =;

р1 = = 20 МПа;



4. Расчет емкости гидробака

Объем гидробака определяется по его 3ч5 минутной производительности.

С учетом запаса по высоте объем бака определяется по формуле:

Объем гидробака V, дм3 , определяется по формуле:

W= 1,2(3ч5)QH;

Минутная подача насоса Qнд = 71,4 дм3/мин, тогда объем гидробака: W= 342,7



Заключение

В домашней работе был произведен расчет гидросистемы подъема (опускания) отвала бульдозера. Была выбрана гидроаппаратура, насос, гидроцилиндр и гидробак.

По данным расчетов всё выбранное оборудование отвечает расчетным требованиям.



Список литературы

1. Расчет объемного гидропривода мобильных машин. Методические указания. /Сост. Н.С.Галдин.-Омск СибАДИ, 2003.-28с.

2. Задания на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин. /Сост. Т.В.Алексеева. Н.С.Галдин.- Омск СибАДИ, 1984.-36с.

3. Приложения к заданиям на курсовую работу по гидроприводу дорожно-строительных машин. /Сост. Т.В.Алексеева. Н.С.Галдин.- Омск СибАДИ, 1984.-36с.

4. Основы машиностроительной гидравлики. /Т.В.Алексеева, Н.С.Галдин, В.С.Щербаков.- Омск: ОмПИ, 1986.-87с.

5. Элементы объемных гидроприводов строительных и дорожных машин и их выбор при курсовом и дипломном проектировании. Ч.1. Насосы и гидродвигатели: Методические указания /Сост.: Т.В.Алексеева, В.С.Башкиров, Н.С.Галдин; СибАДИ.- Омск, 1983. -30с.

6. Элементы объемных гидроприводов строительных и дорожных машин и их выбор при курсовом и дипломном проектировании. Ч.2. Гидроаппаратура: Методические указания /Сост.: Т.В.Алексеева, В.С.Башкиров, Н.С.Галдин; СибАДИ.- Омск, 1983.-26с.

Размещено на Allbest.ru