Выбор гидропривода снегоуборочных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Обзор и анализ существующих схем и конструкций

Схемы объемного гидропривода дорожных машин отличаются большим разнообразием и могут быть классифицированы по различным признакам.

По схеме циркуляции рабочей жидкости они подразделяются на разомкнутые и замкнутые. Разомкнутой (открытой) является такая схема гидропривода (рисунок 1.1, а, б), в которой насос засасывает рабочую жидкость из гидробака и нагнетает ее в гидродвигатель, откуда она возвращается в гидробак. Замкнутой (закрытой) является такая схема гидропривода (рисунок 1.1, в), в которой рабочая жидкость нагнетается насосом в гидродвигатель, а оттуда возвращается непосредственно во всасывающую полость насоса, минуя гидробак. В замкнутых схемах из-за неизбежных утечек в дренажную гидролинию во всасывающую гидролинию насоса возвращается меньший поток, чем нагнетается. При этом для исключения кавитации рабочей жидкости необходима система подпитки рабочей жидкости во всасывающую гидролинию. Система подпитки осуществляется по разомкнутой схеме и включает в себя насос, производительность которого должна быть рассчитана из условия компенсирования максимальных утечек в гидросистеме, и переливной клапан, поддерживающий в системе подпитки давление 0,5--0,8 МПа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Замкнутые схемы гидропривода по сравнению с разомкнутыми имеют следующие преимущества: уменьшение объема рабочей жидкости, заправляемой в гидросистему, так как при этом не требуется гидробак, рассчитанный на производительность основного насоса; уменьшение массы и размеров системы гидропривода, так как наличие подпитки позволяет увеличить частоту вращения основного насоса и для получения той же производительности возможно использование насоса меньшего типоразмера, чем в разомкнутой схеме; улучшение условий работы гидрооборудования при низких температурах, так как система подпитки обеспечивает хорошую всасывающую способность основного насоса при повышенной вязкости рабочей жидкости; изменение направления вращения гидродвигателей путем изменения направления потока рабочей жидкости в системе с реверсивным насосом, что исключает применение специальных распределительных гидроаппаратов.

Недостатками замкнутых схем гидропривода являются: необходимость применения дополнительной системы подпитки, имеющей отдельный насос; необходимость применения теплообменного аппарата, так как небольшой объем рабочей жидкости, циркулирующей по замкнутой системе, быстро нагревается; применение в качестве гидродвигателей только гидромоторов или гидроцилиндров с двухсторонним штоком, так как в схемах с гидроцилиндрами с односторонним штоком из-за разности объемов поршневой и штоковой полостей при реверсировании направления потока во всасывающей гидролинии насоса будет или значительный избыток, или дефицит рабочей жидкости. В случае избытка рабочей жидкости она должна сливаться в бак системы подпитки через переливной клапан; в случае дефицита рабочей жидкости она должна компенсироваться производительностью насоса системы подпитки, что увеличивает размеры гидробака и насоса системы подпитки. Учитывая изложенное, замкнутые схемы применяют, как правило, для привода вращательного движения с гидромоторами, а разомкнутые - для привода возвратно-поступательного движения с гидроцилиндрами.

В зависимости от способа регулирования величины потока рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатели и определяющей скорости их движения, схемы гидропривода могут быть с объемным или дроссельным регулированием.

Объемное регулирование (рисунок 1.1, а) осуществляется изменением рабочего объема насоса или гидромотора. Объемное регулирование наиболее часто применяют в замкнутых схемах с реверсивными регулируемыми насосами. Менее распространены схемы с регулируемыми гидромоторами, так как гидромоторы обычно располагаются у рабочих органов и управление ими затруднено. Объемное регулирование осуществляется практически без непроизводительных затрат мощности, так как энергия на регулирование незначительна. Однако сами регулируемые насосы и гидромоторы значительно дороже нерегулируемых. Поэтому когда применяется гидропривод небольшой мощности или регулирование скорости осуществляется в течение небольшого отрезка времени, используется дроссельное регулирование скорости.

Дроссельное регулирование осуществляется за счет перепуска части потока рабочей жидкости на слив через дроссель или предохранительный клапан, минуя гидромотор или гидроцилиндр. Дроссели (рисунок 1.1, б) могут устанавливаться на входе в гидродвигатель Д1, на выходе из него Д2 и параллельно ему ДЗ. При регулировании дросселями Д1 на входе или Д2 на выходе (дроссель ДЗ при этом закрыт) давление в соответствующих магистралях поднимается до давления настройки предохранительного клапана и часть производительности насоса поступает через него обратно в бак. Давление в гидросистеме и затраты мощности в этом случае будут максимальными.

При регулировании скорости гидродвигателя дросселем ДЗ (дроссели Д1 и Д2 при этом открыты или отсутствуют) часть потока через этот дроссель поступает обратно в бак, минуя гидродвигатель. Давление в гидросистеме в этом случае определяется величиной внешней нагрузки. Непроизводительные затраты мощности при регулировании скорости гидродвигателя дросселем ДЗ меньше, чем дросселями Д1 и Д2. Поэтому дросселирование на параллельном потоке является предпочтительным. Дросселирование на выходе (дроссель Д2) применяется, когда внешняя нагрузка действует в направлении движения (например, опускание груза). Дросселирование на входе (дросселем Д1) применяется редко.

Схемы объемного гидропривода можно также классифицировать по виду управления (ручное, дистанционное, автоматическое), по числу насосов (однонасосные, двухнасосные и т. д.), по числу гидродвигателей и схеме их соединения. Например, имеются схемы с параллельным соединением гидродвигателей (рисунок 1.1, а), когда их напорные и сливные гидролинии соединены между собой, и с последовательным соединением гидродвигателей (рисунок 1.1, в), когда сливная магистраль одного гидродвигателя является напорной для следующего.

Имеются также схемы индивидуального питания, в которых включение одного гидродвигателя исключает включение других. Возможны комбинированные схемы, в которых часть гидродвигателей соединена параллельно, а часть последовательно или индивидуально.

Гидропривод автогрейдера ДЗ-31-1

Автогрейдеры (рисунок 1.2) представляют собой самоходные машины, предназначенные для строительства, содержания и ремонта дорог, профилирования земляного полотна и откосов.

Гидроприводом автогрейдеров осуществляется подъем и опускание левой и правой сторон отвала, выдвижение в сторону и вращение отвала, вынос в сторону тяговой рамы, а также подъем и опускание дополнительного оборудования в виде зубьев кирковщика или отвала снегоочистителя. Кроме этого, на различных модификациях автогрейдеров гидроприводом осуществляется наклон передних колес и работа гидроусилителей тормозов, муфты сцепления и рулевого управления.

Для повышения производительности и точности планировочных работ автогрейдеры оборудуют электрогидравлической системой автоматической стабилизации положения отвала в продольном и поперечном направлениях.

Для стабилизации отвала в поперечном положении на тяговой раме автогрейдера устанавливают датчик углового положения. Датчик представляет собой прибор, в корпусе которого свободно подвешен маятник, соединенный с контактами потенциометра. Электрический сигнал датчика пропорционален угловому отклонению маятника от заданного положения. Сигнал от датчика передается на гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением, который осуществляет подъем или опускание одной стороны отвала, стабилизируя его в поперечном положении.

Стабилизация отвала в продольном положении осуществляется при помощи вспомогательной базы, например копирного шнура, по которому скользит щуповой датчик, закрепленный на отвале автогрейдера. При отклонении щупа от заданного положения выдается соответствующий сигнал на гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением, который осуществляет подъем или опускание той стороны отвала, к которой прикреплен щуп.

Принципиальная схема гидропривода автогрейдера с ручным и автоматическим управлением представлена на рисунке 1.3. Схема разомкнутого типа с насосами постоянной производительности. Насосом 2 рабочая жидкость из гидробака 1 нагнетается в шестизолотннковый секционный гидрораспределитель 3 с ручным управлением. Все золотники трехпозиционные с пружинным возвратом из включенных позиций в нейтральную. При нейтральном положении всех золотников рабочая жидкость из напорной секции через проточный канал всех золотниковых секций поступает в сливную секцию и далее обратно в гидробак 1 через фильтр 16 со встроенным переливным клапаном. В напорную секцию гидрораспределителя 3 встроен предохранительный клапан. Золотниками гидрораспределителя 3 осуществляется ручное управление движениями гидроцилиндров 4 и 9 подъема и опускания левой и правой сторон отвала, навесного оборудования 6, выдвижения отвала 7, выноса тяговой рамы 8 и гидромотора 5 вращения отвала. Регулирование скоростей перемещения исполнительных органов осуществляется дросселированием потока в каналах распределителя при перемещении рукояток управления.

Система автоматического управления отвалом автогрейдера осуществляется от насоса 14 двумя последовательно соединенными гидрораспределителями с электрогидравлическим управлением. При автоматическом управлении подъемом и опусканием отвала гидроцилиндрами 4 и 9 их скорость ограничивается дросселями 10 с обратными клапанами. При нейтральном положении золотников гидрораспределителей 11 поток от насоса 14 через них и обратный клапан 18 поступает в напорную гидролинию насоса 2. Предохранение от перегрузок в системе автоматического управления осуществляется клапаном 12 непрямого действия. Контроль давления в напорных гидролиниях насосов 2 и 14 осуществляется манометрами 13. О степени загрязнения фильтра можно судить по показаниям манометра 17. Температура рабочей жидкости в гидросистеме контролируется по показаниям термометра 15.

Гидропривод скрепера ДЗ-11

Скреперы (рисунок 1.4) представляют собой самоходные или прицепные машины, предназначенные для послойной разработки, перевозки и планирования грунта, разгрузки его в отвалы или возводимые сооружения с разравниванием отсыпаемого слоя.

Гидроприводом осуществляется подъем и опускание ковша скрепера и его заслонки, перемещение задней стенки, а в скреперах с элеваторной загрузкой и привод элеватора.

Для повышения планирующих качеств скреперы могут быть оборудованы электрогидравлической системой автоматической стабилизации положения ковша. Для этого на буфере ковша устанавливают датчик, электрический сигнал которого пропорционален угловому отклонению от заданного положения. От сигнала датчика дается команда на включение гидрораспределителя с электрогидравлическим управлением, который управляет движениями подъема и опускания ковша. Выключение гидрораспределителя и останов ковша происходят в положении, соответствующем заданному положению датчика.

Принципиальная схема гидропривода скрепера с ручным и автоматическим управлением представлена на рисунке 1.5. Схема разомкнутого типа с насосами постоянной производительности. Насос 16 нагнетает рабочую жидкость из гидробака в трехзолотниковый гидрораспределитель 14 с ручным управлением. Все золотники трехпозиционные с пружинным возвратом из включенных позиций в нейтральную. В гидрораспределитель встроен предохранительный клапан непрямого действия, который одновременно выполняет функции разгрузочного. При нейтральном положении всех золотников линия управления предохранительным клапаном соединена со сливом, клапан открыт и его напорная гидролиния также соединяется со сливной. При включении любого золотника линия управления предохранительным клапаном отсоединяется от слива, клапан закрывается и выполняет функции только предохранительного.

Подъем и опускание ковша скрепера осуществляется гидроцилиндрами 9, подъем и опускание заслонки - гидроцилиндрами 12, а движение задней стенки - гидроцилиндром 13. Скорость опускания ковша ограничивается дросселями 10 с обратными клапанами. Для исключения опускания ковша, при перемещении скрепера из-за утечек через зазоры в золотниковой паре гидрораспределителя 14 и предотвращения разрыва от динамических разгрузок, рукавов высокого давления, соединяющих гидрораспределитель 14 с гидроцилиндрами ковша 9, на гидролиниях поршневых полостей этих гидроцилиндров установлены гидрозамки.

Автоматическое управление движениями гидроцилиндров ковша 9 осуществляется включением гидрораспределителя 6 с электрогидравлическим управлением. В нейтральной позиции золотника гидрораспределителя 6 поток рабочей жидкости от насоса 2 через этот гидрораспределитель и обратный клапан 7 поступает в напорную гидролинию насоса 16. Таким образом, при ручном управлении в гидроцилиндры поступает суммарный поток от насосов 2 и 16, а при автоматическом управлении в гидроцилиндры ковша поступает поток только от одного насоса 2. Предохранение от перегрузок напорной магистрали насоса 2 осуществляется предохранительным клапаном 3. На сливной гидролинии системы установлен фильтр 5 со встроенным переливным клапаном, о степени загрязнения которого можно судить по показаниям манометра 8. Давление в напорных гидролиниях насосов контролируется манометрами 4, а температура рабочей жидкости в гидросистеме - термометром 15.

Гидропривод машины дорожной комбинированной ЭД 403

Машина дорожная комбинированная ЭД 403 (рисунок 1.6) предназначена для ухода за автодорогами с твердым покрытием в зимнее и летнее время. Машина используется в зимний период для патрульной снегоочистки магистральных автодорог, распределения на проезжей части противогололёдных материалов, в летний период - для сметания мусора щёткой с дорожного покрытия.



Машина дорожная комбинированная ЭД 403 имеет следующее специальное оборудование: пескоразбрасывающее, щёточно-плужное.

Пескоразбрасывающее оборудование служит для распределения пескосоляной смеси по дорожному покрытию. Загруженная в кузов смесь подаётся транспортёром на вращающийся диск и разбрасывается.

Плужное и щёточное оборудование служат для очистки дорожного покрытия. Привод транспортёра, диска, подъём и опускание плуга и щётки гидравлический, привод щётки - механический.

Отбор мощности для привода рабочих органов производится от базового шасси посредством коробки отбора мощности (КОМ).

Гидросистема (рисунок 1.7) служит для привода транспортёра, диска, подъёма и опускания плуга и щётки. Она имеет маслобак 1 объёмом 200 л, заливать масло в него следует через сетчатый фильтр, которым комплектуется машина. Для контроля уровня масла бак имеет маслоуказатель в крышке заливной горловины. Дно бака имеет сливное отверстие, закрываемое пробкой. Бак имеет отстойник, перегородку, разделяющую всасывающее и сливное отверстия.

Для очистки масла на сливе установлен фильтр магистральный 9. Монтируется он на маслобаке. В случае загрязнения фильтра срабатывает переливной клапан фильтра и рабочая жидкость идёт без очистки в маслобак, поэтому необходима своевременная замена фильтроэлемента. Первый раз смена должна быть через 8-10 часов работы после ввода машины в эксплуатацию. Для контроля давления в сливной магистрали есть диагностический выход под манометр, резьба М12х1,5. Давление в сливной магистрали не должно превышать 10 атм. Для контроля рабочего давления в гидросистеме диагностические выходы имеются на бобышках распределителей 3. Давление на приводе диска не должно превышать 16 МПа, на приводе транспортёра 20 МПа. Насосы 2 создают два независимых контура, работающих в разных режимах.

Управление рабочими органами осуществляется гидрораспределителями 3. Для предохранения системы от избыточного давления и слива рабочей жидкости в бак при нейтральном положении золотника распределителя предусмотрены предохранительные клапаны однокаскадные 11. Управление распределителем ручное.

Гидромотор 4 служит для привода разбрасывающего диска. Гидромотор 5 приводит в движение транспортёр кузова. Выбор необходимого режима работы гидрооборудования достигается с помощью регулятора потока 8. Краны 10 обеспечивают удобство при ремонте гидросистемы машины, они перекрывают всасывающие магистрали, поэтому масло из бака не поступает, уменьшаются потери масла при демонтаже гидросистемы.

Гидроцилиндры 6, 7 служат для подъема и опускания щётки и плуга одностороннего действия, имеют в своей конструкции гидрозамок, запирающий рабочую жидкость в полости гидроцилиндра.

Гидропривод фронтального погрузчика ТО-18

Фронтальные одноковшовые погрузчики (рисунок 1.8) представляют собой самоходные машины или навесное оборудование на тракторах и тягачах.

Гидроприводом осуществляется подъем и опускание стрелы, поворот ковша, а также движения заслонки у двухчелюстного ковша. Принципиальная схема гидропривода фронтального погрузчика приведена на рисунке 1.9 - схема разомкнутого типа с насосом постоянной производительности. Насос 2 нагнетает рабочую жидкость из гидробака 1 в трехзолотниковый секционный гидрораспределитель с ручным управлением. Первый золотник управления движениями гидроцилиндров стрелы 8 имеет четыре позиции: нейтральную, подъем, опускание и плавающую. Плавающая позиция используется для проведения погрузчиком зачистных работ, когда ковш свободно лежит на грунте и копирует его неровности при движении погрузчика. Второй и третий золотники имеют по три позиции и управляют движениями гидроцилиндров 10 поворота ковша и гидроцилиндров 11 заслонки или другого дополнительного оборудования, например рыхлителя или зажимного устройства.

Для ограничения скорости опускания стрелы на гидролинии поршневой полости гидроцилиндров 8 установлен дроссель 5 с обратным клапаном. На этой же гидролинии установлен пневмогидравлический аккумулятор 7. Аккумулятор снижает динамические нагрузки, возникающие в гидроцилиндрах стрелы при перемещении погрузчика с грунтом в ковше по неровной дороге или при переезде препятствий. Для гашения возникающих при этом колебаний перед аккумулятором установлен дроссель 6 с обратным клапаном, который свободно пропускает поток в аккумулятор и дросселирует его при обратном направлении.

При работе погрузчика, особенно в момент забора грунта в ковш, в гидролиниях гидроцилиндров стрелы, ковша и заслонки могут возникнуть давления, превышающие допустимые. Для предохранения гидроцилиндров и их магистралей от таких перегрузок в гидросистеме между поршневыми и штоковыми полостями гидроцилиндров установлены блоки 9 переливных и подпиточных клапанов. При чрезмерных нагрузках в поршневой полости рабочая жидкость из этой полости поступает в штоковую полость, а ее излишек (так как поршневая полость больше штоковой) - на слив. При чрезмерных нагрузках в штоковой полости рабочая жидкость из этой полости поступает в поршневую, а недостающее ее количество дополнительно подсасывается в поршневую полость из слива.

Предохранительный клапан гидросистемы встроен в напорную секцию гидрораспределителя. Регулирование скоростей движений исполнительных органов погрузчика осуществляется дросселированием потока в каналах распределителя при перемещении золотников распределителя. На сливной гидролинии установлен фильтр 13 с переливным клапаном. Контроль давления в напорной магистрали осуществляется манометром 3, а в сливной - манометром 12. Для контроля температуры установлен термометр 14.

Гидропривод стреловых кранов

Стреловые краны грузоподъемностью от 4 до 16 т предназначены для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ в строительстве и промышленности и монтируются на серийных автомобилях или на специальном шасси.

Гидропривод стреловых кранов осуществляет привод грузовой лебедки, подъем и опускание стрелы, выдвижение телескопической части стрелы, вращение поворотной платформы, установку выносных опор и блокировку рессор для повышения устойчивости крана.

Принципиальная схема гидропривода стрелового крана представлена на рисунке 1.10. Схема разомкнутого типа с насосами постоянной производительности. Насос 2 в зависимости от положения трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 4 нагнетает рабочую жидкость из гидробака 1 или в пятизолотниковый секционный гидрораспределитель 5, или в трехзолотниковый секционный гидрораспределитель 9. Гидрораспределитель 5 управляет движениями гидроцилиндров 7 четырех выносных опор и гидроцилиндров 8 блокировки рессор. Для фиксации положений гидроцилиндров 7 и 8 на магистралях их поршневых полостей установлены гидрозамки 6. Раздельное управление каждой выносной опорой позволяет достаточно точно выставлять кран в горизонтальной плоскости для устойчивости его в работе.

После установки выносных опор и блокировки рессор гидрораспределитель 4 переключают в положение, при котором поток от насоса 2 поступает в гидрораспределитель 9. Первый золотник гидрораспределителя 9 управляет гидроцилиндром 10 подъема и опускания стрелы. Для надежной фиксации стрелы в определенном положении и исключения ее падения в случае обрыва трубопроводов к гидроцилиндру 10 на гидролинии поршневой полости прифланцован гидрозамок 6. Для плавного опускания стрелы установлен тормозной клапан 11, который перекрывает сливную гидролинию гидроцилиндра 10 при ускоренном опускании стрелы и уменьшении давления в напорной магистрали этого же гидроцилиндра.

Второй золотник парораспределителя 9 управляет гидромотором поворота 13 и имеет дополнительный трехпозиционный золотник, перемещающийся вместе с основным, который управляет гидроцилиндром тормоза 14. В нейтральном положении золотника поршневая полость гидроцилиндра 14 соединена со сливом, и замыкание тормоза происходит под действием пружины. Во включенных положениях золотника поршневая полость гидроцилиндра 14 через включенный двухпозиционный гидрораспределитель 18 с электроуправлением соединяется с напорной гидролинией, и механизм поворота растормаживается. Для плавного начала и окончания поворота между гидролиниями гидромотора 13 установлен блок переливных клапанов, который прифланцовывается к гидрораспределителю.

Включением третьего золотника гидрораспределителя 9 поток от насоса 2 направляется в гидрораспределитель 15, к которому подводится поток и от второго насоса 25. Гидрораспределитель 15 управляет движениями гидромотора лебедки 16 и гидроцилиндра 17 выдвижения телескопической части стрелы. Золотник управления гидромотором лебедки, так же как и золотник гидромотора поворота, одновременно управляет гидроцилиндром 14 тормоза лебедки. Для исключения ускоренного опускания груза на соответствующей гидролинии гидромотора 16 установлен тормозной клапан 11. На гидролинии поршневой полости гидроцилиндра 17 установлены гидрозамок 6 и тормозной клапан 11. Между золотниковыми секциями гидрораспределителя 15 установлена промежуточная секция с обратным клапаном, предназначенная для получения последовательного соединения и одновременной работы исполнительных органов кранов, управляемых этим распределителем.

Наличие в схеме двух насосов позволяет одновременно и независимо осуществлять движения стрелы и грузовой лебедки, поворота и грузовой лебедки, стрелы и телескопа, поворота и телескопа. Все золотники гидрораспределителей 5, 9 и 15 позволяют регулировать скорости движения исполнительных органов дросселированием потока перемещением золотников. Указанные совмещения движений и регулирование их скорости облегчают управление краном.

Во все гидрораспределители встроены предохранительные клапаны, которые в гидрораспределителях 9 и 15 имеют дистанционное управление двухпозиционными гидрораспределителями 18 с электроуправлениями. Эти гадрораспределители 18 выключаются, соединяют напорную гидролинию со сливной и останавливают все движения исполнительных органов при срабатывании ограничителей грузоподъемности и максимальной высоты подъема груза. При этом со сливом соединяются и гидроцилиндры тормозов 14, в результате чего происходит торможение механизмов поворота и грузовой лебедки.

В аварийной ситуации, когда вышли из строя приводной двигатель или насосы 1 и 25, может потребоваться произвести некоторые движения исполнительных органов, например спустить груз или стрелу или повернуть платформу. Для этой цели установлен ручной насос 26, который при открытых вентилях 20 создает в гидросистеме давление, необходимое для открытия гидрозамков 6. Для аварийного поворота платформы и опускания груза открывают вентили 12, установленные между полостями гидромоторов 13 16.

Для очистки рабочей жидкости на сливной магистрали установлен фильтр 24 с переливным клапаном. Рабочая жидкость заправляется в гидросистему насосом 21 через заправочный фильтр 23. В гидросистеме установлены также манометры 3 и 19 и термометр 22.

Гидропривод навесных одноковшовых экскаваторов

Навесные одноковшовые экскаваторы на базе тракторов предназначены для выполнения земляных и погрузочно-разгрузочных работ на мелких объектах строительства и в сельском хозяйстве.

Гидроприводом осуществляются движения стрелы, рукояти, ковша и поворота экскавационного оборудования, установка выносных опор и подъем-опускание бульдозерного отвала, который устанавливается на этой же машине.

Принципиальная схема гидропривода навесного экскаватора приведена на рисунке 1.11. Схема разомкнутого типа с двумя насосами постоянной производительности. Насосы 7 и 2 по раздельным гидролиниям нагнетают рабочую жидкость из гидробака 17 в четырехзолотниковый гидрораспределитель 4. От насоса большей производительности 2 через первые три золотника гидрораспределителя 4 рабочая жидкость подводится к гидроцилиндрам ковша 5, рукояти 6 и стрелы 7. От насоса 1 рабочая жидкость подводится к третьему и четвертому золотникам гидрораспределителя 4, которые управляют гидроцилиндрами стрелы 7 и поворота 11. Конструкция гидрораспределителя 4 позволяет при включении одного третьего золотника подавать в гидроцилиндр стрелы поток от обоих насосов, а при одновременном включении двух золотников обеспечивает независимые движения с приводом от разных насосов следующих исполнительных органов: ковша и поворота, рукояти и поворота, стрелы и поворота, ковша и стрелы, рукояти и стрелы. Ускоренное движение стрелы и указанные совмещения движений исполнительных органов сокращают рабочий цикл экскаватора и увеличивают его производительность.

Для предохранения насосов и всей гидросистемы от перегрузок в гидрораспределителе 4 установлены предохранительные клапаны. Между поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра стрелы 7 установлен блок перепускных клапанов 8, который позволяет перепускать рабочую жидкость из поршневой полости в штоковую и на слив при чрезмерных нагрузках на гидроцилиндре стрелы. Такие нагрузки могут возникнуть при движении рукояти и ковша.

Блок перепускных клапанов 9 перепускает рабочую жидкость из одной гидролинии гидроцилиндров поворота в другую и предохраняет их от динамических нагрузок в момент разгона и торможения поворота экскавационного оборудования. Кроме этого, в гидроцилиндрах поворота 11 предусмотрены тормозные устройства, снижающие скорость поворота в конце хода штоков гидроцилиндров.

В гидроцилиндрах поворота рабочими являются поршневые полости, а штоковые полости соединены между собой. Для исключения рассогласования работы гидроцилиндров поворота из-за перетечек рабочей жидкости из штоковых полостей в поршневые осуществляется подпитка этих поршневых полостей через обратный клапан 10 от гидролинии привода гидроцилиндра рукояти 6 при его работе.

При нейтральном положении третьего и четвертого золотйиков гидрораспределителя 4 поток рабочей жидкости от насоса 1 через гидрораспределитель 4 поступает в трехзолотниковый гидрораспределитель 14, который управляет движениями гидроцилиндров отвала бульдозера 12 и выносных опор 13.

Для контроля за работой гидросистемы на напорной гидролинии насосов 1 и 2 установлены манометры 3.

На сливной гидролинии гидросистемы установлен фильтр 16 со встроенным перепускным клапаном. О степени загрязнения фильтра, повышении его сопротивления и необходимости очистки или замены фильтра можно судить по показаниям манометра 15. Контроль за температурой рабочей жидкости в гидробаке 17 экскаватора осуществляется термометром 18.

В отдельных моделях навесных экскаваторов вместо описанного выше четырехзолотникового гидрораспределителя с двумя напорными гидролиниями устанавливаются два последовательно соединенных двух- и трехзолотниковые гидрораспределители, к напорным гидролиниям которых подсоединяются эти же насосы гидросистемы.

2. Выбор и обоснование схемы и узлов проектируемого изделия. Описание работы проектируемой гидросистемы

На основании обзора и анализа существующих машин по уходу за дорогами в зимнее и летнее время в качестве аналога для проектирования выбираем гидросистему машины дорожной комбинированную ЭД 403. С целью улучшения надежности, долговечности и ремонтопригодности гидросистемы машины производим замену следующих гидроузлов: двухкаскадный предохранительный клапан вводится вместо однокаскадного, вместо гидроцилиндра одностороннего действия со встроенным односторонним гидрозамком введем гидроцилиндр двухстороннего действия и гидрозамок двухстороннего действия, вводятся два обратных клапана, производится замена распределителей четырехпазиционных на трехпазиционные.

Гидропривод служит для обеспечения работы пескоразбрасывающего оборудования (диск пескоразбрасывателя и лента транспортера кузова) и уборочного оборудования (плуг и щетка).

Пескоразбрасывающее оборудование служит для распределения пескосоляной смеси по дорожному покрытию. Загруженная в кузов смесь подаётся транспортёром на вращающийся диск и разбрасывается.

Плуг и щётка служат для очистки дорожного покрытия. Привод транспортёра, диска, подъём и опускание плуга и щётки гидравлический, привод щётки - механический.

Привод насосов гидропривода осуществляется от базового шасси посредством коробки отбора мощности (КОМ).

Гидропривод работает следующим образом:

Два насоса подают рабочую жидкость из бака в два раздельные контура. Первый контур обеспечивает работу диска пескоразбрасывателя и подъема (опускания) плужного оборудования. Второй контур обеспечивает работу ленты транспортера кузова и подъем (опускание) щетки. В гидроприводе аналога опускание плужного оборудования и щетки происходит под действием собственного веса. В проектируемом гидроприводе опускание (подъем) плужного оборудования и щетки производится управлением распределителя. Это дает возможность уменьшить массу навесного оборудования, его габариты и эргономичность.

Установленный предохранительный клапан непрямого действия дает преимущество перед предохранительным клапаном прямого действия: повышается надежность работы всего гидропривода, так как данный клапан допускает малую разницу давлений при открытии и закрытии и сравнительно небольшое пиковое давление в системе при срабатывании. Предохранительный клапан обеспечивает слив рабочей жидкости при перегрузках в системе.

Также в гидропривод были введены два обратных клапана КО1 и КО2 для предотвращения выхода из строя насосов при перегрузках в случае отказа предохранительных клапанов. В то же время обратные клапаны предотвращают вытекание рабочей жидкости из системы при замене насосов.

Для очистки масла на сливе установлен фильтр магистральный. Монтируется он на маслобаке. В случае загрязнения фильтра срабатывает переливной клапан фильтра и рабочая жидкость идёт без очистки в маслобак, поэтому необходима своевременная замена фильтроэлемента. Давление в сливной магистрали не должно превышать 10 атм.

Управление рабочими органами осуществляется гидрораспределителями. Управление распределителем ручное. Распределители - трехпозиционные, четырехлинейные с механическим фиксатором.

Гидромотор М1 служит для привода разбрасывающего диска. Гидромотор МІ приводит в движение ленту транспортёра кузова. Выбор необходимого режима работы гидрооборудования достигается с помощью регуляторов потока РП1, РП2.

Гидроцилиндры ГЦ1 и ГЦ2 служат для подъема и опускания щётки и плуга. Для удержания гидроцилиндров от в рабочем положении в системе предусмотрены два гидрозамка двухстороннего действия.

3. Проектировочный расчет разрабатываемого гидропривода и его узлов

3.1 Техническая характеристика машины

В статическом расчете выполним подбор необходимых гидромоторов и гидроцилиндров. Для обеспечения выбранных гидродвигателей необходимым давлением и подачей выберем насосы. Проведем проектировочный расчет гидроцилиндра ГЦ1 управления ковшом, предохранительного клапана и трехпозиционного распределителя. Энергетический расчет проведем для определения потерь мощности в гидроприводе, температуры рабочей жидкости и целесообразности установки в системе теплообменника. Для статического и энергетического расчета воспользуемся данными технической характеристики машины:

· Нагрузка на гидроцилиндре ГЦ1 ………………………45

· Нагрузка на гидроцилиндре ГЦ2 ………………………35

· Ход гидроцилиндра ГЦ1 ……………………...………….0.4

· Время выдвижения гидроцилиндра ГЦ1 ……………………...2

· Ход гидроцилиндра ГЦ2 ……………………...…………….0.3

· Время выдвижения гидроцилиндра ГЦ2 …………………….2

· Нагрузочный момент на диске пескоразбрасывателя (М1) 80

· Нагрузочный момент на ленте транспортера (МІ) .10000

· Частота вращения диска пескоразбрасывателя (М1) …30

· Частота вращения ленты транспортера (МІ) ………….0.6

· Длина трубопровода от гидроцилиндра ГЦ1 до распределителя Р2 5

· Длина трубопровода от распределителя Р2 до насоса Н1 …4

· Длина трубопровода от гидромотора М1 до распределителя Р1 8

· Длина трубопровода от распределителя Р1 до насоса Н2 …4

· Длина трубопровода от гидроцилиндра ГЦ2 до распределителя Р4 .3

· Длина трубопровода от распределителя Р4 до насоса Н2 …4

· Длина трубопровода от гидромотора МІ до распределителя Р3 7

· Длина трубопровода от распределителя Р3 до насоса Н2 .4

· Рабочая жидкость - МГ 15-Б:

· Плотность рабочей жидкости …………….………………900

· Кинематическая вязкость ………………………..….1510

3.2 Подбор основного гидрооборудования

· Подбор гидромотора М1 управления диском пескоразбрасывателя

По заданному нагрузочному моменту на диску пескоразбрасывателя и частоте его вращения выбираем гидромотор БК2.957.127 со следующими техническими характеристиками:

- рабочий объем гидромотора;

- рабочее давление гидромотора;

- номинальная частота вращения гидромотора;

- потребляемый расход гидромотора;

- номинальный крутящий момент гидромотора;

· Подбор гидромотора МІ управления лентой транспортера

По заданному нагрузочному моменту на валу ленты транспортера и частоте ее вращения выбираем гидромотор РПГ-5000 со следующими техническими характеристиками:

- рабочий объем гидромотора;

- рабочее давление гидромотора;

- номинальная частота вращения гидромотора;

- потребляемый расход гидромотора;

- номинальный крутящий момент гидромотора;

· Подбор насосов Н1 и Н2

Исходя из необходимых давлений и расхода для гидромоторов подбираем два насоса шестеренного типа НШ 40М-4. При этом учтем, что вращение вала насоса производится от вращения вала коробки отбора мощности с номинальной частотой вращения . Оба насоса в системе выбираем одинаковыми в целях унификации гидропривода.

Технические характеристики насоса следующие:

Для обеспечения в системе рабочего давления не выше в гидроприводе используется предохранительный клапан непрямого действия. Его расчет будет приведен ниже.

· Подбор гидроцилиндра ГЦ2 управления щеточным оборудованием

По номинальному давлению в гидроприводе и ходу штока выбираем гидроцилиндр ГЦ 011213 со следующими техническими характеристиками:

- рабочее давление в гидроцилиндре;

- максимальная скорость гидроцилиндра;

- диаметр поршня/штока;

- ход гидроцилиндра;

3.3 Проектировочный расчет гидроцилиндра ГЦ1

Номинальное давление в системе ;

Номинальный расход в системе .

Необходимая скорость поршня при подаче жидкости в бесштоковую полость определим из начальных условий:

, (3.1)

Диаметр цилиндра определим из условия обеспечения требуемого максимального усилия на штоке гидроцилиндра:

, (3.2)

где - коэффициент запаса по давлению, учитывающий потери давления в трубопроводах, особенности гидропривода, требования надежности.. - номинальное давление в полостях гидроцилиндра .

- гидромеханический КПД. Принимаем .

С учетом подачи насоса для обеспечения необходимой скорости выдвижения штока гидроцилиндра по ГОСТ 12447-80 принимаем .

Условием ограничения хода поршня для предотвращения потери продольной устойчивости цилиндра является выражение . Получим:

 (3.3)

Условие выполняется, следовательно потеря продольной устойчивости гидроцилиндра на вытянутом штоке не произойдет.

Площадь поршня гидроцилиндра равна:

(3.4)

Отношение площади штока к площади поршня определяется по следующей эмпирической формуле, из которой можно найти диаметр штока :

(3.5)

По ГОСТ 12447-80 принимаем

Площадь штока гидроцилиндра равна:

(3.6)

Скорость поршня при подаче рабочей жидкости в бесштоковую полость гидроцилиндра с номинальной подачей:

(3.7)

Истинная скорость поршня не намного превышает необходимую скорость . Поэтому диаметр поршня выбран удовлетворительным.

Скорость поршня при подаче рабочей жидкости в штоковую полость:

(3.8)

Расчет на прочность при отсутствии гидравлических ударов, сотрясений и толчков в гидроприводе может быть проведен по величине номинального давления . Но так как обычно не удается полностью избежать ударов и сотрясений при работе гидропривода, расчет ведется по максимальному давлению , которое обычно на 10-20% превышает рабочее давление.

Толщина стенки гидроцилиндра определяется:

, (3.9)

где - допускаемое напряжение растяжения материала цилиндра.

- макс-ое давление в гидроцилиндре.

Выбираем толщину стенки .

Необходимую толщину крышки гидроцилиндра определяем по следующей формуле:

 (3.10)

По условию прочности является минимально допустимой. Исходя из конструктивных соображений примем толщину крышки гидроцилиндра .

Условие прочности штока определяется в наиболее опасном сечении и возможным выходом из устойчивого положения:

, (3.11)

где - площадь поршня;

- допускаемое напряжение растяжения материала штока ( - Сталь 40Х).

Диаметр штока в опасном сечении составляет , что превышает . В связи с этим уменьшаем диаметр штока и принимаем его равным .

Рассчитаем внутренний диаметр присоединительных отверстий необходимых для подвода и отвода рабочей жидкости гидроцилиндра:

, (3.12)

где - расход рабочей жидкости;

- средняя скорость течения жидкости в нагнетательном трубопроводе.

По ГОСТ 16516-80 принимаем .

Размещено на Allbest.ru