Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра «ПТТМ и гидропривод»

Курсовой проект

По предмету: «Гидравлика и гидропневмопривод. Гидравлические и пневматические системы ТиТТМО»

Гидропривод привода рамы автогрейдера

Омск 2013

Содержание

гидравлический автогрейдер привод

Введение

1. Исходные данные для расчета объемного гидропривода

2. Описание принципиальной гидравлической схемы привода рамы автогрейдера

3. Расчет объемного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

3.2 Выбор насоса

3.3 Определение внутреннего диаметра гидролиний и скоростей движения жидкости

3.4 Выбор гидроаппаратуры и кондиционеров рабочей жидкости

3.5 Расчёт потерь давления в гидролиниях

3.6 Расчёт гидроцилиндра

3.7 Тепловой расчёт гидропривода

Заключение

Список используемых источников

Введение

Объёмный гидропривод даёт значительный экономический эффект, поэтому он находит всё большее применение на мобильных машинах, в строительном и транспортном машиностроении, станкостроении, судостроении, тракторостроении, подъёмно-транспортных машинах и механизмах и т.д.

Курсовое проектирование объёмного гидропривода способствует обобщению и закреплению теоретических знаний, имеет целью развитие навыков самостоятельной творческой работы, пользования справочной литературой, ГОСТами, нормативными документами, выполнения расчётов, чертежей и составления текстовых конструкторских документов.

Объектом проектирования является объёмный гидропривод автогрейдера.

При проектировании гидропривода выполняется расчёт основных параметров гидропривода, производится выбор нормализованного и стандартного гидрооборудования, разрабатывается принципиальная гидравлическая схема привода рамы автогрейдера.

Принципиальная гидравлическая схема автогрейдера разрабатывается на основе существующей типовой гидросхемы, анализа назначения машины, её конструктивных особенностей, условий работы и возможности выполнения необходимых технологических операций.

1. Исходные данные для расчёта объёмного гидропривода

Таблица 1. Исходные данные

Параметры	Значения
Усилие на штоке цилиндра тянущем, кН	55
Скорость движения штока (тянущего), м/с	0,45
Номинальное давление гидропривода, МПа	16
Длина всасывающей гидролинии, м	0,7
Длина напорной гидролинии, м	4
Длина исполнительной гидролинии, м	2
Длина сливной гидролинии, м	4
Местные сопротивления: - переходник - штуцер - разъёмная муфта - плавное колено 90° - дроссель	3 4 4 4 8
Температура окружающей среды, °C	-20…+30

2. Описание принципиальной гидравлической схемы привода рамы автогрейдера

Рисунок 1. Принципиальная гидравлическая схема

Рабочая жидкость из гидробака Б по всасывающей гидролинии насосом Н подаётся в напорную гидролинию и поступает в трёхпозиционную секцию Р гидрораспределителя с ручным управлением. Предохранительный клапан КП1 предохраняет гидросистему от давления рабочей жидкости, превышающего установленное, путём слива жидкости в гидробак Б.

При нейтральном положении золотника секции Р распределителя напорная гидролиния соединяется со сливной гидролинией, и рабочая жидкость через фильтр Ф возвращается обратно в гидробак Б. Параллельно фильтру Ф установлен переливной клапан КП2, направляющий жидкость мимо фильтра в случае загрязнения фильтрующего элемента.

Исполнительные гидролинии соединяют секцию Р гидрораспределителя, к которой прифланцован блок клапанов, включающий один переливной КП1, и один обратный КО1 клапана, с гидромотором М. Переливной клапаны обеспечивает плавность в начале и конце движения за счёт перепуска части рабочей жидкости из напорной полости гидромотора в сливную. Через обратный клапан осуществляется подпитка гидромоторов из сливной полости гидросистемы. В исходном положении золотника исполнительные гидролинии перекрыты, и вал гидромотора находится в неподвижном состоянии.

При установке золотника секции Р гидрораспределителя в верхнее рабочее положение (т.е. его необходимо сместить вниз от исходного положения на одну позицию) жидкость от насоса Н через обратный клапан КО1 будет поступать в гидромотор. При этом вал гидромотора будет вращаться по часовой стрелке, а через противоположное отверстие жидкость будет сливаться в гидробак Б. При включении золотника распределителя Р в нижнюю рабочую позицию (т.е. его необходимо сместить вверх от исходного положения на одну позицию) направление жидкости будет противоположным, и вал гидромотора будет вращаться в противоположную сторону.

3. Расчёт объёмного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

Мощность гидропривода

, (1)

где F - усилие на штоке, кН;

V - скорость движения штока, м/с.

кВт.

Полезная мощность насоса

, (2)

где kзу - коэффициент запаса по усилию /5/;

kзс - коэффициент запаса по скорости /5/.

кВт.

3.2 Выбор насоса

Подача насоса, дм3/с

, (3)

где pраб - рабочее давление, МПа.

дм3/с.

Рабочий объём насоса, см3

, (4)

где nн - частота вращения вала насоса, с-1.

см3.

Таблица 2. Техническая характеристика шестеренного насоса НШ100-4 /6/

Параметры	Значения
Номинальный рабочий объём, см3	98,8
давление на выходе из насоса, МПа - номинальное -максимальное	20 25
Давление на входе в насос, МПа: - максимальное - минимальное	0,15 0,08
частота вращения, с-1 - НОМИНАЛЬНАЯ - МАКСИМАЛЬНАЯ - МИНИМАЛЬНАЯ	19,2 24 5
Номинальная потребляемая мощность, кВт	80,1
Коэффициент подачи (объёмный КПД)	0,95
Полный КПД	0,86…0,9
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	25
Масса , кг	16,5

Действительная подача насоса, дм3/с

, (5)

где qнд - действительный рабочий объём насоса, дм3;

зобн - объёмный КПД насоса.

дм3/с.

3.3 Определение внутреннего диаметра гидролиний и скоростей движения жидкости

Расчётный внутренний диаметр гидролинии, м

, (6)

где Vж - скорость движения жидкости в гидролинии, м/с /3/.

Расчётный внутренний диаметр всасывающей гидролинии

м.

Расчётный внутренний диаметр напорной гидролинии

м.

Расчётный внутренний диаметр сливной гидролинии

м.

По ГОСТу 8734-75 принимаем значения диаметров с учетом толщины стенки равной 3 мм.

=20 мм

=44 мм

=34 мм

Действительная скорость движения жидкости в гидролинии, м/с

, (7)

где d - действительный внутренний диаметр гидролинии, м.

Действительная скорость движения жидкости во всасывающей гидролинии

м/с.

Действительная скорость движения жидкости в напорной гидролинии

м/с.

Действительная скорость движения жидкости в сливной гидролинии

м/с.

3.4 Выбор гидроаппаратуры и кондиционеров рабочей жидкости

Гидроаппаратуру выбираем по условному проходу напорной гидролинии (ГОСТ 16516-80) и рабочему давлению. Линейный фильтр выбираем по условному проходу сливной гидролинии, номинальной тонкости фильтрации, номинальной пропускной способности и номинальному давлению на выходе из гидрораспределителя. Условные проходы напорной и сливной гидролинии равны соответственно 20 мм и 32 мм /5/. Рабочее давление равно 16 МПа. Номинальная тонкость фильтрации равна 25 мкм. Номинальное давление на выходе из гидрораспределителя не более 0,8 МПа.

Таблица 3. Технические характеристики секционного гидрораспределителя Р с условным проходом 20 мм /6/

Параметры	Значения
Давление, МПа - номинальное - максимальное	16 17,5
Расход рабочей жидкости, дм3/мин - номинальный - максимальный	100 125
Внутренние перетечки рабочей жидкости при нейтральной позиции золотника и номинальном давлении, см3/мин	50…150
Максимальное усилие для перемещения золотника из нейтральной позиции в рабочие при номинальных давлении и расходе, Н	350
Количество секций	6
Давление в сливной гидролинии, МПа	0,8
Потери давления в гидрораспределителе при нейтральной позиции золотников и номинальном расходе рабочей жидкости, МПа. не более -в одной секции -в двух секциях -в трех секциях -в четырех секциях	0,18 0,32 0,48 0,65
Потери давления при рабочей позиции золотника, МПа, не более	0,65
Масса, кг	Зависит от числа секция

Таблица 4. Технические характеристики обратных клапанов 61200 /6/

Параметры	Значения
Условный проход, мм	20
Максимальный расход рабочей жидкости, дм3/мин	100
Масса, кг	0,92

Таблица 5. Технические характеристики предохранительных клапанов прямого действия типа 521 /6/

Параметры	Значения
Условный проход, мм	20
Максимальный расход рабочей жидкости, дм3/мин	250

Таблица 6. Технические характеристики линейного фильтра 1.1.40-40 с перепускным клапаном /6/

Параметры	Значения
Условный проход, мм	40
Номинальный расход через фильтр при вязкости рабочей жидкости 20…30сСт, дм3/мин	160
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	40
Номинальное давление, МПа	0,63
Номинальный перепад давления при номинальном расходе и вязкости рабочей жидкости не более 30 сСт, МПа	0,08
Перепад давления на фильтроэлементе при открывании перепускного клапана, МПа	0,3
Ресурс работы фильтроэлемента, ч	300
Масса сухого фильтра, кг	8

В качестве рабочей жидкости используем масло ВМГЗ.

Таблица 7. Характеристики масла ВМГЗ (ТУ 38.101479-86)

Параметры	Значения
Обозначение по ГОСТ 17479.3-85	МГ-15-В(с)
Плотность при 20°C, кг/м3	865
Кинематическая вязкость при температуре 50°C, сСт	10
Температура застывания, °C	-60
Температура вспышки, °C	135

3.5 Расчёт потерь давления в гидролиниях

Определение числа Рейнольдса

, (8)

где н - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, м2/с.

Число Рейнольдса для всасывающей гидролинии

.

Число Рейнольдса для напорной гидролинии

.

Число Рейнольдса для сливной гидролинии

.

Режим движения рабочей жидкости во всех гидролиниях турбулентный.

Определение коэффициента путевых потерь

. (9)

Коэффициент путевых потерь для всасывающей гидролинии

.

Коэффициент путевых потерь для напорной гидролинии

.

Коэффициент путевых потерь для сливной гидролинии

.

Потери давления во всасывающей гидролинии, МПа

, (10)

где Дplв - потери давления по длине всасывающей гидролинии, МПа;

lв - длина всасывающей гидролинии, м;

dв - внутренний диаметр всасывающей гидролинии, м;

с - плотность рабочей жидкости, кг/м3.

МПа.

Потери давления в напорной гидролинии, МПа

, (11)

где Дpн - потери давления в напорной гидролинии, МПа;

Дplн - потери давления по длине напорной гидролинии, МПа;

Дpмн - потери давления в местных сопротивлениях напорной гидролинии, МПа.

,(12)

где lнап - длина напорной гидролинии, м;

lвс - длина исполнительной гидролинии, м;

dн - внутренний диаметр напорной гидролинии, м.

МПа.

, (13)

,

где оп - коэффициент местного сопротивления переходника /3/;

ош - коэффициент местного сопротивления штуцера /3/;

орм - коэффициент местного сопротивления разъёмной муфты /3/;

опк - коэффициент местного сопротивления плавного колена 90° /3/;

од - коэффициент местного сопротивления дросселя /3/;

МПа.

МПа.

Потери давления в сливной гидролинии, МПа

, (14)

где Дplс - потери давления по длине сливной гидролинии, МПа;

Дpмс - потери давления в местных сопротивлениях сливной гидролинии, МПа.

, (15)

гдеlс - длина сливной гидролинии, м;

dс - внутренний диаметр сливной гидролинии, м.

МПа.

,(16)

МПа.

МПа.

3.6 Расчёт гидроцилиндра

Диаметр поршня из условия обеспечения усилия на штоке, мм

,(17)

где ц - отношение между диаметрами штока и поршня гидроцилиндра /5/.

мм.

Диаметр штока из условия обеспечения усилия на штоке, мм

, (18)

мм.

Диаметр поршня из условия обеспечения заданной скорости движения штока, мм

, (19)

мм.

Диаметр штока из условия обеспечения заданной скорости движения штока, мм

, (20)

.

Среднее значение диаметра поршня, мм

, (21)

мм.

Среднее значение диаметра штока, мм

, (22)

мм.

Основные параметры гидроцилиндров, в том числе диаметры поршня и штока, регламентируются ГОСТом 6540-68.

Принимаем: D=80 мм, d=40мм.

Действительное усилие на штоке, Н

, (23)

где D - диаметр поршня, м;

dш - диаметр штока, м.

Н

Действительная скорость движения штока

, (24)

где Vд - действительная скорость движения штока, м/с;

Sэф - эффективная площадь поршня, м2.

, (25)

м2.

м/с.

Сравнение действительной и заданной скорости движения штока

, (26)

.

Сравнение действительного и заданного усилия на штоке

, (27)

.

Отклонение действительных значений выходных параметров гидроцилиндра (усилие и скорость) не превышает +-10%, следовательно, гидрооборудование подобрано верно.

3.7 Тепловой расчёт гидропривода

Количество тепла, выделяемого в единицу времени

, (28)

где Qвыд - количество тепла, выделяемого в единицу времени, Вт;

kв - коэффициент продолжительности работы гидропривода /5/;

kд - коэффициент использования номинального давления /5/;

згм - гидромеханический КПД гидропривода;

зн - полный КПД насоса.

, (29)

где згмн - гидромеханический КПД насоса;

згмгдв - гидромеханический КПД гидродвигателя;

зг - гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.

, (30)

.

, (31)

.

.

Вт.

Площадь поверхности гидробака

, (32)

где Qотв - количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт;

kтп - коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(м2·град) /5/;

tж - установившаяся температура рабочей жидкости, °C;

tо - температура окружающего воздуха, °C;

Sв - площадь наружной теплоотводящей поверхности всасывающей гидролиний, м2;

Sн - площадь наружной теплоотводящей поверхности напорной гидролинии, м2;

Sс - площадь наружной теплоотводящей поверхности сливной гидролиний, м2;

Sб - площадь поверхности гидробака, м2

, (33)

где д - толщина стенки, м.

м2

, (34)

м2.

, (35)

м2.

.

, (36)

м2.

Объём гидробака, дм3

, (37)

дм3.

Этот объем не должен превышать 0.8…3.0 минутной подачи насоса. Минутная подача насоса:

.

Условие выполняется, установка теплообменника не нужна.

Заключение

В ходе выполнения курсового проектирования были определены основные параметры гидропривода:

- скорость движения штока 0,49м/с;

- усилие на штоке 58 946 Н;

- объём гидробака 149,3 дм3.

В качестве насоса был выбран шестеренный насос типа НШ100-4, секционный гидрораспределитель типа Р условным проходом 20 мм, предохранительный клапан типа 521 и обратные клапана 61200 с условным проходом 20 мм.

В качестве кондиционера был выбран линейный фильтр 1.1.40-40 с перепускным клапаном, а в качестве рабочей жидкости - масло ВМГЗ (ТУ 38.101479-86).

Список используемых источников

1. Атлас гидравлических схем мобильных машин и оборудования: Учебное пособие / Н.С. Галдин, А.В. Кукин. - Омск.: СибАДИ, 2006. - 91 с.

2. Задания на курсовую работу по гидроприводу /Н.С. Галдин, И.А. Семенова - Омск: СибАДИ, 2008. - 56 с.

3. Гидравлические машины, объемный гидропривод: Учебное пособие / Н.С. Галдин. - Омск.: СибАДИ, 2009. - 271 с.

4. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. / В.А. Васильченко - Москва: Машиностроение, 1983. - 303 с.

5. Расчёт объёмного гидропривода мобильных машин при курсовом и дипломном проектировании. Методические указания./ Н.С. Галдин. - Омск.: СибАДИ, 2008. - 28 с.

6. Элементы объёмных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы: Учебное пособие / Н.С. Галдин. - Омск: СибАДИ, 2008. - 127 с.

Размещено на Allbest.ru