Гидропривод роторного траншейного экскаватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра “ПТТМиГП”

Гидропривод роторного траншейного экскаватора

Пояснительная записка

ТТМ.12.03.00.000 ПЗ

г. Омск - 2011 г.

Содержание

Введение

1. Исходные данные для расчёта объёмного гидропривода

2. Описание принципиальной гидравлической схемы

3. Расчёт объёмного 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 Расчёт потерь давления в гидролиниях

3.6 Расчёт гидроцилиндра

3.7 Тепловой расчёт гидропривода

Заключение

Список литературы

Введение

траншейный экскаватор гидропривод насос

Современный уровень развития строительного и дорожного машиностроения характеризуется широким применением объемного гидравлического привода. Широкое применение гидропривода объясняется целым рядом его преимуществ в сравнении с другими типами привода. К основным преимуществам следует отнести: небольшой удельный вес, реализацию больших передаточных чисел, бесступенчатое регулирование скоростей исполнительных механизмов, надежное предохранение от перегрузок, удобство управления и легкость его автоматизации.

Большинство строительно-дорожных машин имеют гидропривод. Он применяется для привода рабочего оборудования. Применение объемного гидропривода дает значительный экономический эффект, поэтому он находит все большее применение в строительном и транспортном машиностроении, тракторостроении, подъемно-транспортных машинах и механизмах. Объемный гидропривод благодаря своим преимуществам стал неотъемлемой частью подавляющего большинства современных машин: экскаваторов, бульдозеров, автокранов, автогрейдеров, погрузчиков и др.

Главными задачами при проектировании является расчет основных параметров объемного гидропривода и на его основе выбор типового, нормализованного и стандартного гидроагрегатов.

1. Исходные данные для расчета объемного гидропривода

Роторный траншейный экскаватор

Номинальное давление гидропривода, МПа	16,0
Усилие на штоке гидроцилиндра тянущем, кН	60,0
Скорость перемещения штока гидроцилиндра, м/с	0,45
Длины гидролиний, м:
а) всасывающей (от бака к насосу)	0,5
б) напорной (от насоса к распределителю)	5
в) исполнительной (от распределителя к гидродвигателю)	1
г) сливной (от распределителя к баку)	2
Местные сопротивления, шт:
а) переходник	6
б) штуцер	4
в) разъемная муфта	8
г) плавное колено 90	4
д) дроссель	6
Температурный режим работы (окружающей среды),C	-25…+35

2. Описание принципиальной гидравлической схемы

Рисунок 1

Гидравлический привод (рис. 1.) состоит из гидробака Б, насоса Н, секционных четырехпозиционных гидрораспределителей с ручным управлением Р, гидроцилиндра Ц, фильтра Ф с переливным клапаном. Контроль давления рабочей жидкости ведется с помощью манометра МН1.

Рабочая жидкость из гидробака Б по всасывающей гидролинии насосом Н подается в напорную гидролинию через центральное вращающееся соединение к секционному гидрораспределителю Р. При перемещении золотника гидрораспредилителя Р перемещается дополнительный золотник вследствие чего переливной гидроклапан закрывается, рабочая жидкость от насосов поступает к гидроцилиндру. Противоположная полость гидроцилиндра при этом соединяется со сливной гидролинией. Гидроцилиндр Ц подключается к соответствующим секциям гидрораспределителя Р., которые устанавливаются в гидролиниях, являющихся сливными при опускании.

Предохранительный клапан КП2 предохраняет систему от давления рабочей жидкости, превышающего установленное, путем слива жидкости в гидробак Б.

3. Расчёт объёмного гидропривода

3.1 Определение мощности гидропривода и насоса

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

Nгдв=FV, (1)

Где F - усилие на штоке, кН:

V - скорость движения штока, м/с.

Nгдв=600,45=27 кВт

Полезную мощность насоса Nнп, кВт, определяют по формуле:

Nнп = k_зуk_зс Nгдв, (2)

Где k_зу - 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);

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

Nнп=1,11,127=32,67 кВт

3.2 Выбор насоса

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

Qн = Nнп / pном, (3)

где pном - номинальное давление, МПа.

Qн=32,67/16=2,0418

Рабочий объём насоса q_Н, дм/об, определяется по формуле:

q_Н= Nнп /(p_НОМn_Н), (4)

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

q_Н=32,67/1625=0,081 дм/об

Выбираем насос НШ - 100А-3 по подходящим параметрам p_НОМ и q_Н.

Таблица 1. Техническая характеристика шестеренного насоса типа НШ - 100А-3

Рабочий объем, см3	98,8
Давление на выходе, МПа:
номинальное	16
максимальное	20
Давление на входе в насос, МПа:
минимальное	0,08
максимальное	0,15
Частота вращения вала, с-1
минимальное	960
номинальная	1920
максимальная	2400
Номинальная потребляемая мощность, кВт	43,15
КПД насоса	0,85
Объемный КПД	0,94
Класс чистоты рабочей жидкости ГОСТ 17216-71	15
Номинальная тонкость фильтрации рабочей жидкости, мкм, не более	25
Масса, кг	16,8

По технической характеристике выбранного насоса производим уточнение действительной подачи насоса Qнд, дм/с, по формуле:

Q_нд = q_ндn_ндоб, (5)

Где q_нд - действительный рабочий объём насоса, дм;

n_нд - действительная частота вращения насоса, с;

об - объемный КПД насоса.

Q_нд=0,0988250,94=2,0218 дм/с.

3.3 Определение внутреннего диаметра гидролиний, скоростей движения жидкости

Зададимся скоростями движения жидкости [3,4].

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

Для сливной гидролинии примем Vсл = 2 м/с.

Для напорной гидролинии примем Vнап = 6 м/с.

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

(6)

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии d_рвс = 49мм производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75. Значение толщины стенки трубопровода примем 3 мм.

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии d_рсл = 36 мм.

Производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75. Значение толщины стенки трубопровода примем 3 мм.

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии

d_рнап = 24мм производим выбор трубопровода по ГОСТ 8734-75. Значение толщины стенки трубопровода примем 3 мм.

3.4 Выбор гидроаппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости

Таблица 2. Техническая характеристика секционного гидрораспределителя типа Р, [2, 3].

Параметр	Значение
Давление, МПа: номинальное максимальное	16 17,5
Расход рабочей жидкости, дм/мин: номинальный максимальный	160 200
Условный проход, мм	25
Управление	Ручное
Давление в сливной гидролинии, МПа, не более	0,8

Таблица 3. Техническая характеристика Предохранительного клапана непрямого действия 61300

Параметр	Значение
Условный проход, мм	25
Номинальный расход, дм/мин	160
Максимальный расход рабочей жидкости, дм/мин	600
Масса, кг	1,83

Таблица 4. Основные параметры дросселей с обратными клапанами типа 62800

Параметр	Значение
Условный проход, мм	25
Номинальный расход, дм/мин	160
Номинальное давление, МПа	32
Масса, кг	3,2

Таблица 5. Техническая характеристика линейного фильтра типа 1.1.25-25

Параметр	Значение
Условный проход, мм	25
Номинальный расход через фильтр при вязкости р/ж 20…30 сСт, дм/мин	63
Номинальная тонкость фильтрации, мкм	25
Номинальное давление, МПа	0,63
Номинальный перепад давления, МПа	0,08
Перепад давления на фильтроэлементе, МПа	0,3
Ресурс работы фильтроэлемента, ч	200
Масса сухого фильтра, кг	8

Таблица 6. Характеристика рабочей жидкости ВМГЗ (ТУ 101479-74)

Параметр	Значение
Плотность при 20С, кг/м	865
Вязкость при 50С, сСт	10
Температура застывания, С	-60
Температура вспышки, С	135

3.5 Расчет потерь давления в гидролиниях

Потери давления определяются отдельно для каждой гидролинии при определенной температуре рабочей жидкости по формуле

(7)

где - потери давления в гидролинии, МПа;

- сумма путевых потерь, МПа;

- сумма потерь в местных сопротивлениях, МПа;

Потери давления по длине гидролинии определяются по формуле

, (8)

где - потери давления по длине, МПа;

- плотность рабочей жидкости,

- коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси);

l - длина гидролинии, м;

d - внутренний диаметр гидролинии, м;

- скорость движения жидкости, кг/м3.

Коэффициент путевых потерь л (коэффициент Дарси) определяется по формуле

Для турбулентного режима:

; (9)

Для ламинарного режима:

; (10)

Для напорной гидролинии:

Для сливной гидролинии:

Для всасывающей гидролинии:

Так как полученное число Рейнольдса Re = 13314>2320, то движение жидкости в напорной гидролинии турбулентное.

Определяем коэффициент путевых потерь л (коэффициент Дарси) для турбулентного режима по формуле (9):

Так как полученное число Рейнольдса Re = 7688>2320, то движение жидкости в сливной гидролинии турбулентное.

Определяем коэффициент путевых потерь л (коэффициент Дарси) для турбулентного режима по формуле (9):

Так как полученное число Рейнольдса Re = 5877,6>2320, то движение жидкости во всасывающей гидролинии турбулентное.

Определяем коэффициент путевых потерь л (коэффициент Дарси) для турбулентного режима по формуле (9):

Определяем путевые потери для напорной гидролинии по формуле (8):

МПа

Определяем путевые потери для сливной гидролинии по формуле (8):

МПа

Определяем путевые потери для всасывающей гидролинии по формуле (8):

МПа

Потери давления в местном сопротивлении определяются по формуле:

(11)

где - потери давления в местном сопротивлении, МПа;

- коэффициент местного сопротивления;

- скорость движения жидкости, м/с;

- плотность рабочей жидкости, кг/м³.

Местные сопротивления
Золотниковый распределитель (напорная) Фильтр (сливная)	2 2….3

Распределение заданных видов местных сопротивлений по гидролиниям (напорной, сливной) производим произвольно.

Местные сопротивления напорной гидролинии: переходник - 3 шт., штуцер - 2 шт., разъемная муфта - 4 шт., плавное колено 90- 2 шт., дроссель - 3 шт.

Местные сопротивления сливной гидролинии: переходник - 3 шт., штуцер - 2 шт., разъемная муфта - 4 шт., плавное колено 90- 2 шт., дроссель - 3 шт.

Определяем потери давлении в местных сопротивлениях для напорной гидролинии по формуле (11):

МПа

Определяем потери давлении в местных сопротивлениях для сливной гидролинии по формуле (11):

МПа

Определяем потери давлении в местных сопротивлениях для всасывающей гидролинии по формуле (11):

МПа

Потери давления в гидролинии p, МПа, определяется по формуле (7):

Для напорной гидролинии:

МПа

Для сливной гидролинии:

МПа

Для всасывающей гидролинии:

МПа

3.6 Расчет гидроцилиндра

Для расчета гидроцилиндра воспользуемся расчетной схемой (Рисунок 2).

Рисунок 2. Гидроцилиндр со штоковой рабочей полостью

Таблица 7. Поршневой цилиндр двухстороннего действия У4564.210А

Параметр	Значение
Диаметр поршня D, мм	100
Диаметр штока d, мм	63
Ход поршня L, мм	250…1000
Номинальное давление Р, МПа	16

Сравниваем действительные и заданные параметры по относительным величинам:

где V - заданная скорость штока, м/с.

Отклонение действительного значения скорости от заданного не превышает 10%.

Отклонение действительного значения усилия от заданного не превышает 10%.

3.7 Тепловой расчет гидропривода

Тепловой расчет гидропривода производится с целью определения температуры рабочей жидкости, объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств.

Количество тепла, выделяемая в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.

Тепловой расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового баланса:

Q_ВЫД=Q_ОТВ,

где Q_ВЫД - количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени, Вт;

Q_ОТВ - количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт.

Гидромеханический КПД гидропривода определяется по формуле:

где - гидромеханические КПД насоса и гидродвигателя соответственно;

- гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.

Гидравлический КПД гидропривода равен:

,

где Pном- номинальное давление, МПа;

- потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.

,

где d_i - внутренний диаметр м;

- толщина стенки;

- длина i-го трубопровода, м;

S_Б - площадь поверхности гидробака, м².

S_rвс=3,14(0,049+2·0,003)·0,5=0,08635 м²

S_rнап=3,14·(0,034+2·0,003)·6=0,7536 м²

S_rслив=3,14·(0,042+2·0,003)·3=0,4521 м²

S_Б=0,065,

где S_Б - площадь поверхности гидробака, м²;

v - объем гидробака, дм³.

Заключение

В результате проделанной работы рассчитали объемный гидропривод Роторный траншейный экскаватор. Выбрали насос, внутренние диаметры гидролиний, скорости движения жидкости.

Выбрали гидроаппаратуру, рассчитали потери давления в гидролиниях. Рассчитали гидроцилиндры, произвели тепловой расчет гидропривода.

В ходе расчета было установлено что гидромотор выбран верно потому что полученные значения удовлетворили заданные выходные параметры гидропривода.

Список литературы

1. Галдин Н.С. Расчет объемного гидропривода мобильных машин. Методические указания для курсового проектирования по дисциплинам «Гидравлика», «Гидравлика и гидропневмопривод», Омск издательство СибАДИ 2003.

2. Галдин Н.С. Элементы объемных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы. Учебное пособие. Омск издательство СибАДИ 2005.

3. Галдин Н.С. Гидравлические машины и объемный гидропривод. Учебное пособие. Омск издательство СибАДИ 2007.

4. Семенова И.А. Галдин Н.С. Гидравлические схемы мобильных машин. Омск издательство СибАДИ 2010.

5. Галдин Н.С. Кукин А.В. Атлас гидравлических схем мобильных машин и оборудования. Учебное пособие. Омск издательство СибАДИ 2006.

Размещено на Allbest.ru