Расчёт объёмного гидропривода

Курсовая работа

" РАСЧЕТ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА"

• 1. Исходные данные для расчета гидропривода
• 2. Разработка принципиальной гидравлической схемы гидропривода
• 2.1 Выбор схемы: открытая, закрытая
• 2.2 Назначение элементов гидросхемы:
• 2.2.1 Насос аксиально-поршневой типа 207
• 2.2.2 Гидроцилиндр типа ДСШ 14.56.001
• 2.2.3 Фильтры магнитные (тип ФМ)
• 2.3 Описание принципа действия гидропередачи
• 3. Предварительный расчет гидропривода
• 4. Подбор и назначение гидроагрегатов передачи
• 4.1 Подбор гидравлического насоса
• 3.2 Подбор гидроцилиндра
• 3.2.1 Гидроцилиндры поршневые. Назначение и устройство
• 3.3 Назначение рабочей жидкости гидропередачи
• 3.3.1 Характеристики рабочей жидкости
• 4. Подбор и назначение гидроаппаратуры
• 4.1 Распределитель
• 4.2 Назначение, устройство и принцип действия распределителя Р-20.160
• 4.3 Клапан предохранительный
• 4.4 Подбор фильтра
• 5. Расчет гидравлических линий гидропередачи и назначение их диаметра
• 5.1 Расчет диаметра трубопровода (магистрали)
• 5.2 Выбор стандартного трубопровода
• 5.3 Проверка
• 5.4 Расчет гидравлических потерь в системе гидропередачи
• 6. Поверочный расчет гидропередачи графоаналитическим методом
• 6.1 Расчет параметров диаграммы режимов работы гидропередачи

• Заключение

  о работоспособности гидропередачи

• Литература

1. Исходные данные для расчета гидропривода

Рассчитать и спроектировать объемную гидропередачу привода рабочего органа строительно-дорожной машины по следующим данным:

Давление гидропередачи, Рг. п. =16 [МПа].

Сила на рабочем органе машины Р=15 000 [Н].

Скорость движения поршня V =0,08 [м/сек].

Длина соединительных линий гидропередачи L=10 [м].

2. Разработка принципиальной гидравлической схемы гидропривода

Под гидроприводом понимают совокупность устройств — гидромашин и аппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости.

Гидропривод, содержащий объемные машины, называется объемным. Объемный гидропривод — это совокупность устройств, состоящая из объемного насоса, гидродвигателя, гидросети и гидроаппаратуры, предназначенная для приведения механизмов и машин в движение посредством рабочей жидкости.

Объемная гидропередача — это силовой узел гидропривода, состоящий из объемного насоса, гидродвигателя и гидросети.

Объемным называется насос, в котором жидкость перемещается путем периодического изменения объема его камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.

Гидроцилиндр — объемный гидродвигатель с поступательным движением выходного звена.

Гидропривод делится на: насосный, аккумуляторный, магистральный. Также по характеру выходного звена различают следующие объемные гидроприводы:

А). поступательного движения — с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;

Б). поворотного движения — с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол менее 360.

В). вращательного движения — с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.

Если в объемном гидроприводе отсутствуют устройства для изменения скорости выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы называются неуправляемыми. Гидроприводы, в которых скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называется управляемым.

Регулирование скорости может осуществляться вручную — гидропривод с ручным управлением; автоматически — гидропривод с автоматическим управлением.

Объемные гидроприводы широко применяются в качестве приводов станков, дорожных и строительных машин, прокатных станов, прессового и литейного оборудования, транспортных и сельскохозяйственных машинах.

Рис. 1. Принципиальная гидравлическая схема гидропривода ковша экскаватора

2.1 Выбор схемы: открытая, закрытая

По способу циркуляции жидкости гидроприводы бывают с замкнутой или разомкнутой циркуляцией. В гидроприводах с замкнутой циркуляцией рабочая жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса, а в гидроприводах с разомкнутой циркуляцией — в гидробак. В данной схеме рабочая жидкость поступает в гидробак, следовательно схема — открытая.

2.2 Назначение элементов гидросхемы:

2.2.1 Насос аксиально-поршневой типа 207

Насос аксиально-поршневой регулируемый типа 207 предназначен для гидравлических систем машин, в которых необходимо регулирование подачи при постоянном направлении потока.

2.2.2 Гидроцилиндр типа ДСШ 14.56.001

Гидроцилиндры поршневые предназначены для преобразования энергии перекачиваемой насосом жидкости в механическую энергию исполнительного механизма.

Гидроцилиндры работают на чистом минеральном масле вязкостью 10…500 мм2/сек при температуре масла — 35…+50С.

Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется путем подвода рабочей жидкости под давлением в штоковую или бесштоковую полости гидроцилиндра через крышки, гильзу или шток.

2.2.3 Фильтры магнитные (тип ФМ)

Фильтры магнитные типа ФМ предназначены для улавливания ферромагнитных частиц и механических примесей, содержащихся в маслах и охлаждающих жидкостях гидравлических, смазочных систем и систем охлаждения металлорежущих станков (и других машин).

Распределитель гидравлический трехпозиционный типа Р-20.160.

Распределитель трехпозиционный типа Р-20.160. предназначены для реверсирования движения рабочих органов в прессах (или других машинах).

Распределители работают на чистом минеральном масле вязкостью 10−400 мм2/сек при температуре масла до 50. Рекомендуется применять масло индустриальное 30 или 50 (ГОСТ 1707−51).

Напорный клапан У 4790.15.

Напорные клапаны предназначены для предохранения гидросистемы от перегрузки давлением и разгрузки от давления при помощи дистанционного управления.

Клапаны работают на чистом минеральном масле вязкостью 10−400 мм2/сек при температуре масла до 50. Рекомендуется применять масло индустриальное 20, 30 или 50 (ГОСТ 1707−51).

2.3 Описание принципа действия гидропередачи

При включении насоса создается поток жидкости. Жидкость под давлением с определенной скоростью по напорной линии поступает в гидроцилиндр. Благодаря перепаду давления, жидкость поступает под поршень гидроцилиндра и создает силу F, благодаря которой происходит поступательное движение штока гидроцилиндра. После этого, жидкость, пройдя в систему очистки (фильтры) сливается обратно в гидравлический бак. Если усилие на гидроцилиндре превысит определенную величину, что приведет к увеличению давления в напорной гидролинии выше заданного, предохранительный клапан откроется и через него жидкость будет сливаться в бак, или на всасывающую гидролинию. Изменение направления движения рабочей жидкости производят посредством распределителя.

3. Предварительный расчет гидропривода

В предварительном расчете гидропривода определяется номинальные значения давления, расхода и мощности гидропередачи.

Мощность гидропередачи вращательного действия:

; ;

Мощность гидропередачи возвратно — поступательного действия:

Nг. п. = [Вт];

Расход гидропередач:

Qг. п. = [м3/с]

Основные гидравлические параметры гидропередачи:

;; .

гидропередача привод машина строительная

4. Подбор и назначение гидроагрегатов передачи

4.1 Подбор гидравлического насоса

Условия назначения насоса: p г. п. p насоса; Q г. п. Q насоса; Nнасоса N г. п.

Исходя из данных условий, выбираем насос типа 207.

Насос аксиально-поршневой типа 207

Насос аксиально-поршневой регулируемый типа 207 предназначен для гидравлических систем машин, в которых необходимо регулирование подачи при постоянном направлении потока.

Рис 2. Насос аксиально-поршневой регулируемый типа 207

3.2 Подбор гидроцилиндра

Условия подбора: р _{г. ц. p г. п., Q г. ц. Q г. п., N г. ц. N г. п.}

==0,034 м = 34 мм.

Гидроцилиндр конструкции типа ДСШ 14.56.001 необходимо изготовить с толщиной стенки для давления 16 МПа.

3.2.1 Гидроцилиндры поршневые. Назначение и устройство

Назначение. Гидроцилипдры поршневые (рис 3) предназначены для преобразования энергии перекачиваемой насосом жидкости в механическую энергию исполнительного механизма.

Гидроцилипдры работают на чистом минеральном масле вязкостью 10−500 мм2/ сек при температуре масла от — 35 до +50°.

Рис 3. Гидроцилиндр

3.3 Назначение рабочей жидкости гидропередачи

Согласно условиям работы гидропривода и требованиям выбранных гидроагрегатов, наиболее подходящей рабочей жидкостью является масло идустриальное 50.

3.3.1 Характеристики рабочей жидкости

4. Подбор и назначение гидроаппаратуры

4.1 Распределитель

Условие подбора: ,

— перепад на распределителе (гидравлические потери)

— коэффициент местного сопротивления распределителя

4.2 Назначение, устройство и принцип действия распределителя Р-20.160

Золотники распределительные с гидравлическим управлением (рис 4) предназначены для реверсирования движения рабочих органов в прессах (или других машинах). Золотники работают на чистом минеральном масле 'вязкостью 10−400 мм²/сек при температуре масла до 50°. Рекомендуется применять масло индустриальное 20 или 30 (ГОСТ 1707−51). Распределительный золотник, выполненный 'по основной (первой) схеме и показанный на рис, работает следующим образом. При среднем положении золотника линия нагнетания соединяется со сливом, а обе полости цилиндра заперты. При подводе масла из системы управления под один из торцов золотника последний смещается в крайнее положение, соединяя одну полость цилиндра с линией нагнетания, а другую — со сливом.

Гидравлическая схема трехпозиционного пяти ходового реверсивного золотника с соединением на слив нагнетательной линии и запертыми полостями цилиндра показана на рис 4.

рис.5

4.3 Клапан предохранительный

Условие подбора: ,

Клапаны предохранительные с переливным золотником. Назначение, устройство и принцип действия.

Клапаны предохранительные с переливным золотником (рис.6) предназначены для предохранения гидросистемы от перегрузки давлением и разгрузки от давления при помощи дистанционного управления.

Клапаны работают на чистом минеральном масле вязкостью 10 — 400 мм2/сек при температуре масла до 50°. Рекомендуется применять масло индустриальное 20 или 30 (ГОСТ 1707—51).

Масло из полости давления, но каналу Е в корпусе 3 поступает в полость Г и через демпферное отверстие. А в золотнике 4 — в полость. В и под конусный клапан 1, который настроен на определенное давление.

Пока давление в системе не преодолеет усилия, на которое настроена пружина 2, гидравлический уравновешенный золотник 4 пружиной 5 удерживается в крайнем нижнем положении, перекрывая выход масла на слив.

При повышении давления в гндросистеме конусный клапан, преодолевая усилие пружины 2, открывается, и масло из полости. В по каналу. Б поступает на слив. Давление масла при прохождении через демпферное отверстие, А понижается, и давление в полости В становится меньшим, чем в полостях Д и Г, вследствие чего золотник поднимается, соединяя линию давления со сливом и прекращая увеличение давления в гидросистеме.

С падением давления в гидросистеме ниже того, на который настроена пружина 2, конусный клапан 1 закрывается, перекрывая поток масла на слив.

При этом давление в полостях В, Г и Д выравнивается и золотник под действием пружины 5 опускается, перекрывая слив масли в бак.

Разгрузка гидросистемы производится при помощи дистанционного управления. Для этого из отверстия Ж удаляют пробку и присоединяют к нему трубопровод с клапанами дистанционного управления.

рис.6

рис.7

4.4 Подбор фильтра

Условие подбора:

— перепад давления на фильтре, при котором обеспечивается нужный расход (пропускная способность фильтра при давление);

ф — коэффициент местного сопротивления фильтра;

— плотность рабочей жидкости [Индустриальное 50 (ГОСТ 1707−51)]

Фильтры пластинчатые ТИП Г41

Назначение. Фильтры пластинчатые типов Г41−1 (рис. 191) и Г41−2 (рис) предназначены для очистки от механических примесей минеральных масел вязкостью до 600 мм2/сек в гидравлических н смазочных системах машин.

Рис.8

Фильтр работает следующим образом. Через впускное отверстие загрязненное масло. поступает в корпус фильтра и через щели между пластинами попадает во внутреннюю полость, образованную вырезами в основных пластинах в форме круговых секторов.1< выходному отверстию отфильтрованное масло проходит через ряд цилиндрических отверстии в шайбе. Фильтрующий. пакет очищается. путем поворота рукоятки. При очистке скребки, входящие на небольшую глубину в прорези между основными и промежуточными пластинами, удаляют слой загрязнений, скопившийся на входах в щели.

Пластинчатые фильтры типа Г41−2 (см. рис) предназначены для встраивания в механизмы (узлы) станков и отличаются от фильтров типа Г41−1 конструкцией крышки, которая в фильтрах Г41−2 не имеет входного и выходного отверстий.

Фильтрующий пакет центрируется в расточках корпусов механизмов (узлов) при помощи специальной центрирующей шайбы, в торце которой имеются отверстия для выхода отфильтрованной жидкости.

5. Расчет гидравлических линий гидропередачи и назначение их диаметра

5.1 Расчет диаметра трубопровода (магистрали)

; [м] [мм] = dстанд

Допускаемые скорости жидкости в линиях гидропередачи выбираются в соответствии с таблицей:

Т.к. давление в гидросистеме превышает 16Мпа, значит допустимое значение скорости рабочей жидкости составляет 6м/с.

=0,1 386 м = 13,86 мм.

5.2 Выбор стандартного трубопровода

Из ГОСТ 8374–75 по условию выбираем трубопровод со следующими данными:

Dн = 28 мм (наружный диаметр трубы)

Dу = 16 мм (условный проход)

S = 6 мм (толщина стенки)

G1= 3,2 кг/м (вес одного погонного метра)

5.3 Проверка

= = 4,128 м/с,

т.е. условие, выполняется.

5.4 Расчет гидравлических потерь в системе гидропередачи

Гидравлические потери в гидропередаче складываются из потерь по длине в линиях системы и в местных гидравлических сопротивлениях.

где

— потери давления трубопроводах;

— потери давления в местных сопротивлениях.

где — плотность масла (= 960 кг/м3);

— коэффициент гидравлических потерь;

l — длина трубопровода (l = 16 м.);

d — диаметр трубопровода (d = 0.016 м.)

Число Рейнольдса:, где

— коэффициент кинематической вязкости (= 100 10−6 м3/с);

Т.к. Re < 2320, то режим движения рабочей жидкости в гидросистеме ламинарный, следовательно:

где

— суммарный коэффициент гидравлических потерь

местные потери на поворотах = 1;

распределитель = 40…60;

калорифер (теплообменник) = 25…40;

фильтр = 5…20.

.

6. Поверочный расчет гидропередачи графоаналитическим методом

6.1 Расчет параметров диаграммы режимов работы гидропередачи

Максимальная подача насоса:

Давление настройки клапана:

Максимальное давление насоса:

Максимальная скорость или обороты на выходном звене гидропередачи:

Давление холостого хода:

Номинальная нагрузка на выходном звене гидропередачи:

= 14 168 н. = 14,168кн.

Скорость или обороты на выходном звене при номинальном давлении гидропередачи:

где = 0,08 м/с.

Рис. 9. Диаграмма режимов работы гидропередачи: 1 — характеристика насоса; 2-характеристика предохранительного клапана; 3 — Глава 1. Общее представление о цикличности. Анализ затрат и себестоимости продукции механическая характеристика гидромотора; 4 — скоростная характеристика гидропередачи; 5 — моментная характеристика гидропередачи; 6 — кпд гидропередачи.

Заключение

о работоспособности гидропередачи

В результате построения диаграммы рабочих режимов гидропередачи был получен параметр регулирования насоса Uн = 0,41 при котором гидравлическая схема выдерживает заданные нагрузки и скорости на выходном звене и работает в рабочем режиме с параметрами: Pгп =; Qгп =; згп =;

Таким образом, рассчитанная в данной курсовой работе гидропередача привода стрелы является работоспособной и может использоваться в реальной конструкции привода стрелы экскаватора.

1. Гидравлическое оборудование. Каталог-справочник. ч. I и II., М., ВНИИГидропривод, 1967.

2. Башта Т. М. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Учеб. пособие для вузов — М., «Машиностроение», 1970.

3. Казарян С. М. Лабораторный практикум по гидравлике, гидравлическим машинам и гидроприводам. Учеб. пособие для вузов — Ер.: Луйс, 1984.

4. Скубаренко Д. Д. Расчет гидропривода на заданные условия работы. Методические указания к выполнению курсовой работы. Калинин 1981.

5. Васильченко В. А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник — М.: Машиностроение, 1983.