Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Читинський державний університет
(ЧітГУ)
Кафедра Будівельних та дорожніх машин
Курсова робота
Чита 2006
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Читинський державний університет
(ЧітГУ)
Кафедра Будівельних та дорожніх машин
Пояснювальна записка
до курсової роботи
Виконав: студент групи СДМ-03
Нижегородцев А.Г.
Перевірив: науковий керівник
Чебунін А.Ф.
Чита 2006
Завдання на курсове проектування
Проектування гідроприводу розпушувальними обладнання
Вихідні дані:
Прототип ДП-5С (Т-130)
Маса розпушувальними обладнання 1200кг
Тип розробляється грунту скельний
Температурні межі -16; +25
Реферат
Пз. - 31стр., Илл. - 2, табл. - 0, бібл. - 3.
Гідроциліндр, шток, насос шестерневий, обладнання рихлительние, клапан запобіжний, розподільник секційний, гидробак, фільтр, зворотний клапан.
Метою курсової роботи є проектування гідроприводу розпушувальними обладнання. При виконанні курсової роботи використовувалася методична література. В результаті виконання курсової роботи був спроектований гідропривід розпушувальними обладнання на базі прототипу ДП-5С (базовий трактор Т-130).
Зміст
Введення
1. Вихідні дані для розрахунку гідросистеми
Розрахунок зовнішнього навантаження на вихідному ланці гідроприводу
Обгрунтування рівня номінального тиску в гідросистемі
Вибір робочої рідини
2. Розрахунок і вибір гідрообладнання
Розрахунок потужності, подачі гідронасосів та їх вибір
Розрахунок і вибір гідроциліндрів
Вибір направляє і регулюючої гідроапаратури
Вибір фільтрів
Розрахунок і вибір трубопроводів
Розрахунок і вибір ємності гідробака
3. Перевірочний розрахунок гідроприводу
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі
Розрахунок дійсного значення ККД гідроприводу
Тепловий розрахунок гідросистеми
Висновок
Список використаної літератури
Введення
На машинах для земляних робіт широко застосовуються гідравлічні приводи. Вони є вторинними, оскільки отримують енергію від насосів, що приводяться електродвигунами внутрішнього згоряння. Гідравлічні приводи працюють при тиску від 6,3 до 31,5 МПа і більше. В якості робочих рідин в них використовують олії: індустріальне М12А, веретенне АУ, авіаційне АМГ і ВМГЗ.
Гідравлічний привід володіє рядом переваг в порівнянні з іншими видами: він має порівняно невелику масу і габарити насосів і гідромоторів, можливість отримання великих передавальних чисел, які можуть досягати 1000 і більше. Невелика інерційність передач, що забезпечує гарні динамічні властивості привода, збільшує довговічність машини і дозволяє включати її та реверсувати робочі руху за частки секунди, що підвищує продуктивність машини. Гідропривід забезпечує безступінчасте регулювання швидкості руху робочих органів, що дає можливість підвищувати коефіцієнт використання приводного двигуна й автоматизувати не тільки окремі операції, а й цілі технологічні процеси.
При наявності гідроприводу поліпшуються умови роботи машиніста, зменшуються витрати енергії на управління машиною незалежно від потужності приводу, підвищується безпека роботи. Вузли приводу можна розміщувати на машині найбільш доцільно: насос у приводного двигуна, гідромотори - безпосередньо у виконавчих органів, елементи управління - біля пульта машиніста. Приводний двигун, система приводу, металоконструкції і робочі органи надійно охороняються від перевантажень, завдяки застосуванню запобіжних і перепускних клапанів. Крім того, в системах гідроприводу широко застосовують стандартизовані та уніфіковані вузли (насоси, гідромотори, гідроциліндри, гідроапаратура), що знижує собівартість гідроприводу і полегшує його експлуатацію та ремонт.
До недоліків гідроприводу відносяться: зниження ККД при використанні довгих трубопроводів, потреба у спеціальних рідинах для різних кліматичних умов, необхідність ретельного спостереження за станом з'єднань і можливість витоків робочої рідини, більша порівняно з механічним приводом вартість виготовлення.
1. Вихідні дані для розрахунку гідросистеми
Розрахунок зовнішнього навантаження на вихідному ланці гідроприводу
На робоче обладнання рихлителя діють наступні сили: сила тяжіння обладнання
Малюнок 1. - Схема до визначення зусиллю підйому розпушувальними
обладнання.
Сила тяжіння розпушувальними обладнання визначається за формулою
де
Горизонтальна складова сили опору копанню
де
де
Вертикальна складова сили опору копанню
де
Для визначення зусилля на штоку гідроциліндра
Знак «-» вказує на те, що насправді напрям дії зусилля на штоку гідроциліндра направлено в інший бік.
Обгрунтування рівня номінального тиску в гідросистемі
Тиск робочої рідини в гідросистемі залежить від типу насоса і призначення гідроприводу (для допоміжних операцій або для приводу основного обладнання) на даній машині. Тиск насоса має бути тим більше, чим більше навантаження або потужність приводиться в рух механізму.
Приймаються номінальний тиск у гідросистемі розпушувача
Вибір робочої рідини
Робоча рідина, крім основної функції - передачі енергії від насоса до гідродвигуна, виконує ряд допоміжних, але дуже важливих функцій: змащення тертьових поверхонь сполучених деталей, відвід тепла і видалення продуктів зносу з зон тертя, запобігання деталей гідроприводу від корозії. Загалом, робочу рідину для гідросистеми слід вибирати з урахуванням рекомендацій заводів-виготовлювачів гідрообладнання, режиму роботи гідроприводу, кліматичних умов експлуатації, відповідності в'язкості рідини номінальному тиску.
Вибираємо робочу рідину АУ з наступною характеристикою
ГОСТ 17479.3-85МГ-15-А
Щільність при
В'язкість, сСт
при
при
Температура спалаху,
Температура застигання,
Температурні межі
застосування,
2. Розрахунок і вибір гідрообладнання
Розрахунок потужності, подачі гідронасосів та їх вибір
Для визначення потужності насосної установки спочатку обчислюється потужність, яку повинні забезпечити виконавчі механізми гідроприводу. Корисна потужність на штоку силового гідроциліндра знаходиться за формулою
де
При розрахунку потужності насоса, що приводить у дію гідродвигуни, враховуються можливі втрати тиску і подачі в гідросистемі коефіцієнтами запасу по зусиллю і швидкості
де
Менші значення коефіцієнтів вибираються для гідроприводів, що працюють у легкому та середньому режимах, а великі - у важкому і дуже важкому режимах експлуатації. Оскільки режим роботи підпушувачів відноситься до легкого, то приймаємо
Визначивши потужність насоса, розраховується необхідна подача насоса в гідросистему
де
Вибір конкретної марки насоса проводиться по робочому об'єму, розрахункове значення якого обчислюється за формулою
де
Вибираємо шестерневий насос НШ-32 з наступними технічними даними
Робочий об'єм,
Тиск, МПа:
номінальное10
максімальное13.5
Частота обертання,
номінальная32
максімальная40
ККД:
Об'ємний 0.94
Механічний 0.91
загальний 0.83
Маса, кг 6.55
Далі розраховується дійсна подача насосної установки
де
Після цього обчислюється приводна потужність насосної установки
де
Розрахунок і вибір гідроциліндрів
Найбільшого поширення в гідроприводах СДМ отримали гідроциліндри двосторонньої дії з одностороннім штоком.
Основними параметрами силових гідроциліндрів є номінальний тиск, внутрішній діаметр циліндра, діаметр штока і хід поршня. За цими параметрами визначаються розвивається на штоку зусилля, швидкість переміщення поршня, необхідну витрату робочої рідини.
Зусилля, що розвивається на штоку гідроциліндра, визначається за формулами:
а) при подачі рідини в поршневу порожнину
б) при подачі рідини в штокову порожнину
де
Оскільки зусилля, яке має розвивати гідроциліндр в курсовій роботі, визначається розрахунком, то необхідний внутрішній діаметр гідроциліндра визначається за формулою
Діаметр штока визначається зі співвідношення
Хід поршня визначається у відповідності з необхідним ходом робочого органу, а так як зуб рихлителя заглиблюється на 400мм, то приймемо хід поршня з запасом, тобто рівним 500мм.
Розраховані величини приводяться у відповідність з ГОСТ 22-1417-79:
а)
б)
Дійсні значення швидкостей поршнів будуть рівні:
а) при виштовхуванні
де
б) при втягуванні
Необхідна витрата рідини для забезпечення заданої швидкості поршня:
а) при подачі рідини в поршневу порожнину
б) при подачі рідини в штокову порожнину
Вибір направляє і регулюючої апаратури
Напрямна гідроапаратура призначена для зміни напрямку та запирання потоку робочої рідини шляхом повного відкриття або повного закриття прохідних каналів роелементів. До неї відносяться гідророзподільники, зворотні клапани, гідрозамки, гідропідсилювачі.
Регулююча гідроапаратура застосовується для регулювання величин тиску і потоку робочої рідини шляхом зміни площі прохідного перетину отвору. До неї належать запобіжні, переливні, редукційні клапани, дроселі, регулятори потоку.
Основними параметрами направляє і регулюючої гідроапаратури є номінальний тиск
При проектуванні зазвичай гідроапаратура не розраховується, а вибирається з нормалізованими апаратів та агрегатів, серійно виготовлених спеціалізованими заводами за основними наведеним параметрам.
1) Розподільник секційний Р-16
Умовний прохід, мм16
Витрата робочої рідини,
номінальний10.52
максімальний13.36
Тиск на вході, МПа:
номінальное16
максімальное17
Падіння тиску в розподільнику, МПа:
у трьох секціях0.2
Допустимий тиск на сливі, МПа1.0
2) Клапан запобіжний У 4790.15
Витрата робочої рідини,
номінальний26.7
мінімальний2.7
Номінальний тиск, МПа16
Умовний прохід, мм32
Маса, кг12
Вибір фільтрів
Основними параметрами фільтрів є умовний прохід, номінальний тиск і номінальна тонкість фільтрації.
У гідросистемах СДМ застосовуються магістральні і вбудовані фільтри з паперовим і дротовим (сітчастим) фільтроелементах, забезпечують тонкість фільтрації 25, 40 і 63 мкм. Фільтри встановлюються, як правило, на зливний лінії, магістральні - зазвичай перед масляним баком, а вбудовані - у масляному баку.
У нашому випадку це вбудований фільтр 1.1.20-25
Умовний прохід, мм20
Номінальний потік при
перепаді тиску 0,08 МПа
і в'язкості 30-40 сСт,
Номінальна тонкість фільтрації, мкм25
Номінальний тиск, МПа0, 63
Максимальний допустимий
перепад тиску, МПа0, 35
Ресурс роботи фільтроелемента
до заміни або промивання, ч200
Маса вбудованого фільтра, кг8, 7
Розрахунок і вибір трубопроводів
Для з'єднання елементів гідроприводу, не мають взаємного переміщення, застосовуються сталеві безшовні труби, а для з'єднання гідроагрегатів, що мають взаємне переміщення, застосовуються гнучкі рукави, причому для низьких тисків - гумові рукава з нитяним обплетення, для високих тисків - з металевої опліткою.
Розрахунок трубопроводів складається з гідравлічного розрахунку та розрахунку на міцність. Під гідравлічним розрахунком розуміється визначення внутрішнього діаметру труби за формулою
де
У залежності від призначення трубопроводу, тиску в гідросистемі вибирається швидкість потоку робочої рідини на основі наступних рекомендацій:
а) для всмоктувального трубопроводу -
б) для зливного трубопроводу -
в) для напірного трубопроводу -
У дренажних трубопроводах необхідно забезпечити вільний злив витоків рідини, тому незалежно від кількості цих витоків мінімальний діаметр дренажної магістралі вибирається в межах 8 ... 10 мм.
Розрахунок на міцність полягає у визначенні товщини стінки металевого трубопроводу за формулою
де
а) для всмоктувального трубопроводу
б) для зливного трубопроводу
в) для напірного трубопроводу
Отримані значення діаметрів трубопроводів узгоджуються зі стандартними значеннями:
а) всмоктуючий трубопровід
б) зливний трубопровід
в) напірний трубопровід
Тепер порахуємо дійсні значення швидкості потоку робочої рідини у всмоктуючому, зливному і напірному трубопроводах відповідно до отриманих стандартними значеннями діаметрів. Для цього висловимо з формули (20) швидкість
а) всмоктуючий трубопровід
б) зливний трубопровід
в) напірний трубопровід
Розрахунок і вибір ємності гідробака
Гідробака призначені для утримання запасу, відстою (деаерації), фільтрації робочої рідини і відведення тепла з гідросистеми в атмосферу. Місткість гідробака, його форма, місце розташування на машині, деякі конструктивні особливості роблять істотний вплив на працездатність гідравлічного приводу.
Головним параметром бака є його місткість. Від цього параметра залежать значення сталої температури робочої рідини та інтенсивність її наростання при пуску машини, час виходу гідроприводу на оптимальний тепловий режим, об'ємний ККД гідроприводу і, в кінцевому підсумку, продуктивність машини в цілому.
Для гідросистем мобільних машин рекомендується вибирати обсяг бака на підставі наступного співвідношення
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Читинський державний університет
(ЧітГУ)
Кафедра Будівельних та дорожніх машин
Курсова робота
Чита 2006
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Читинський державний університет
(ЧітГУ)
Кафедра Будівельних та дорожніх машин
Пояснювальна записка
до курсової роботи
Виконав: студент групи СДМ-03
Нижегородцев А.Г.
Перевірив: науковий керівник
Чебунін А.Ф.
Чита 2006
Завдання на курсове проектування
Проектування гідроприводу розпушувальними обладнання
Вихідні дані:
Прототип ДП-5С (Т-130)
Маса розпушувальними обладнання 1200кг
Тип розробляється грунту скельний
Температурні межі -16; +25
Реферат
Пз. - 31стр., Илл. - 2, табл. - 0, бібл. - 3.
Гідроциліндр, шток, насос шестерневий, обладнання рихлительние, клапан запобіжний, розподільник секційний, гидробак, фільтр, зворотний клапан.
Метою курсової роботи є проектування гідроприводу розпушувальними обладнання. При виконанні курсової роботи використовувалася методична література. В результаті виконання курсової роботи був спроектований гідропривід розпушувальними обладнання на базі прототипу ДП-5С (базовий трактор Т-130).
Зміст
Введення
1. Вихідні дані для розрахунку гідросистеми
Розрахунок зовнішнього навантаження на вихідному ланці гідроприводу
Обгрунтування рівня номінального тиску в гідросистемі
Вибір робочої рідини
2. Розрахунок і вибір гідрообладнання
Розрахунок потужності, подачі гідронасосів та їх вибір
Розрахунок і вибір гідроциліндрів
Вибір направляє і регулюючої гідроапаратури
Вибір фільтрів
Розрахунок і вибір трубопроводів
Розрахунок і вибір ємності гідробака
3. Перевірочний розрахунок гідроприводу
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі
Розрахунок дійсного значення ККД гідроприводу
Тепловий розрахунок гідросистеми
Висновок
Список використаної літератури
Введення
На машинах для земляних робіт широко застосовуються гідравлічні приводи. Вони є вторинними, оскільки отримують енергію від насосів, що приводяться електродвигунами внутрішнього згоряння. Гідравлічні приводи працюють при тиску від 6,3 до 31,5 МПа і більше. В якості робочих рідин в них використовують олії: індустріальне М12А, веретенне АУ, авіаційне АМГ і ВМГЗ.
Гідравлічний привід володіє рядом переваг в порівнянні з іншими видами: він має порівняно невелику масу і габарити насосів і гідромоторів, можливість отримання великих передавальних чисел, які можуть досягати 1000 і більше. Невелика інерційність передач, що забезпечує гарні динамічні властивості привода, збільшує довговічність машини і дозволяє включати її та реверсувати робочі руху за частки секунди, що підвищує продуктивність машини. Гідропривід забезпечує безступінчасте регулювання швидкості руху робочих органів, що дає можливість підвищувати коефіцієнт використання приводного двигуна й автоматизувати не тільки окремі операції, а й цілі технологічні процеси.
При наявності гідроприводу поліпшуються умови роботи машиніста, зменшуються витрати енергії на управління машиною незалежно від потужності приводу, підвищується безпека роботи. Вузли приводу можна розміщувати на машині найбільш доцільно: насос у приводного двигуна, гідромотори - безпосередньо у виконавчих органів, елементи управління - біля пульта машиніста. Приводний двигун, система приводу, металоконструкції і робочі органи надійно охороняються від перевантажень, завдяки застосуванню запобіжних і перепускних клапанів. Крім того, в системах гідроприводу широко застосовують стандартизовані та уніфіковані вузли (насоси, гідромотори, гідроциліндри, гідроапаратура), що знижує собівартість гідроприводу і полегшує його експлуатацію та ремонт.
До недоліків гідроприводу відносяться: зниження ККД при використанні довгих трубопроводів, потреба у спеціальних рідинах для різних кліматичних умов, необхідність ретельного спостереження за станом з'єднань і можливість витоків робочої рідини, більша порівняно з механічним приводом вартість виготовлення.
1. Вихідні дані для розрахунку гідросистеми
Розрахунок зовнішнього навантаження на вихідному ланці гідроприводу
На робоче обладнання рихлителя діють наступні сили: сила тяжіння обладнання
Малюнок 1. - Схема до визначення зусиллю підйому розпушувальними
обладнання.
Сила тяжіння розпушувальними обладнання визначається за формулою
де
Горизонтальна складова сили опору копанню
де
де
Вертикальна складова сили опору копанню
де
Для визначення зусилля на штоку гідроциліндра
Знак «-» вказує на те, що насправді напрям дії зусилля на штоку гідроциліндра направлено в інший бік.
Обгрунтування рівня номінального тиску в гідросистемі
Тиск робочої рідини в гідросистемі залежить від типу насоса і призначення гідроприводу (для допоміжних операцій або для приводу основного обладнання) на даній машині. Тиск насоса має бути тим більше, чим більше навантаження або потужність приводиться в рух механізму.
Приймаються номінальний тиск у гідросистемі розпушувача
Вибір робочої рідини
Робоча рідина, крім основної функції - передачі енергії від насоса до гідродвигуна, виконує ряд допоміжних, але дуже важливих функцій: змащення тертьових поверхонь сполучених деталей, відвід тепла і видалення продуктів зносу з зон тертя, запобігання деталей гідроприводу від корозії. Загалом, робочу рідину для гідросистеми слід вибирати з урахуванням рекомендацій заводів-виготовлювачів гідрообладнання, режиму роботи гідроприводу, кліматичних умов експлуатації, відповідності в'язкості рідини номінальному тиску.
Вибираємо робочу рідину АУ з наступною характеристикою
ГОСТ 17479.3-85МГ-15-А
Щільність при
В'язкість, сСт
при
при
Температура спалаху,
Температура застигання,
Температурні межі
застосування,
2. Розрахунок і вибір гідрообладнання
Розрахунок потужності, подачі гідронасосів та їх вибір
Для визначення потужності насосної установки спочатку обчислюється потужність, яку повинні забезпечити виконавчі механізми гідроприводу. Корисна потужність на штоку силового гідроциліндра знаходиться за формулою
де
При розрахунку потужності насоса, що приводить у дію гідродвигуни, враховуються можливі втрати тиску і подачі в гідросистемі коефіцієнтами запасу по зусиллю і швидкості
де
Менші значення коефіцієнтів вибираються для гідроприводів, що працюють у легкому та середньому режимах, а великі - у важкому і дуже важкому режимах експлуатації. Оскільки режим роботи підпушувачів відноситься до легкого, то приймаємо
Визначивши потужність насоса, розраховується необхідна подача насоса в гідросистему
де
Вибір конкретної марки насоса проводиться по робочому об'єму, розрахункове значення якого обчислюється за формулою
де
Вибираємо шестерневий насос НШ-32 з наступними технічними даними
Робочий об'єм,
Тиск, МПа:
номінальное10
максімальное13.5
Частота обертання,
номінальная32
максімальная40
ККД:
Об'ємний 0.94
Механічний 0.91
загальний 0.83
Маса, кг 6.55
Далі розраховується дійсна подача насосної установки
де
Після цього обчислюється приводна потужність насосної установки
де
Розрахунок і вибір гідроциліндрів
Найбільшого поширення в гідроприводах СДМ отримали гідроциліндри двосторонньої дії з одностороннім штоком.
Основними параметрами силових гідроциліндрів є номінальний тиск, внутрішній діаметр циліндра, діаметр штока і хід поршня. За цими параметрами визначаються розвивається на штоку зусилля, швидкість переміщення поршня, необхідну витрату робочої рідини.
Зусилля, що розвивається на штоку гідроциліндра, визначається за формулами:
а) при подачі рідини в поршневу порожнину
б) при подачі рідини в штокову порожнину
де
Оскільки зусилля, яке має розвивати гідроциліндр в курсовій роботі, визначається розрахунком, то необхідний внутрішній діаметр гідроциліндра визначається за формулою
Діаметр штока визначається зі співвідношення
Хід поршня визначається у відповідності з необхідним ходом робочого органу, а так як зуб рихлителя заглиблюється на 400мм, то приймемо хід поршня з запасом, тобто рівним 500мм.
Розраховані величини приводяться у відповідність з ГОСТ 22-1417-79:
а)
б)
Дійсні значення швидкостей поршнів будуть рівні:
а) при виштовхуванні
де
б) при втягуванні
Необхідна витрата рідини для забезпечення заданої швидкості поршня:
а) при подачі рідини в поршневу порожнину
б) при подачі рідини в штокову порожнину
Вибір направляє і регулюючої апаратури
Напрямна гідроапаратура призначена для зміни напрямку та запирання потоку робочої рідини шляхом повного відкриття або повного закриття прохідних каналів роелементів. До неї відносяться гідророзподільники, зворотні клапани, гідрозамки, гідропідсилювачі.
Регулююча гідроапаратура застосовується для регулювання величин тиску і потоку робочої рідини шляхом зміни площі прохідного перетину отвору. До неї належать запобіжні, переливні, редукційні клапани, дроселі, регулятори потоку.
Основними параметрами направляє і регулюючої гідроапаратури є номінальний тиск
При проектуванні зазвичай гідроапаратура не розраховується, а вибирається з нормалізованими апаратів та агрегатів, серійно виготовлених спеціалізованими заводами за основними наведеним параметрам.
1) Розподільник секційний Р-16
Умовний прохід, мм16
Витрата робочої рідини,
номінальний10.52
максімальний13.36
Тиск на вході, МПа:
номінальное16
максімальное17
Падіння тиску в розподільнику, МПа:
у трьох секціях0.2
Допустимий тиск на сливі, МПа1.0
2) Клапан запобіжний У 4790.15
Витрата робочої рідини,
номінальний26.7
мінімальний2.7
Номінальний тиск, МПа16
Умовний прохід, мм32
Маса, кг12
Вибір фільтрів
Основними параметрами фільтрів є умовний прохід, номінальний тиск і номінальна тонкість фільтрації.
У гідросистемах СДМ застосовуються магістральні і вбудовані фільтри з паперовим і дротовим (сітчастим) фільтроелементах, забезпечують тонкість фільтрації 25, 40 і 63 мкм. Фільтри встановлюються, як правило, на зливний лінії, магістральні - зазвичай перед масляним баком, а вбудовані - у масляному баку.
У нашому випадку це вбудований фільтр 1.1.20-25
Умовний прохід, мм20
Номінальний потік при
перепаді тиску 0,08 МПа
і в'язкості 30-40 сСт,
Номінальна тонкість фільтрації, мкм25
Номінальний тиск, МПа0, 63
Максимальний допустимий
перепад тиску, МПа0, 35
Ресурс роботи фільтроелемента
до заміни або промивання, ч200
Маса вбудованого фільтра, кг8, 7
Розрахунок і вибір трубопроводів
Для з'єднання елементів гідроприводу, не мають взаємного переміщення, застосовуються сталеві безшовні труби, а для з'єднання гідроагрегатів, що мають взаємне переміщення, застосовуються гнучкі рукави, причому для низьких тисків - гумові рукава з нитяним обплетення, для високих тисків - з металевої опліткою.
Розрахунок трубопроводів складається з гідравлічного розрахунку та розрахунку на міцність. Під гідравлічним розрахунком розуміється визначення внутрішнього діаметру труби за формулою
де
У залежності від призначення трубопроводу, тиску в гідросистемі вибирається швидкість потоку робочої рідини на основі наступних рекомендацій:
а) для всмоктувального трубопроводу -
б) для зливного трубопроводу -
в) для напірного трубопроводу -
У дренажних трубопроводах необхідно забезпечити вільний злив витоків рідини, тому незалежно від кількості цих витоків мінімальний діаметр дренажної магістралі вибирається в межах 8 ... 10 мм.
Розрахунок на міцність полягає у визначенні товщини стінки металевого трубопроводу за формулою
де
а) для всмоктувального трубопроводу
б) для зливного трубопроводу
в) для напірного трубопроводу
Отримані значення діаметрів трубопроводів узгоджуються зі стандартними значеннями:
а) всмоктуючий трубопровід
б) зливний трубопровід
в) напірний трубопровід
Тепер порахуємо дійсні значення швидкості потоку робочої рідини у всмоктуючому, зливному і напірному трубопроводах відповідно до отриманих стандартними значеннями діаметрів. Для цього висловимо з формули (20) швидкість
а) всмоктуючий трубопровід
б) зливний трубопровід
в) напірний трубопровід
Розрахунок і вибір ємності гідробака
Гідробака призначені для утримання запасу, відстою (деаерації), фільтрації робочої рідини і відведення тепла з гідросистеми в атмосферу. Місткість гідробака, його форма, місце розташування на машині, деякі конструктивні особливості роблять істотний вплив на працездатність гідравлічного приводу.
Головним параметром бака є його місткість. Від цього параметра залежать значення сталої температури робочої рідини та інтенсивність її наростання при пуску машини, час виходу гідроприводу на оптимальний тепловий режим, об'ємний ККД гідроприводу і, в кінцевому підсумку, продуктивність машини в цілому.
Для гідросистем мобільних машин рекомендується вибирати обсяг бака на підставі наступного співвідношення
де 
Однак при обгрунтуванні прийнятого співвідношення слід враховувати потужність, режим роботи гідроприводу, кліматичні умови експлуатації. У результаті тривалого досвіду проектування і експлуатації гідрофіковані машин вироблені наступні рекомендації вибору обсягу бака (у даному випадку для легкого режиму роботи)
Після попереднього розрахунку значення обсягу бака необхідно узгодити з нормалізованим значенням за ГОСТ 12448-80
3. Перевірочний розрахунок гідроприводу
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі проводиться для визначення ефективності спроектованого гідроприводу. Втрати тиску в гідросистемі, обумовлені тертям рідини об стінки трубопроводів і гідроагрегатів та внутрішнім тертям рідини, залежать від наступних факторів: довжини, діаметру і форми трубопроводів, швидкості течії та в'язкості робочої рідини в трубопроводі. Для виконання розрахунку втрат тиску необхідно знати гідравлічну схему з'єднань, внутрішній діаметр і довжину трубопроводів, подачу насоса, в'язкість і щільність робочої рідини.
Сумарна величина втрат тиску в гідросистемі може бути визначена як сума втрат в окремих елементах гідросистеми:
де
Підсумовування втрат тиску необхідно виконувати не на всіх ділянках гідросистеми, що має кілька виконавчих гідродвигунів, а в магістралі кожного гідродвигуна окремо. Для цього доцільно розбити всю магістраль на окремі ділянки, в кожному з яких рівні діаметри трубопроводу і швидкості потоку рідини.
Сумарні втрати тиску при роботі гідроциліндра (див. малюнок 2) визначаються з виразу
де
Малюнок 2. - Гідравлічна схема з'єднань до розрахунку втрат тиску.
Шляхові втрати визначаються за формулою
де
Коефіцієнт тертя
а) при ламінарному режимі
б) при турбулентному режимі
У свою чергу кількість Рейнольдса знаходиться з виразу
де
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Коефіцієнт тертя
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Шляхові втрати
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Місцеві втрати тиску в гідросистемі визначаються за формулою
де
а) для зливного трубопроводу
в) для напірного трубопроводу
Втрати тиску в розподільнику і фільтрі:
Розрахунок дійсного значення ККД гідроприводу
Для оптимально розробленої гідросистеми загальних ККД
Гідравлічний ККД розраховується виходячи з сумарних втрат тиску в гідросистемі
Механічний ККД визначається твором механічних ККД всіх послідовно з'єднаних гідроагрегатів
де
Об'ємний ККД гідроприводу розраховують з виразу
де
Тепловий режим гідросистеми
Тепловий режим гідросистеми виконується з метою визначення сталої температури робочої рідини гідроприводу, уточнення обсягу гідробака і поверхні тепловіддачі, а також з'ясування необхідності застосування теплообмінників.
Як високі, так і низькі температури робочої рідини надають небажаний вплив на працездатність і продуктивність гідрофіковані машин. Тому дуже важливо знати граничні температури робочої рідини. Мінімальна температура робочої рідини визначається температурою повітря тієї кліматичної зони, в якій експлуатується машина. Максимальна температура рідини залежить від конструктивних особливостей гідросистеми, режиму експлуатації гідроприводу і температури навколишнього повітря.
Підвищення температури робочої рідини перш за все пов'язане з внутрішнім тертям олії, особливо при дроселюванні рідини. Усі втрати потужності в гідросистемі в кінцевому підсумку перетворюються в тепло, яке акумулюється в рідині.
Кількість тепла, що отримується гідросистемою в одиницю часу, відповідає втраченою в гідроприводі потужності і визначається за формулою
де
Максимальна встановлена температура робочої рідини визначається за формулою
де
Площа тепловипромінюючих поверхонь гідроприводу знаходиться зі співвідношення
де
де
Висновок
Подальший розвиток технічного рівня машин неможливо без вдосконалення гідравлічного приводу, який в даний час є невід'ємною складовою частиною практично кожної транспортної або технологічної машини.
Накопичений досвід гідромашіностроітелей при проектуванні і виготовленні гідропристроїв, досвід експлуатації існуючих гідроприводів дозволяє говорити про шляхи подальшого вдосконалення як елементної бази, так і гідроприводу в цілому.
По-перше, це розробка більш досконалих насосів, гідродвигунів, гідроапаратів з метою поліпшення технічних характеристик і підвищення рівня їх надійності.
По-друге, підвищення рівня технологічності гідропристроїв з метою зниження трудомісткості, матеріаломісткості, енергоємності у виготовленні, технічному обслуговуванні та ремонті.
Важливою задачею щодо вдосконалення гідроприводу є розробка нових сортів робочих рідин з необхідними якісними характеристиками.
Зрозуміло, що наведений перелік шляхів удосконалення гідроприводу не є вичерпним, однак безсумнівно, що рішення вищенаведених завдань дозволить значно підняти якісний рівень машин, оснащених гідравлічними приводами.
Список використаної літератури
Чебунін А.Ф. Розрахунок об'ємного гідроприводу, ч1: Метод. указ Чита: ЧітПІ, 1991.-33с.
Чебунін А.Ф. Розрахунок об'ємного гідроприводу, ч2: Метод. указ Чита: ЧітПІ, 1992.-27с.
Чебунін А.Ф. Гідропривід транспортних і технологічних машин: Учеб. посібник. - Чита: ЧітГУ, 2003.-132с.
Однак при обгрунтуванні прийнятого співвідношення слід враховувати потужність, режим роботи гідроприводу, кліматичні умови експлуатації. У результаті тривалого досвіду проектування і експлуатації гідрофіковані машин вироблені наступні рекомендації вибору обсягу бака (у даному випадку для легкого режиму роботи)
Після попереднього розрахунку значення обсягу бака необхідно узгодити з нормалізованим значенням за ГОСТ 12448-80
3. Перевірочний розрахунок гідроприводу
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі
Розрахунок втрат тиску в гідросистемі проводиться для визначення ефективності спроектованого гідроприводу. Втрати тиску в гідросистемі, обумовлені тертям рідини об стінки трубопроводів і гідроагрегатів та внутрішнім тертям рідини, залежать від наступних факторів: довжини, діаметру і форми трубопроводів, швидкості течії та в'язкості робочої рідини в трубопроводі. Для виконання розрахунку втрат тиску необхідно знати гідравлічну схему з'єднань, внутрішній діаметр і довжину трубопроводів, подачу насоса, в'язкість і щільність робочої рідини.
Сумарна величина втрат тиску в гідросистемі може бути визначена як сума втрат в окремих елементах гідросистеми:
де
Підсумовування втрат тиску необхідно виконувати не на всіх ділянках гідросистеми, що має кілька виконавчих гідродвигунів, а в магістралі кожного гідродвигуна окремо. Для цього доцільно розбити всю магістраль на окремі ділянки, в кожному з яких рівні діаметри трубопроводу і швидкості потоку рідини.
Сумарні втрати тиску при роботі гідроциліндра (див. малюнок 2) визначаються з виразу
де
Малюнок 2. - Гідравлічна схема з'єднань до розрахунку втрат тиску.
Шляхові втрати визначаються за формулою
де
Коефіцієнт тертя
а) при ламінарному режимі
б) при турбулентному режимі
У свою чергу кількість Рейнольдса знаходиться з виразу
де
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Коефіцієнт тертя
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Шляхові втрати
а) для зливного трубопроводу
б) для напірного трубопроводу
Місцеві втрати тиску в гідросистемі визначаються за формулою
де
а) для зливного трубопроводу
в) для напірного трубопроводу
Втрати тиску в розподільнику і фільтрі:
Розрахунок дійсного значення ККД гідроприводу
Для оптимально розробленої гідросистеми загальних ККД
Гідравлічний ККД розраховується виходячи з сумарних втрат тиску в гідросистемі
Механічний ККД визначається твором механічних ККД всіх послідовно з'єднаних гідроагрегатів
де
Об'ємний ККД гідроприводу розраховують з виразу
де
Тепловий режим гідросистеми
Тепловий режим гідросистеми виконується з метою визначення сталої температури робочої рідини гідроприводу, уточнення обсягу гідробака і поверхні тепловіддачі, а також з'ясування необхідності застосування теплообмінників.
Як високі, так і низькі температури робочої рідини надають небажаний вплив на працездатність і продуктивність гідрофіковані машин. Тому дуже важливо знати граничні температури робочої рідини. Мінімальна температура робочої рідини визначається температурою повітря тієї кліматичної зони, в якій експлуатується машина. Максимальна температура рідини залежить від конструктивних особливостей гідросистеми, режиму експлуатації гідроприводу і температури навколишнього повітря.
Підвищення температури робочої рідини перш за все пов'язане з внутрішнім тертям олії, особливо при дроселюванні рідини. Усі втрати потужності в гідросистемі в кінцевому підсумку перетворюються в тепло, яке акумулюється в рідині.
Кількість тепла, що отримується гідросистемою в одиницю часу, відповідає втраченою в гідроприводі потужності і визначається за формулою
де
Максимальна встановлена температура робочої рідини визначається за формулою
де
Площа тепловипромінюючих поверхонь гідроприводу знаходиться зі співвідношення
де
де
Висновок
Подальший розвиток технічного рівня машин неможливо без вдосконалення гідравлічного приводу, який в даний час є невід'ємною складовою частиною практично кожної транспортної або технологічної машини.
Накопичений досвід гідромашіностроітелей при проектуванні і виготовленні гідропристроїв, досвід експлуатації існуючих гідроприводів дозволяє говорити про шляхи подальшого вдосконалення як елементної бази, так і гідроприводу в цілому.
По-перше, це розробка більш досконалих насосів, гідродвигунів, гідроапаратів з метою поліпшення технічних характеристик і підвищення рівня їх надійності.
По-друге, підвищення рівня технологічності гідропристроїв з метою зниження трудомісткості, матеріаломісткості, енергоємності у виготовленні, технічному обслуговуванні та ремонті.
Важливою задачею щодо вдосконалення гідроприводу є розробка нових сортів робочих рідин з необхідними якісними характеристиками.
Зрозуміло, що наведений перелік шляхів удосконалення гідроприводу не є вичерпним, однак безсумнівно, що рішення вищенаведених завдань дозволить значно підняти якісний рівень машин, оснащених гідравлічними приводами.
Список використаної літератури
Чебунін А.Ф. Розрахунок об'ємного гідроприводу, ч1: Метод. указ Чита: ЧітПІ, 1991.-33с.
Чебунін А.Ф. Розрахунок об'ємного гідроприводу, ч2: Метод. указ Чита: ЧітПІ, 1992.-27с.
Чебунін А.Ф. Гідропривід транспортних і технологічних машин: Учеб. посібник. - Чита: ЧітГУ, 2003.-132с.