Быстрый поиск

Курсовая работа: Проектирование гидропривода рыхлительного оборудования

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Читинский государственный университет

(ЧитГУ)

Кафедра Строительных и дорожных машин

Курсовая работа

Чита 2006

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Читинский государственный университет

(ЧитГУ)

Кафедра Строительных и дорожных машин

Пояснительная записка

к курсовой работе

Выполнил: студент группы СДМ-03

Нижегородцев А.Г.

Проверил: научный руководитель

Чебунин А.Ф.

Чита 2006

Задание на курсовое проектирование

Проектирование гидропривода рыхлительного оборудования

Исходные данные:

Прототип ДП-5С(Т-130)

Масса рыхлительного оборудования 1200кг

Тип разрабатываемого грунта скальный

Температурные пределы -16;+25

Реферат

Пз. – 31стр., илл. – 2, табл. – 0, библ. – 3.

Гидроцилиндр, шток, насос шестеренный, оборудование рыхлительное, клапан предохранительный, распределитель секционный, гидробак, фильтр, клапан обратный.

Целью курсовой работы является проектирование гидропривода рыхлительного оборудования. При выполнении курсовой работы использовалась методическая литература. В результате выполнения курсовой работы был спроектирован гидропривод рыхлительного оборудования на базе прототипа ДП-5С (базовый трактор Т-130).

Содержание

Введение

1. Исходные данные для расчета гидросистемы

Расчет внешней нагрузки на выходном звене гидропривода

Обоснование уровня номинального давления в гидросистеме

Выбор рабочей жидкости

2. Расчет и выбор гидрооборудования

Расчет мощности, подачи гидронасосов и их выбор

Расчет и выбор гидроцилиндров

Выбор направляющей и регулирующей гидроаппаратуры

Выбор фильтров

Расчет и выбор трубопроводов

Расчет и выбор емкости гидробака

3. Поверочный расчет гидропривода

Расчет потерь давления в гидросистеме

Расчет действительного значения КПД гидропривода

Тепловой расчет гидросистемы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

На машинах для земляных работ широко применяются гидравлические приводы. Они являются вторичными, так как получают энергию от насосов, приводимых электродвигателями внутреннего сгорания. Гидравлические приводы работают при давлении от 6,3 до 31,5 МПа и более. В качестве рабочих жидкостей в них используют масла: индустриальное М12А, веретенное АУ, авиационное АМГ и ВМГЗ.

Гидравлический привод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами: он имеет сравнительно небольшую массу и габариты насосов и гидромоторов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать 1000 и более. Небольшая инерционность передач, обеспечивающая хорошие динамические свойства привода, увеличивает долговечность машины и позволяет включать ее и реверсировать рабочие движения за доли секунды, что повышает производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов, что дает возможность повышать коэффициент использования приводного двигателя и автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологические процессы.

При наличии гидропривода улучшаются условия работы машиниста, уменьшаются затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышается безопасность работы. Узлы привода можно размещать на машине наиболее целесообразно: насос у приводного двигателя, гидромоторы – непосредственно у исполнительных органов, элементы управления – у пульта машиниста. Приводной двигатель, система привода, металлоконструкции и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок, благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. Кроме того, в системах гидропривода широко применяют стандартизированные и унифицированные узлы (насосы, гидромоторы, гидроцилиндры, гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт.

К недостаткам гидропривода относятся: снижение КПД при использовании длинных трубопроводов, потребность в специальных жидкостях для различных климатических условий, необходимость тщательного наблюдения за состоянием соединений и возможность утечек рабочей жидкости, большая по сравнению с механическим приводом стоимость изготовления.

1. Исходные данные для расчета гидросистемы

Расчет внешней нагрузки на выходном звене гидропривода

На рабочее оборудование рыхлителя действуют следующие силы: сила тяжести оборудования , горизонтальная и вертикальная составляющие силы сопротивления копанию и соответственно, усилие подъема на штоке гидроцилиндра .

Рисунок 1. Схема к определению усилию подъёма рыхлительного

оборудования.

Сила тяжести рыхлительного оборудования определяется по формуле

,(1)

где масса рыхлительного оборудования, ;

– ускорение свободного падения, .

Горизонтальная составляющая силы сопротивления копанию определяется по формуле

,(2)

где – сила тяги рыхлителя, которая определяется по формуле

,(3)

где – мощность двигателя, ;

– КПД трансмиссии, ;

– скорость рыхления, .

Вертикальная составляющая силы сопротивления копанию определяется по формуле:

,(4)

где (т.к. разрабатываемый грунт скальный).

Для определения усилия на штоке гидроцилиндра составим уравнение моментов относительно точки (см. рисунок 1)

;

(5)

Знак «–» указывает на то, что в действительности направление действия усилия на штоке гидроцилиндра направлено в другую сторону.

Обоснование уровня номинального давления в гидросистеме

Давление рабочей жидкости в гидросистеме зависит от типа насоса и назначения гидропривода (для вспомогательных операций или для привода основного оборудования) на данной машине. Давление насоса должно быть тем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма.

Принимаем номинальное давление в гидросистеме рыхлителя .

Выбор рабочей жидкости

Рабочая жидкость, кроме основной функции – передачи энергии от насоса к гидродвигателю, выполняет ряд вспомогательных, но весьма важных функций: смазка трущихся поверхностей сопряженных деталей, отвод тепла и удаление продуктов износа из зон трения, предохранение деталей гидропривода от коррозии. В общем, рабочую жидкость для гидросистемы следует выбирать с учетом рекомендаций заводов-изготовителей гидрооборудования, режима работы гидропривода, климатических условий эксплуатации, соответствия вязкости жидкости номинальному давлению.

Выбираем рабочую жидкость АУ со следующей характеристикой

ГОСТ 17479.3-85МГ-15-А

Плотность при , 890

Вязкость, сСт

при 22

при 170

Температура вспышки, 165

Температура застывания, –45

Температурные пределы

применения, –30;+60

2. Расчет и выбор гидрооборудования

Расчет мощности, подачи гидронасосов и их выбор

Для определения мощности насосной установки вначале вычисляется мощность, которую должны обеспечить исполнительные механизмы гидропривода. Полезная мощность на штоке силового гидроцилиндра находится по формуле

,(6)

где – усилие на штоке гидроцилиндра, ;

– скорость перемещения штока, ;

– общий КПД гидроцилиндра, .

При расчете мощности насоса, приводящего в действие гидродвигатели, учитываются возможные потери давления и подачи в гидросистеме коэффициентами запаса по усилию и скорости

,(7)

где – коэффициент запаса по усилию;

– коэффициент запаса по скорости.

Меньшие значения коэффициентов выбираются для гидроприводов, работающих в легком и среднем режимах, а большие – в тяжелом и весьма тяжелом режимах эксплуатации. Так как режим работы рыхлителей относится к легкому, то принимаем и .

Определив мощность насоса, рассчитывается требуемая подача насоса в гидросистему

,(8)

где – номинальное давление в гидросистеме.

Выбор конкретной марки насоса производится по рабочему объему, расчетное значение которого вычисляется по формуле

,(9)

где – объемный КПД насоса;

– угловая скорость вала насоса.

Выбираем шестеренный насос НШ-32 со следующими техническими данными

Рабочий объем, 32.57

Давление, МПа:

номинальное10

максимальное13.5

Частота вращения, :

номинальная32

максимальная40

КПД:

Объемный 0.94

Механический 0.91

общий 0.83

Масса, кг 6.55

Далее рассчитывается действительная подача насосной установки

,(10)

где – число насосов;

– значение рабочего объема выбранного насоса.

После этого вычисляется приводная мощность насосной установки

,(11)

где – коэффициент запаса;

– полный КПД насоса.

Расчет и выбор гидроцилиндров

Наибольшее распространение в гидроприводах СДМ получили гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.

Основными параметрами силовых гидроцилиндров являются номинальное давление, внутренний диаметр цилиндра, диаметр штока и ход поршня. По этим параметрам определяются развиваемое на штоке усилие, скорость перемещения поршня, требуемый расход рабочей жидкости.

Усилие, развиваемое на штоке гидроцилиндра, определяется по формулам:

а) при подаче жидкости в поршневую полость

,(12)

б) при подаче жидкости в штоковую полость

,(13)

где – давление жидкости в сливной магистрали;

– диаметр внутренней полости цилиндра, м;

– диаметр штока, м;

– механический КПД гидроцилиндра.

Поскольку усилие, которое должен развивать гидроцилиндр в курсовой работе, определяется расчетом, то необходимый внутренний диаметр гидроцилиндра определяется по формуле

(14)

Диаметр штока определяется из соотношения

(15)

Ход поршня определяется в соответствии с необходимым ходом рабочего органа, а так как зуб рыхлителя заглубляется на 400мм, то примем ход поршня с запасом, то есть равным 500мм.

Рассчитанные величины приводятся в соответствие с ГОСТ 22-1417-79: