Проектування гідрообладнання будівельних і дорожніх машин

Міністерство освіти і  науки, молоді та спорту України

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

 

 

Кафедра будівельних та дорожніх машин  ім. А.М. Холодова

 

 

Курсовий проект

з дисципліни

«Проектування гідрообладнання будівельних і дорожніх машин»

 

Варіант 07

 

 

 

Виконав:

ст. гр. 5Ммаг

Іванчук І.О.

 

Перевірив:

доц.

Пімонов І.Г.

 

 

 

2013

 

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………… 3

1. Розрахунок основних параметрів та вибір елементів гідроприводу………………………………………………. 4

1.1 Вихідні дані……………………………………………………………….. 4

1.2 Розрахунок параметрів гідроциліндра,  насоса та гідроліній………….. 5

1.3 Вибір елементів гідроприводу…………………………………………... 9

1.4 Визначення ємності масляного  бака…………………………………….. 12

2. Розрахунок загального ККД та основних параметрів гідроприводу при його проектуванні………………………….. 13

2.1 Визначення втрат тиску у  гідропроводі від лінійних опорів………….. 13

2.2 Визначення втрат тиску у  гідроприводі від місцевих опорів…………. 16

2.3 Визначення втрат тиску в  елементах гідроприводу……………………. 17

2.4 Визначення загального ККД  та основних параметрів гідроприводу…. 19

Список  літератури…………………………………………………………... 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Вступ

Метою курсової роботи є закріплення знань з  дисципліни «Гідравліка і гідропневмопривід» і поглиблення знань щодо проектування гідроприводу машин з дисципліни «Проектування гідрообладнання будівельних і дорожніх машин». Крім того, курсова робота може бути складовою частиною курсових проектів інших дисциплін, а також дипломного проекту.

Для виконання  цієї курсової роботи необхідно визначити  ряд вихідних даних. Вихідні дані слід встановити на основі виконання курсового проекту, наприклад, з дисципліни «Машини для земляних робіт», або при виконанні студентської наукової роботи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ  ПАРАМЕТРІВ ТА ВИБІР ЕЛЕМЕНТІВ  ГІДРОПРИВОДУ

1.1 Вихідні дані

Для виконання  розрахунку гідроприводу машини (устаткування, стенда) слід установити такі вихідні дані:

1 Зусилля, яке передає гідроциліндр (гідроциліндри) R_ц, кН …………... 950

2 Швидкість переміщення штока V_ш, м/с………………………………… 0,072

3 Напрямок переміщення штока……………………………………... зворотній

4 В’язкість рідини при сталій температурі υ_с , см³/с……………………... 0,7

5 Щільність рідини ρ, кг/м³………………………………………………... 910

6 Довжини гідроліній і коефіцієнти місцевих опорів на ділянках магістралей:

а) напірна ділянка:

довжина l₁ ,м……………………………………………………………….. 2,5

місцеві опори ξ₁ …………………………………………………………….  9

б) виконавча робоча - довжина l₂  ,м ……………………………………... 5

місцеві опори ξ₂ …………………………………………………………….. 4

в) виконавча неробоча:

- довжина l₃ ,м………………………………………………………………. 4

місцеві опори ξ₃ …………………………………………………………….. 8

г) зливна ділянка:

- довжина l₄ ,м………………………………………………………………. 3

місцеві опори ξ₄…………………………………………………………….. 6

д) гнучкий трубопровід:

довжина виконавчої робочої l_Г2, м………………………………………… 4,5

виконавчої неробочої ділянок l_Г3, м……………………………………… 5

7 Номінальний тиск у гідроприводі Р_Н , МПа……………………………. 40

8 Число паралельно працюючих гідро циліндрів z ……………………… 1

1.2 Розрахунок параметрів  гідроциліндра, насоса та гідроліній

Визначення параметрів гідроциліндра.

Визначимо діаметр поршня гідроциліндра для  зворотного ходу штока:

 

 (1.1)

 

де D_р – розрахунковий діаметр циліндра, мм;

     R_ц – зусилля, яке передає шток гідроциліндра, кН;

     Рн – номінальний тиск у гідроприводі, МПа;

    – коефіцієнт, який обумовлений відношенням діаметра штока до діаметра поршня і складає 0.3…0.9 (приймаємо 0,5);

     z – число паралельно  працюючих гідроциліндрів.

Приймаємо: D_р=200 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок.1 Спрощена гідросхема машини (устаткування або випробувального  стенда)

Одержане значення внутрішнього діаметра циліндра (зовнішнього для поршня) необхідно округлити до стандартної  величини.

Основний стандартний ряд чисел  складає: 2; 2,5; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500.

Розрахунковий діаметр штока можна визначити  за формулою:

 

   (1.2)

Слід  одержати величину діаметра штока, прийняти найближче стандартне значення і позначити його як d. Хід штока (без проведення розрахунку на стійкість) складає . Хід штока рекомендується прийняти також з ряду стандартних чисел.

Приймаємо: d=125 мм.

 

 

 

 

Визначення параметрів насоса

Об'єм рідини, який споживається гідроциліндром , складає:

 

 (1.3)

де  Q_ц – об’єм рідини, який споживається гідроциліндром, дм³/хв;

V_ш – швидкість переміщення штока, м/с;

Р_н – номінальний  тиск, МПа.

Для забезпечення функціонування гідроциліндрів із заданими параметрами необхідно, щоб об'єм рідини, який споживається гідроциліндрами, дорівнював подачі насоса, тобто:

Використовуючи  дане співвідношення, визначимо розрахунковий  об'єм робочої камери насоса:

 (1.4)

де   V_р – розрахунковий об'єм робочої камери, см³/об;

 – номінальна частота обертання вала насоса, об/хв.

Номінальна  частота обертання вала насоса n_н в основному знаходиться в межах 1500 об/хв, яку і слід прийняти. Необхідно встановити редуктор, передаточне число якого складатиме:

 (1.5)

де   n_дв – частота обертання вала двигуна, об/хв.

За довідковою літературою на основі розрахункових  даних V_кр, см³/об, з урахуванням дії в гідроприводі тиску Р_н, МПа, величина якого задана, (див. вихідні дані), слід вибрати насос із паспортним значенням найближчим (великим або меншим) об’ємом робочої камери, що позначимо як V_к. Для вибраного типу насоса необхідно навести всі паспортні дані. У випадках, коли в паспортних даних насоса відсутнє значення гідромеханічного коефіцієнта корисної дії _гм.н. і вказуються тільки об'ємний і загальний коефіцієнти корисної дії то слід визначити за формулою:

 (1.6)

Тип насосу	Об’єм робочої камери,	Тиск, МПа		Частота обертання, об/хв.			ККД
НШ-100		номіна- льний	максима- льний	макси- мальна	номіна- льна	міні- маль на	обємний/ гідравліч ний	загаль- ний
	98,8	16	20	1920	1500	960	0,94/-	0,85

 

Визначення діаметрів гідроліній

Об’єм рідини, дм³/хв, що проходить через виконавчу неробочу та зливну ділянки трубопроводів для зворотного ходу штока, складає:

 

  (1.7)

Швидкість течії рідини на різних ділянках гідроприводу складає:

 - для напірної, виконавчої робочої і виконавчої неробочої ділянок – у межах

(3-10) м/с, величина якої встановлюється  самостійно близько до середнього  значення і, як правило, рекомендується  цю швидкість рідини забезпечити  на всіх трьох ділянках, що  позначені як l₁, l₂, l_2Г, l₃, l_3Г , а швидкість рідини слід позначити як V₁₂₃;

-  для зливної ділянки – в межах (1,4…2) м/с, що позначена як l₄, а швидкість рідини слід позначити як V₄.

Тоді  розрахунковий діаметр трубопроводу  на цих ділянках складатиме:

- для напірної, виконавчої робочої і виконавчої неробочої ділянок:

 

 (1.8)

Приймаю: 

• для зливної ділянки:

 (1.9)

Приймаю: 

де  V₁₂₃ - швидкість течії рідини на відповідних ділянках гідроліній, м/с;

Q_ц, Q_с - об'єм рідини, що проходить по різних ділянках гідроліній, дм³/хв. Одержані результати діаметрів гідроліній на різних ділянках гідросистеми також округляємо до найближчого стандартного значення (див. стандартний ряд чисел для діаметрів поршнів), і їх слід позначити як d₁₂₃, d₄.

 

1.3 Вибір елементів гідроприводу

До  гідроапаратів відносяться гідророзподільники, клапани та дроселі. Вибір гідроапаратів  слід здійснювати з умови забезпечення роботи:

• коли допускається тиск в гідроапараті не нижче Рн, МПа, (див. вихідні дані);
• витрата рідини через гідроапарат, близька (більша або менша) від Q_н, дм³/хв.

З довідкової літератури для кожного з прийнятих  гідроапаратів варто зазначити  всі паспортні характеристики, надані заводом – виготовлювачем.

Вибір гідророзподільників

Для гідророзподільників найбільш важливими паспортними даними, що необхідні для подальших розрахунків, є втрати тиску, які експериментально встановлюються заводом - виготовлювачем за умови проходження через гідророзподільник заданої, тобто, номінальної витрати рідини, що позначимо як Q^р_ном дм³/хв, і загальноприйнятої при проведенні цих експериментів в'язкості робочої рідини, яка складає 0,3 ± 0,03 см³/с (Ст), і позначимо її як υ_0,3. Для втрати тиску для паророзподільника необхідно зазначити дві величини, МПа:

- - при прямуванні рідини від насоса до гідроциліндра;

  - - при прямування рідини від гідроциліндра до масляного бака.

 

Параметр	Умовний прохід
	Р=16 МПа
	32
1. Тиск номінальний / максимальний, МПа	16/20
2. Тиск допустимий в зливній  гідро лінії, МПа	1,5
3. Витрати робочої рідини, номінальній / максимальний, л/мин	250/320
4.Внутрішні перетічки по золотнику  в нейтральному положенні	150
5. Зусилля переміщення золотника,  Н	392
6. Максимальна кількість секцій  в одному блоці	8
7. Час спрацювання запобіжного  клапану, с	2
8. Втрати тиску в розподільнику  для прямого і зворотного потоків  робочої рідини при номінальній  витраті, л/хв, і в’язкості  , МПа	0,7
9. Маса секції розподільника, кг	-

 

 

Вибір зворотного клапана

З паспортних даних для зворотного клапана  в подальших розрахунках використовують величину втрат тиску , яка складає залежно від типу пружини: для звичайної - 0,05 МПа; для підсиленої - 0,15 МПа; для значно підсиленої - 0,3 МПа. Тип пружини прийняти самостійно. Рекомендується звичайний або підсилений тип пружини. В подальших розрахунках використовують також номінальну витрату рідини , дм³/хв, через зворотний клапан за умови, коли в'язкість рідини при визначенні втрат тиску складає 0,3 ±0,03 см²/с(Ст.) і позначають цю в'язкість як υ_0,3. Приймаємо клапан типу 61400 з номінальною витратою рідини 250 л/хв.

Вибір фільтрів

Надійність  роботи гідроприводу значною мірою  залежить від ступеня очищення робочої  рідини. Ефективність процесу очищення рідини забезпечують фільтри. Фільтри монтують на різних ділянках. Зокрема на ділянці, що забезпечує підвід рідини від масляного резервуара до насоса, фільтри монтують у напірній або в зливній гідролініях. У гідроприводі будівельних і дорожніх машин фільтри в більшості випадків встановлюють у зливній гідролінії. Вибір фільтрів, які встановлюють у зливній гідролінії, слід виконувати за двома показниками:

- за  пропускною здатністю фільтра,  дм³/хв, не меншою, ніж Q_сл;