Расчёт гидравлической схемы фронтального погрузчика

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка  курсового проекту містить 34 с., 10 рис., 5 табл.,     17 джерел,  1 додаток (креслення) .

Об’єктом дослідження  є гідравлічна схема приводу робочого органу фронтального погрузчика.

Мета проекту:поглибити і розширити пізнання в області гідравліки, гідромашин і гідроприводу, навчитися  ухвалювати правильні інженерні рішення, обґрунтовані розрахунками, а також вивчити відповідну науково-технічну літературу, а також виробити навики складання розрахунково-пояснювальної записки.

У проекті були розглянуті наступні питання: опис заданої схеми і аналіз її роботи, обґрунтування вибираного тиску, розрахунок параметрів насоса, гідродвигуна , гідро ліній і вибраної гідроапаратури; обґрунтування і розрахунок діапазону регулювання; розрахунок повного ККД і ефективності використання встановленого гідродвигуна.

ГІДРАВЛІЧНА СХЕМА, ГІДРОПРИВОД, ГІДРОНАСОС, ГІДРОДВИГУН, МОМЕНТ НА ВАЛУ ГІДРОДВИГУНА, ЧИСЛО  ОБЕРТІВ ВАЛУ ГІДРОДВИГУНА, ГІДРОАПАРАТУРА, ГІДРО ЛІНІЯ, ТИСК РОБОЧОЇ РІДИНИ, ВИТРАТИ РОБОЧОЇ РІДИНИ, ВИТОКИ РОБОЧОЇ  РІДИНИ, ККД ГІДРОПРИВОДУ, ЗУСИЛЛЯ  НА ВАЛУ, ОБ’ЄМ ГІДРОБАКУ, НАВАТНАЖУВАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГІДРОПРИВОДУ.

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

      ВСТУП_______________________________________________________

     1.ОПИС ПРИЙНЯТОЇ  ГІДРОСХЕМИ ТА ПРИНЦИПУ РОБОТИ

      ГІДРОПРИВОДУ_______________________________________________                                                  

     2. РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГІДРОПРИВОДУ_________

      2.1. Визначення тисків в порожнинах нагнітання та зливу____________

       2.2. Визначення параметрів гідродвигуна_________________________

      2.3. Вибір гідродвигуна_______________________________________

       2.4. Визначення витрат робочої рідини та вибір насосу______________

      2.5. Розрахунок діаметра трубопроводу та швидкості руху рідини ____

      2.6. Підбір гідроапаратури_____________________________________

     2.7. Опис вибраної гідроапаратури_______________________________

      2.8. Визначення дійсних перепадів тиску__________________________

      3. ВИЗНАЧЕННЯ ККД ГІДРОПРИВОДУ____________________________

    4. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ГІДРОБАКУ_____________________________

     5. ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАВАНТАЖЕННЯ

      ГІДРОПРИВОДУ_______________________________________________

      ВИСНОВКИ___________________________________________________

      ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ________________________________________

ВСТУП

          Гідравліка являє собою теоретичну  дисципліну, яка вивчає питання,  пов'язані з механічним рухом  рідини в різних природних  і техногенних умовах. Оскільки  рідина (і газ) розглядаються як  безперервні і неподільні фізичні  тіла, то гідравліку часто розглядають  як один з розділів механіки  так званих суцільних середовищ,  до яких прийнято відносити  і особливу фізичне тіло–рідина.

           Як і в класичної механіці  в гідравліці можна виділити  загальноприйняті складові частини:  гидростатику, що вивчає закони рівноваги рідини; кінематику, що описує основні елементи рухомої рідини і гідродинаміку, що вивчає основні закони руху рідини і розкриває причини її руху.

           Гідравліку можна назвати базовою теоретичною дисципліною для широкого кола прикладних наук, за допомогою яких досліджуються процеси, що супроводжують роботу гідравлічних машин, гідроприводів. За допомогою основних рівнянь гідравліки і розроблених нею методів дослідження, вирішуються важливі практичні завдання, пов'язані з транспортом рідин і газів по трубопроводах, а також з транспортом твердих тіл по трубах і інших руслах. Гідравліка також вирішує найважливіші практичні завдання, пов'язані з рівновагою твердих тіл в рідинах і газах, тобто вивчає питання плавання тіл.

            Широке використання в практичній діяльності людини різних гідравлічних машин і механізмів ставлять гідравліку до числа найважливіших дисциплін, що забезпечують науково-технічний прогрес.

            В данній курсовій роботі я розгляну конструкцію приводу підйому робочого органу фронтального погрузчика, невід’ємною ланкою якого є гідропривід. Гідропривід - це сукупність пристроїв, призначених для приведення в рух машин і механізмів за допомогою гідравлічної енергії. Обов'язковими елементами гідроприводу є насос і гідродвигун.

             Гідропривід представляє собою  свого роду "гідравлічну вставку"між  приводним електродвигуном і  навантаженням (машиною і механізмом) і виконує ті ж функції, що і механічна передача (редуктор, реміннапередача, кривошипно-шатунний механізм і т.д.). Основне призначення гідроприводу, як і механічної передачі, - перетворення механічної характеристики приводного двигуна відповідно до вимог навантаження (перетворення виду руху вихідної ланки двигуна, його параметрів, а також регулювання, захист від перевантажень та ін.) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ОПИС ПРИЙНЯТОЇ  ГІДРОСХЕМИ ТА ПРИНЦИПУ РОБОТИ  ГІДРОПРИВОДУ

  Гідравлічна схема приводу робочого органу фронтального погрузчика представлена на рис.1.1. Схема складається з: баку, нерегульованого гідронасосу з паралельно включеним запобіжним клапаном та послідовно підключеними до нього двома зворотними клапанами, регульованого гідронасосу з паралельно підключеним запобіжним клапаном , гідродвигуна , теплообмінника, регульованого дроселя.

Рисунок 1.1.- Гідравлічна схема приводу підйому робочого органу фронтального погрузчика

Принцип роботи гідроприводу згідно вказаній схемі полягає в  наступному. З бака робоча рідина (масло) забирається насосом і подається  до зворотних клапанів, далі зворотні клапани закриваються, після чого регульований гідронасос вимикається. Для того щоб регульований гідронасос не вийшов зі строю паралельно з  ним підключений запобіжний клапан, який застерігає всю гідросистему від  надмірного тиску.  Після зворотних  клапанів рідина поступає до регульованого  гідронасоса, який створює додатній тиск для обертання паралельно підключеного гідродвигуна, також паралельно з  регульованим гідронасосом підключений  запобіжний клапан, який запобігає  надмірному тиску на гідродвигуні, після гідродвигуна робоча рідина проходить через теплообмінник для охолодження ,і далі через регульований дросель рідина звертається до регульованого гідронасоса і виконує замкнутий робочий цикл.  

 

2. РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ

2.1. Визначення тисків в порожнинах і нагнітаннях

Згідно схемі гідроприводу складемо рівняння для тиску в  порожнинах нагнітання гідродвигуна P₁ і в порожнинах зливу гідродвигуна P₂. Для цього складемо схему розподілу тиску в гідросистемі.

Рисунок 2.1.- Схема розподілу тиску в гідросистемі

Рівняння тисків P₁ та P₂ запишемо у вигляді:

 

 

де  – тиск порожнин нагнітання гідродвигуна, МПа; 
– тиск порожнин зливу гідродвигуна, МПа;  
, - тиск який розвиває 1 і 2 гідронасоси, МПа; 
– перепади тиску на зворотних клапанах, МПа;

 – перепади  тиску на теплообміннику, МПа;

 – перепади  тиску на дроселі, МПа;

  і - перепади тиску L₁та L₂, МПа;

Для визначення перепадів  тиску я скористуюсь попередньо обраними даними:

 

 

 

 

Так як перепади тиску в  трубах на першій стадії розрахунку визначити  неможливо, то приймемо попередньо: .

Тоді:

 

 

 

2.2. Вибір гідродвигуна

Гідродвигун я обираю по нагрузці (крутний момент M_КР =25 н*м ) на виходному валу та по частоті обертання валу n=800 об/хв .Я обираю аксіально-поршньовий гідродвигун Г15-23М (Рис. 2.2) .

Рисунок 2.2-Конструкція гідродвигуна Г15-23М

Гідромотор аксіально-поршньовий Г15-23м - Призначений для безступінчатого регулювання швидкостей, для роботи в системах, де потрібно реверсування, часті включення, автоматичне і дистанційне керування. Гідромотор Г15-23 М (Рис. 2.2) додатково комплектуються регулятором, що містить гільзу 22, розташовану в корпусі 21, золотник 23, пружину 20 і кришку 26. Масло підводиться до гідромоторів через отвори 27 і 28, а отвори 24 і 25 для підключення ліній управління з'єднуються відповідно з виходом і входом дроселя DР, що регулює частоту обертання гідромотора. Тиск р1 на вході в дросель прагне зрушити золотник 23 вліво, а пружина 20 і тиск р2 - вправо. Золотник нерухомий, коли виконується умова: (P1 - P2) f = Р, де f - площа торцевої поверхні золотника; Р - зусилля, що розвивається пружиною 20. Якщо перепад тиску ΔРдр = р1 - р2 на дроселі Р зростає, золотник 23 зміщується вліво і робочими кромками дросселируется потоки масла на вході в гідромотор і на виході з нього; якщо ΔРдр зменшується, відповідно зменшується дроселювання потоків масла. Таким чином, регулятор автоматично підтримує постійним перепад ΔРдр, а отже, і витрата масла, що надходить в гідромотор, в результаті чого частота обертання гідромотора мало залежить від навантаження.

Таблиця 1. Технічні характеристики гідродвигуна Г15-23М

Тип	№	Крутний момент, Н∙м	Робочий об’єм, см3	Ном. тиск , МПа	Частота обертів, мин-1	Повний ККД
Г15-2	3М	25	40	6,3	960	0,8

 

2.3 Визначення витрат робочої рідини та вибір насосів

Визначення витрат рідини, яка потрапляє в порожнини  гідронасоса:

  -

 

де q – робочий об’єм м³

 – механічний ККД  гідродвигуна.

 

Визначення розходу робочої  рідини, яка проходить через гідродвигун

 

 

 

 

где – робочий об’єм гідродвигуна, см³;

  – частота обертів валу, об/хв;

 – об’ємний ККД гідродвигуна.

 

Гідронасоси обираються в залежності від способу регулювання и робочого тиску. Гідронасоси обираю по подачі (расходу) Q и робочому тиску Р.

 

2.3.1 Вибір нерегулюємого гідронасоса

 Обираю нерегулюємий пластинчатий гідронасос Г12-24АМ (Рис.2.3)

Рисунок 2.3.-Конструкція нерегулюємого гідронасоса Г12-24АМ

Пластинчасті гідронасоси нерегульовані призначені для подачі робочої рідини з нерегульованим за величиною потоком в гідросистеми металорізальних верстатів і інших машин.

Пластинчастий гідронасос Г12-24АМ застосовуються в гідроприводу металорізальних верстатів та інших машин, де потрібно тиск до 6,3 МПа і нерегульований по величині потік мінерального масла.

Таблиця 2. Технічні характеристики пластинчатого гідронасосу Г12-24АМ

Тип	№	Робочий обє’м, см3	Тиск, МПа	Частота обертів Об/хв	Повний ККД
Г12-2	4АМ	63	6,3	960	0,8

 

Обраний гідронасос повинен створювати тиск

+,

Перевіримо ,чи створює гідронасос цей тиск, якщо :

,=0,1

≥ 4,9 МПа + 0,49 МПа

6,3 МПа  ≥ 5,39 МПа – умова виконується.

Подача  у гідронасоса повинна бути більше подачі гідродвігуна,

 

Q_н ≥ Q, т.к 48,4л/хв≥40 л/хв – умова здійснюється;

де q_н – робочий об’єм гідронасоса, см³;

n_н– частота обертів на валу гідродвигуна, об/хв;

η_н – об’ємний ККД гідронасоса.

Перевірю  фактичну частоту обертів на валу гідродвигуна по формулі

 

2.3.2 Вибір регулюємого гідронасоса

 Обираю регулюємий пластинчатий гідронасос НПлР 50/16 (Рис.2.4)

Рисунок 2.3.-Конструкція регулюємого гідронасоса НПлР 50/16

Гідронасос  пластинчастий регульований типу НПлР 50/16 встановлюються в гідросистемах верстатів, а також інших машин і агрегатів і служать для подачі мінеральних масел в'язкістю від 25 до 160мм2 / с (сСт) (при температурі від-10С до +70 С). Гідроасос типу НПлР 50/16 забезпечує зміну подачі мінерального масла від номінального до нуля при досягненні в системі тиску, рівного тиску настройці клапана. Налаштування клапана регулятора тиску механічна. Конструкція насоса дозволяє також проводити механічні зміни робочого об'єму для зменшення величини номінальної подачі.