Расчёт гидравлической схемы фронтального погрузчика

Таблиця 3. Технічні характеристики пластинчатого гідронасосу НПлР 50/16

Тип	Робочий обє’м, см3	Тиск, МПа	Частота обертів Об/хв	Повний ККД	Номінальна подача л/хв
НПлР 50/16	10-50	16	1450	0,7	63,5

 

Обраний гідронасос повинен створювати тиск

+,

Перевіримо ,чи створює гідронасос цей тиск, якщо :

,=0,1

≥ 4,9 МПа + 0,49 МПа

16 МПа ≥ 5,39 МПа – умова виконується.

Подача  у гідронасоса повинна бути більше подачі гідродвігуна,

 

Q_н2 ≥ Q, т.к 64,4л/хв≥40 л/хв – умова здійснюється;

де q_н2 – робочий об’єм гідронасоса, см³;

n_н2– частота обертів на валу гідродвигуна, об/хв;

η_н2 – об’ємний ККД гідронасоса.

Перевірю  фактичну частоту обертів на валу гідродвигуна по формулі

 

 

2.4. Розрахунок діаметра трубопроводу та швидкості руху рідини

Знаходимо внутрішній діаметр  труб, за допомогою яких з’єднані гідроапарати. Для цього задамося швидкістю руху рідини згідно ГОСТ в залежності від тиску насоса  P_Н. Приймаємо = 4 м/с.

Маючи на увазі, що:

 

де  - внутрішній діаметр труб, отримаємо:

 

Отримане значення діаметра  d_Т округлюємо до найближчого стандартного значення в більшу сторону згідно ГОСТ 16516-80 [14, с.7], тобто Уточнивши внутрішній діаметр труб, визначаємо середню швидкість руху рідини у трубах:

 

 

2.5. Підбір гідроапаратури

Знаючи витрати та орієнтовані  величини тисків, приступимо до обрання  гідроапаратури. Стосовно гідроприводу, що розраховується, необхідно визначити запобіжний клапан, зворотні клапани, фільтр та дросель. Виконуємо підбір гідроапаратури, що задовольняє отриманим даним по витраті та тиску . Всі дані по обраній гідроапаратурі зводимо у табл.2.5.

 

Таблица 2.5-Дані по обраній гідроапаратурі

Гідроапаратура	Кіль-ть	Тип	Витрати,  л/мин	Тиск,  МПа	Перепад тисків,  МПа
Запобіжний клапан	1	ПГ54-35М	200	30	0,6
Дросель	1	МПГ55-25М	200	20	0,25
Теплообмінник	1	КМ6-СК-1	320	32	0,3
Зворотній клапан	1	Г51-35	250	20	0,25

 

2.6. Опис вибраної гідроапаратури

Запобіжний клапан ПГ54-35М

Запобіжний клапан ПГ54-35М (Рис.2.4.)

Рисунок 2.4.-Конструкція запобіжного  клапана ПГ54-35М.

Клапан тиску ПГ54-35М призначений для використання в гідросистемах верстатів та інших гідрованих машинах для запобігання гідросистем від перевантаження, підтримки заданих тиску або різниці тисків підходящих та відходячих потоках масла, для дистанційного керування потоком і різних блокувань.

Апарати мають дві основні  лінії і дві лінії управління. Використовувати ці лінії можна незалежно  поєднуючи їх,також можна отримати чотири виконання клапана, що мають різне функціональне призначення (клапани можуть працювати в режимі запобіжного або переливного клапанів, а також в режимах регульованих клапанів різниці тисків і клапанів послідовності).

Дросель МПГ55-25М

Дросель МПГ55-25М (Рис.2.5.)

Рисунок 2.5.-Конструкція дроселя  МПГ55-25М.

Регулятор витрат МПГ55-25М встановлюється в гідросистемах там, де потрібна підтримка встановленої швидкості переміщення робочих органів верстатів та інших стаціонарно працюючих машин в незалежності від навантаження.

      Регулятор  витрат модернізований звичайної міцності МПГ55-25М складається з дроселя і редукційного клапана, який підтримує постійний перепад тиску на дроселирующі щілини, завдяки чому витрата робочої рідини, що проходить через дросель, не залежить від тиску на вході і виході з нього.

      Гідравлічні регулятори потоку МПГ55-25М працюють на мінеральних маслах з тонкістю фільтрації 25 мкм, в'язкістю 10-200 сСт при температурі масла від +10 до +70 ° С і температурі навколишнього середовища від +1 до +40 ° С.

Теплообмінник КМ6-СК-1

Теплообмінник КМ6-СК-1 (Рис.2.6.)

Рисунок 2.6.-Загальний вигляд теплообмінника КМ6-СК-1.

Калорифер КМ6-СК-1 ( маслоохолоджувач ) біметалічний призначений для повітряного охолодження робочих рідин (масел ВМГ3, МГЕ-46В) в гідросистемах дорожніх і будівельних машин. Може експлуатуватися у всіх макрокліматичних (общекліматичне виконання) районах "О" категорії розміщення 1 по ГОСТ 15150-69.

Охолоджує повітряну середу , повітря якої з гранично-допустимим вмістом хімічно активних речовин по ГОСТ 12.1.005-88 з запиленістю не більше 0,5 мг/м3 і не містить липких речовин і волокнистих матеріалів.Схема руху теплоносіїв перехресно-точна.

Калорифер (маслоохолоджувач) виготовляється з вуглецевих сталей звичайної якості, тепловіддаючим елементом являється біметалічна на сталевій основі електрозварювальна несуча труба ø 16х1, 5 мм з алюмінієвими накатними ребрами.

Зворотний клапан Г51-35

Зворотний клапан Г51-35 (Рис.2.7.) 

Рисунок 2.7.-Конструкція зворотного клапана  Г51-35.

Клапан  Г51-35 складається з корпусу 1, до конічного сідла якого пробкою 5 через пружину 4 притиснутий плунжер 3. Масло, що підводиться в отвір 7, піднімає плунжер і проходить в відвідне отвір 2. При зміні напрямку течії тиск масла в отворі 2 (і порожнини 6) разом з пружиною 4 щільно притискає плунжер до сідла, виключаючи можливість зворотного потоку.

2.8. Визначення дійсних перепадів тиску

При визначенні перепадів  тиску виходячи з витрат , на які розрахована апаратура. Дійсні витрати відрізняються від довідникових. Тому необхідно уточнити значення перепадів тисків.

Перепади тисків на зворотних  клапанах можна знайти з виразу:

 

де  - перепад тисків на зворотних клапанах при витратах ; 
- витрати рідини в гідродвигуні ;

Аналогічно можна визначити  уточнені значення і для іншої гідроапаратури.

Виначимо перепад тиску на теплообміннику :

 

Також визначимо перепад  тиску в дроселі :

 

Визначимо перепад тиску  в запобіжних клапанах :

 

 

Для визначення дійсних перепадів  тисків у трубах спочатку визначимо  середню швидкість руху рідини у  магістралі зливу :

 

Далі визначимо число  Рейнольдса:

 

 

де  – кінематична в’язкість масла, яка визначається з формули:

 

де - кінематична в’язкість індустріального масла И-17, м²/с; 
- температура масла, ºС; 
– показник степеня, який залежить от .

Оскільки  та більше критичного числа, режим протікання в трубах турбулентний, тому коефіцієнт гідравлічного тертя визначимо з формули О.Д.Альтшуля:

 

 

 

Визначивши коефіцієнти  гідравлічного тертя знаходимо перепади тисків у трубах:

 

 

 

де  – щільність робочої рідини, для И-17 = 885 кг/м³; 
и – коефіцієнти гідравлічного тертя для напірної та зливної гідролінії відповідно.

Оскільки перепади тиску  на дроселі залежать від степеня  його відкриття, то залишимо їх такими ж, як і раніше: _.

По уточненим перепадам  тиску знаходимо  тиск в порожнинах гідродвигуна:

=7,294 +0,04=7,298МПа;

0,0375+0,05+11,574=11,662МПа;

та уточнимо тиск, який розвиває регулюємий насос:

 

 

 

3. ВИЗНАЧЕННЯ ККД ГІДРОПРИВОДУ

Визначимо ККД гідроприводу, враховуючи, що він працює при постійному навантаженню.

Загальний ККД проектованого  гідроприводу, працюючого при постійному навантаженню визначимо з формули:

 

де  - потужність приводу, що витрачається (насосної установки):

 

де  - загальний ККД насосу при розрахункових значеннях тиску, витрат, в’язкості робочої рідини та частоти обертання приводного вала насоса;

 – корисна  потужність приводу, яка визначається  по заданим загрузкам та швидкостям  гідродвигунів: 

 

де M_КР – крутящий момент на валу, Н∙м;

n– частота обертів, рад/с.

 

 

Загальний ККД гідроприводу . Причина такого високого ККД міститься у тому, що в схему включено регулюємий гідронасос з запасом потужності в порівнянні з гідродвигуном .

4. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ГІДРОБАКУ

Визначимо втрати потужності в гідроприводі, які переходять в  тепло, знайшовши різницю між  потужністю, що витрачається і корисною потужністю:

 

Кількість тепла _, що виділяється в гідроприводі в одиницю часу, потужності, що еквівалентно втрачається в гідроприводі :

 

Перепад температур між робочою  рідиною та навколишнім повітрям:

 

Площина поверхні теплообміну, необхідна для підтримки перепаду _:

 

 

де  та – коефіцієнти теплопередачі труб та гідробака, Вт/(м²·ºС).

Приймаємо = 15 Вт/(м²·ºС) та = 150 Вт/(м²·ºС), тоді:

 

Площина поверхні теплообміну  складається з поверхні труб , через які виконується теплообмін з навколишнім середовищем, та поверхні теплообміну гідробака _:

= +

Визначимо площину поверхні труб:

 

 

 

Визначимо об’єм гідробака та округляємо до стандартного значення в більшу сторону:

 

Округливши до стандартно значення V_б, приймаємо його рівним 63 літрів. Але, згідно рекомендаціям по проектуванню гідроприводу, об’єм гідробака повинен бути у три рази більше об’єму масла, яке знаходиться у трубопроводах та гідроапаратах системи.

Визначимо об’єм робочої  рідини, яка знаходиться гідросистемі.

Об’єм масла в трубах:

 

Об’єм масла в гідродвигуні:

 

 

Об’єм масла в :

а) нерегулюємому гідронасосі рівняється його робочому об’єму:

 

а) регулюємому гідронасосі рівняється його робочому об’єму:

 

 

Об’єм масла у теплобміннику можна вибрати з технічних характеритик

 

Об’ємом масла, яке знаходиться  в зворотних клапанах , дроселі  та запобіжних клапанах можна знехтувати.

Таким чином, об’єм робочої  рідини, яка знаходиться в гідросистемі буде рівним:

 

Тоді об’єм гідро бака рівним:

 

а округливши його до стандартного значення об’єму згідно ГОСТ 12448-80 приймемо об’єм гідро бака V_б = 160 літрів.

 

5. ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАВАНТАЖЕННЯ

ГІДРОПРИВОДУ

Стосовно схеми проектованого  гідроприводу знайдемо перепад тиску  на дроселі. Використовуючи вирази (1) и (2), складемо систему рівнянь:

 

та, обчислюючи ці рівняння відносно ΔР_ДР, отримаємо:

 

 

 

Визначимо площину прохідного перерізу з формули:

 

де  – коефіцієнт витрати дроселя золотникового типу [10, с.50].

 

 

Далі для побудови силової  характеристики привода задамося рядом  значень  та з виразу визначимо _. Для цих значень _, знайдемо частоту обертів валу гідродвигуна:

 

Величину Mкр слід змінювати від нуля до максимального значення Mкр _max, при якому швидкість обертання гілродвигуна дорівнює нулю. Всі розрахунки зводимо в табл.5.1.

Таблица 5.1-

Дані отримані при обчисленнях

Mкр, кН	, МПа	n,об,/хв
0	0,86	960
5	0,72	960
10	0,64	960
15	0,48	960
20	0,34	960
25	0,25	960
30	0,16	960
33	0	0
35	0	0
40	0	0
45	0	0
50	0	0

 

За даними обчислень будується  графік (рис.5.1.).

Рисунок.5.1. - Характеристика навантаження гідросистеми

 

ВИСНОВКИ

В процесі виконання курсової роботи я поглибив та розширив знання в області гідравліки, гідромашин і гідроприводу, навчився  ухвалювати інженерні рішення, обґрунтовані розрахунками, вивчив відповідну науково-технічну літературу, а також виробив навики складання розрахунково-пояснювальної записки.