Объемный гидропривод машины

СОДЕРЖАНИЕ: 1. Описание работы и свойств гидравлической схемы В гидравлическую схему включены гидромашины (насосы, гидродвигатели), приборы, гидроаппараты, гидролинии, которые обеспечивают работу двухпо-точной объемной гидропередачи. Количество рабочих органов – 2, машины циклического действия. По заданию рабочие органы работают в цикле по 5 с. не одновременно, рабочий цикл составляет 15 с.

1. Описание работы и свойств гидравлической схемы

В гидравлическую схему включены гидромашины (насосы, гидродвигатели), приборы, гидроаппараты, гидролинии, которые обеспечивают работу двухпо-точной объемной гидропередачи. Количество рабочих органов – 2, машины циклического действия. По заданию рабочие органы работают в цикле по 5 с. не одновременно, рабочий цикл составляет 15 с. Приводы рабочих органов – реверсивные, нерегулируемые.

1.1 Работа гидравлической системы

При электрогидравлическом управлении используют сочетание малого управляющего распределителя (пилота) с электрическим управлением и большого (силового) управляемого распределителя с гидравлическим управлением.

При подаче напряжения на обмотку одного из электромагнитов пилота его золотник перемещается, пилот становится в рабочую позицию и соединяет напорную линию с одним из торцов силового распределителя. Это приводит к постановке последнего в рабочую позицию. Жидкость большим потоком пойдет (для Р02):

Б-Н3,4-КП5-Р4-КП6-КП7-Ц – КП6-КП7-Р4-Р6-АТ-Ф1…ФЗ-Б.

Для выключения РО4 нужно убрать электросигнал с торца управляемого электрораспределителя, который переключится в нейтральное положение. Давление на торце силового распределителя исчезнет, и он встанет в нейтральное положение.

При гидравлическом управление распределителем (Р1).Элементы Н1, КП1, Р1 и М образуют силовую гидропередачу, а элементы Н2, Ф2, КП4, АК, Р2 и РЗ – систему сервоуправления. Блоки: А1 – система питания сервоуправления; А2 – колонка сервоуправления; АЗ – вторичная защита гидромотора М.

От насоса Н2 жидкость через напорный фильтр тонкой очистки Ф2 подается в колонку А2, содержащую управляющие распределители следящего действия Р2 и РЗ с мускульным управлением. При переводе, например, распределителя Р2 в рабочую позицию управляющий поток жидкости идет по пути:

Б – Н2 – Ф2 – Р2 – Р1 (под левый торец золотника). Давлением этой жидкости золотник распределителя Р1 переместится вправо, распределитель Р1 будет переведен в рабочую позицию, при которой силовой поток жидкости идет по пути:

Б – Н1 – Р1 – М – Р1 – Р6 – АТ – Ф1 – Б.

Так происходит включение гидромотора М. Если убрать усилие с рукоятки распределителя Р2, то он под действием пружины встанет в другую крайнюю позицию и жидкость из-под торца распределителя Р1 пойдет через Р2 на слив.

Пружина распределителя Р1 поставит его золотник в среднее положение и распределитель – в нейтральную запирающую позицию. Это приведет к остановке гидромотора М.

1.2 Основные свойства схемы

В схему включены два вида защиты от перегрузок:

А) Первичная защита выполнена в виде предохранительных клапанов КП1 КП5 и стоит между напорной и сливной линиями сразу за насосом (для каждой напорной линии).

Первичная защита защищает от активных перегрузок и инерционных при разгоне.

Б) Вторичная защита А3 и А5 выполнена в виде сочетания предохранительных и обратных клапанов. Она установлена между рабочими линиями после распределителя.

Вторичная защита предохраняет от реактивных, инерционных при торможении и температурных перегрузок.

Очистка жидкости производится четырьмя фильтрами. При засорении фильтров повышается давление в сливной линии, а когда давление достигнет давления настройки предохранительных клапанов КП, последние откроются и жидкость пойдет, минуя фильтры, в бак.

Для охлаждения жидкости в схеме установлен теплообменный аппарат АТ. В начале работы и при низкой температуре для прогрева рабочей жидкости АТ выключается с помощью термостата ТС, тогда жидкость пойдет в бак, минуя АТ.

Температура жидкости контролируется термометром, датчик которого стоит в баке.

2. Предварительный расчет гидропередачи. Выбор комплектующих

Цели: выбрать дизель, насосы, рабочие жидкости для зимы и для лета, гидродвигатели, трубопроводы, распределители, предохранительные клапаны.

Условия: комплектующие выбраны на основе предварительного статического расчета, выполненного при установившихся движениях рабочих органов. Нагрузки и скорости определены заданием. Температура жидкости Т

=50
С.

Рисунок 1 – Расчетная схема к предварительному расчету

2.1 Мощность на рабочих органах

Мощность, подводимая к рабочему органу вращательного действия Р

, Вт:

(1)


где

– момент сил, препятствующий вращению, Н
м;

– угловая скорость РО1, рад/с.

Р

= 25,6
10
1,56 = 33940 Вт= 33,9 кВт

Мощность, подводимая к рабочему органу поступательного действия Р

, Вт

, (2)

где

– сила на рабочем органе, Н;

– линейная скорость движения РО2, м/с.

Вт = 99.76 кВт.

2.2 Выбор первичного двигателя и номинальных давлений

Дизель выбран по необходимой мощности на его валу, которая определена через максимальную мощность рабочих органов. Так как рабочие органы работают не одновременно, то дизель выбран по большей мощности, в нашем случае, по мощности РО2 поступательного действия.

Необходимая мощность дизеля, Вт


Р

=
Вт = 164,07кВт

По учебнику [2] выбран дизель ЯМЗ-238М;

Завод изготовитель: Ярославский моторный завод

Номинальная мощность: Р

= 170 кВт;

Номинальная частота вращения вала n

= 35 об/с.

р

= 8
= 19,3 МПа

Для привода рабочего органа поступательно действия:

р

= 8
= 25,28 МПа

Номинальные давление для унификации для обеих передач назначены 20 Мпа.

Р

=
= 45.3 кВт

По учебнику принят аксиально-поршневой насос 310.112 [2].

Для рабочего органа поступательного действия РО2:

Р

=
=126,3 кВт.

По учебнику [2] выбраны 2 аксиально-поршневых насоса с наклонным диском РМНА 90/35.

Характеристики насосов представлены в таблице 1.

Так как номинальное давление принятого насоса больше номинального давления, принятого для гидропередач, то мощность на его валу уменьшаем пропорционально принятому давлению.

Р

=
= 78.94 КВт

Необходимая частота вращения вала насоса из условия получения необходимой мощности на привод гидромотора, об/с:

(8)


где

– КПД насоса гидромеханический (
= 0.95);

– номинальное давление гидропередачи, Па (
= 20
10
Па);

– рабочий обьем, м
(
= 123
10
м
),

n

=
об/с

Необходимая частота вращения вала насоса на приводе гидроцилиндра по формуле (8):

n

=
=20,83 об/с.

Передаточные отношения привода насоса

(10)

U

=
= 1.82

U

=
= 1,68

Дизель с насосом соединен через передачу.

Производительность насоса для привода и гидромотора:

где

– объемный КПД насоса (
= 0.95);

Q

=
м
/с.

Производительность насоса для привода гидроцилиндра:

Q

=
= 3.6
10
м
/с.

Таблица 1 – Технические характеристики насосов

Параметры

310.112

РМНА 90/35

Рабочий объем, см

112

90

Номинальное давление, МПа

20

32

Максимальное давление, МПа

35

40

Номинальная частота вращения вала, об/с

25

25

Максимальная частота вращения вала об/с

50

40

Номинальная мощность насоса на валу, кВт

56

74.5

КПД полный

0.91

0.90

КПД объемный

0.95

0.95

КПД гидромеханический

0.96

0.95

Таблица 2 – частота и производительность насосов

Параметры

РО1

РО2

Частота вращения n

, об/с

19.2

20.83

Производительность м

2.04

10

3.6

10

2.4 Выбор гидромотора для привода РО1

Необходимая мощность на валу мотора, Вт:

Р

=
(12)

где

– КПД передачи (
0.97);

Р

=
=35.7 кВт.

По справочнику [1] выбран гидромотор радиально-поршневой МР-1800

Так как выбранный гидромотор имеет номинальное давление большее, чем в гидропередаче, поэтому его паспортную номинальную мощность уменьшаем пропорционально принятому давлению.

Р

=
=35.64.

Рабочий объем: q

=1809 см
;

Давление максимальное: р

= 25 МПа;

Давление номинальное: р

= 21 МПа;

Частота вращения:

минимальная: n

= 1 об/с;

номинальная: n

= 80 об/с;

максимальная: n

= 220 об/с;

Номинальный крутящий момент: Т

= 5436 Н
м;

Номинальная мощность мотора: Р

=35.64 (уменьшенная);

КПД при номинальных параметрах

полный:

= 0.85;

гидромеханический:

= 0.90;

Частота вращения вала выборного гидромотора, об/с:

n

=
(13)

где

– расход жидкости, протекающий через мотор (
= 2.04
10
м
/с)

n

=
=1.07 об/с.

2.5 Выбор гидроцилиндра для привода РО2

Гидроцилиндр и передача должны обеспечивать следующие условия: сила на рабочем органе – F

= 172 кН, скорость рабочего органа –
=0.58 м/с, и ход рабочего органа – Х
=
t
= 0.56
5 = 2.9 м.

В нашем случае скорость на рабочем органе превышает

= 0.5 м/с, поэтому гидроцилиндр соединяется с рабочим органом через передачу. Первоначально принимаем скорость штока
= 0.8 м/с:

U

=
(14)

U

=

Необходимый ход штока, м:

X

=X
U
,

X

= 2.9
0.55 = 1.611 м.

Длина цилиндра, м:

D =

D =

= 0.146 м.

По учебнику [2] принят гидроцилиндр для строительного и дорожного машиностроения:

D = 160 мм, d = 100 мм, Х

= 2000 мм.


Q

= 2.04
10
+ 3.6
10
= 5.64
10
м
/с;

– скорость во всасывающей линии, (
= 1 м/с);

d

=
= 0.085 м.

Толщина стенки принята в соответствии с ГОСТ 8734–75 из ряда стандартных значений равной 2.5 мм. Тогда наружный диаметр d

будет:

d

= 85 + 2
2.5 = 90 мм.

По справочнику [1] принят трубопровод:

d

= 90 мм; d
= 85 мм;
= 2.5 мм.

Подбор трубопроводов для напорных линий

Необходимый внутренний диамерт трубопровода первой линии по формуле (17) при Q

= 2.04
10
м
/с,
– скорость в напорной линии, (
= 4 м/с);

d

=
= 0.025 м.

=
0.004 м.

Толщина стенки принята по ГОСТ 8734–75:

= 4 мм.

Тогда наружный диаметр по формуле (18) будет:

= d
+ 2
= 25 + 2
2.5 = 30 мм.

По справочнику [3] принят трубопровод:

= 30 мм, d
= 25 мм,
= 4 мм.

Необходимый внутренний диаметр трубопровода второй линии: м:

d

=
= 34 мм.

Минимальная толщина стенки, м:

=
0.006 м.

Толщина стенки принята по ГОСТ 8734–75:

= 6 мм.

Тогда d

= 34 + 2
6 =42 мм.

По справочнику [3] принят трубопровод:

d

= 46 мм; d
= 34 мм;
= 6 мм.

2.7.3 Подбор трубопроводов для сливной линии

Необходимый внутренний диаметр сливной линии при скорости течения жидкости по ней

= 2 м/с, м:

d

=
= 60 мм.

Толщина стенки по рекомендации [3] принята:

= 2.5

d

= 60 + 2
2.5 = 65 мм.

По учебнику [2] принят трубопровод:

d

= 65 мм; d
= 60 мм;
= 2.5 мм.

2.8 Выбор фильтров

Фильтровальная установка – общая для всех приводов машины. Ее пропускная производительность должна быть на 20% больше суммарной производительности всех насосов.

Фильтры выбраны по необходимой для насосов тонкости фильтрации, расходу жидкости и максимальному давлению.

1. Необходимая тонкость фильтрации 10 мкм;

2. Расход жидкости Q

= 336 л/мин.

Q

= 1.2
Q
,

Q

= 1.2
336 = 403 л/мин.

По учебнику [2] принято 3 параллельно соединенных фильтра 1.1.40.10.

Тонкость фильтрации 10 мкм.

Номинальный расход: 160 л/мин (для одного фильтра).

Выбор распределителей

Распределители выбраны по принципиальной схеме, расходу и давлению жидкости, а также по типу управления.

Распределитель Р1:

1. Схема – с открытым центром;

2. Давление – р

= 20 МПа;

3. Расход – Q

= 2.04
10
м
/с = 122 л/мин.

4. Вид управления – гидравлическое.

Принят распределитель [3]: В.И.16.64

Распределитель Р4:

1. Схема – закрытый центр;

2. Давление номинальное – р

= 20 МПа;

3. Расход Q

= 3.6
10
м
/с = 216 л/мин.

4. Вид управления – электрогидравлическое.

Принят распределитель [3]: В.ЕХ.16.44

Параметры принятых распределителей сведены в таблицу 4.

Таблица 4 – Параметры распределителей

Модель распределителя

В.И.16.64

В.ЕХ.16.44

Диаметр условного прохода, мм

16

16

Расход рабочей жидкости, л/мин:

номинальный

максимальный

125

240

125

240

Номинальное давление в напорной линии,

МПа

32

32

Вид схемы

с открытым центром

закрытым центром

Вид управления

гидравлическое

электрогидравлическое

Выбор предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны выбраны по максимальному давлению и расходу жидкости защищаемой линии. Клапаны первичной и вторичной защиты приняты непрямого действия.

Подбор клапана первичной защиты непрямого действия:

1. Q

= 122 л/мин; р
= 30 МПа.

Принят клапан [3]: МКПВ 10/2Т2П3110ХЛ4.

2. Q

= 216 л/мин; р
= 30 МПа.

Принят клапан [3]: МКПВ 20/2Т2П3110ХЛ4.

Подбор клапанов вторичной защиты непрямого действия:

Выбраны по давлению вторичной настройки: р

= 33Мпа.

Приняты клапаны [3] МКПВ 20/2Т3П3110ХЛ4.

Параметры предохранительных клапанов сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Параметры предохранительных клапанов

Модель клапана

МКПВ 10/2Т2П3110ХЛ4

МКПВ 20/2Т2П3110ХЛ4

Диаметр условного прохода, мм

10

20

Расход жидкости, л/мин

номинальный

максимальный

80

160

160

400

Номинальное давление настройки, МПа

32

32

Вид действия клапана

Непрямое

прямое


=
= 4.2 м/с.

Re =

= 2856

Режим турбулентный (Re > 2330) Коэффициент линейного сопротивления определен:

=

=
= 0.043

Зная,

найдены линейные потери по формуле (23):

= 0.135
10
Па.

Местные потери давления:

где

– коэффициент местного сопротивления:

=


По расчетной схеме (рисунок 2) определен суммарный коэффициент

=12
0.1+17+3
0.2+5
0.6=24.8

Местные потери определяются по формуле (27):

=
=0.195
10
Па

Потери давления на участке Н-ГД определены по формуле (23)

=0.135
10
+0.195
10
=0.330
10
Па

Потери давления от гидродвигателя до сливной линии:

=
+
(30)

Линейные потери давления при l =5 м:

=
=0.068
10
Па

Коэффициент местного сопротивления:

=8
0.1+2
0.2+17+5
0.6=21.2


Местные потери:

=
=0.166
10
Па

Потери давления на участке ГД-СЛ определены по формуле (30):

=0.068
10
+0.166
10
=0.234
10
Па

Потери давления от сливной линии до бака:

=
+

Скорость жидкости в сливной линии из формулы (25) при d

=0.63 м,

Q

=5.64
10
м
/с.

=
=1.7 м/с.

Число Рейнольдса по формуле (26)

Re=

=3683

Коэффициент гидравлического трения по формуле (27):

=0.041

Линейные потери давления при l = 5 м:

=0.041
=0.00405
10
Па

Коэффициент местного сопротивления на участке СЛ-Б:

=19
0.1+17+7
0.2+2
50+1+5
0.6=124.3

Местные потери давления


=0.162
10
Па

Суммарные потери давления:

0.162
10
+0.234
10
+0.330
10
=0.726 МПа.

Результаты по расчету потерь давления представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Результаты расчетов потерь давления

Уча-

сток

Номер

Эле-

менов

L, м

D, м

м

м/с

Re

МПа

МПа

Н-ГД

1–15

10

0.025

2.04

4.2

2856

0.043

0.135

24.8

0.177

0.330

ГД-СЛ

16–25

5

0.025

2.04

4.2

2856

0.043

0.068

21.2

0.151

0.234

СЛ-Б

26–52

5

0.065

5.64

1.7

3683

0.041

0.004

124.3

0.156

0.162

Сумма потерь давления

0.726 МПа

3.2 Вращающие моменты и силы на выходных звеньях гидродвигателей

Вращающий момент на валу гидромоторв, Н

м:

, (32)

где

– гидромеханический КПД мотора, (
=0.95);

q

– рабочий объем мотора, см
, (q
=1809 см
);

Н
м.

Сила на штоке гидроцилиндра, Н:


, (33)

где

– гидромеханический КПД гидроцилиндра, (
=0.95);

Мощность на выходных звеньях:

, (34)

кВт.

(35)

кВт.

Проверено обеспечение требуемой мощности на рабочих органах. Должны соблюдаться условия:

(36)

(37)

Условия (36) и (37) выполнены, разница значений не превышает 5%.

3.3 Передаточное отношения приводов рабочих органов

Передаточные отношения определены из условия получения требуемых сил и моментов на рабочих органах:


Тогда

,

Сила на втором рабочем органе:

где

- передаточное отношение рабочего органа РО2:

=
171.6 кН.

,
=0.

Относительное отклонение:

Таблица 7 – Заданные и полученные характеристики приводов

Рабочий

орган

T

F

n

,

Получено

Задано

получено

задано

РО1

5338

5274

1.2

1.07

1.14

3%

РО2

171.6

172

0.3

0.56

0.56

0


Список литературы

1. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. М., 1983.301 с.

2. Мокин Н.В. Гидравлические и пневматические приводы: Учебник. Новосибирск, 2004. – 354 с.

3. Мокин Н.В. Объемный гидропривод: Методические указания по выполнению
курсовой работы. Новосибирск, СГУПС, 1999. 39 с.

4. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник. М., 1995. 448 с.

5. СТП СГУПС 01.01.2000. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск, 2000. 41 с.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Видео

Как работает гидропривод  [ВИДЕО]

гидропривод тест 1  [ВИДЕО]

Применение гидропривода в машинах  [ВИДЕО]
Гидравлический привод в машинах и станках  [ВИДЕО]
Трактор на гидроприводе  [ВИДЕО]
09 ОГП привод колес  [ВИДЕО]
Проверка тихоходного гидропривода  [ВИДЕО]
Аксиально поршневой гидронасос 210 серии 210 16 12 01 Г аналог 310 2 28  [ВИДЕО]
Лебедка от Зил 131 с гидроприводом  [ВИДЕО]
ГИДРОПРИВОД К МБ  [ВИДЕО]
ГИДРОПРИВОД  [ВИДЕО]
Принцип работы тормозной системы  [ВИДЕО]

Copyright © MirZnanii.com 2015-2017. All rigths reserved.