Содержание Введение......................................................................................................... 3 1. Техническое задание ................................................................................. 4 2. Схема принципиальная гидравлическая роторноготраншейного экскаватора. ................................................................................................. 8 3. Расчет мощности объемного гидропривода и его номинального давления ....................................................................................................... 9 4. Выбор рабочей жидкости ....................................................................... 10 5. Расчет перепада давления на гидродвигателях.................................... 11 6. Подбор гидравлического оборудования гидросистемы роторнотраншейного экскаватора. .................................................................................... 11 6.1. Подбор гидроцилиндров ..................................................................... 11 6.2. Подбор гидромоторов .......................................................................... 15 6.3. Подбор насосов .................................................................................... 18 7. Расчет диаметров трубопровода ............................................................ 22 8.Выбор гидрораспределителей................................................................. 24 9. Предохранительные клапаны ................................................................ 27 10. Дроссель-клапаны ................................................................................. 28 11. Фильтры ................................................................................................. 30 12. Приближенный расчет теплового режима работы ГП ...................... 31 13. Расчет гидравлических потерь............................................................. 34 14. Расчет коэффициента полезного действия гидропривода машины ...................................................................................................... 39 Заключение .................................................................................................. 40 Изм. Лист Разраб. Провер. Реценз. Н. Контр. Утверд. № докум. Подпись Дата Лит. Лист 2 Листов Введение Интерес к шагающим машинам (ШМ), который наблюдается во всем мире, вызван прежде всего их уникальными возможностями, которые делают их применение незаменимым во многих областях человеческой деятельности. На сегодняшний день можно говорить о том, что ШМ найдут широкое применение в атомной, химической, космической, строительной, нефтедобывающей промышленностях, где они могут использоваться для инспекционных целей и ремонтных работ, в местах, не доступных и опасных для человека. Шагающие машины могут оказаться незаменимыми при ликвидации последствий стихийных бедствий (землетрясения, наводнения, ураганы и т.д.) или катастроф техногенного характера. При создании гидравлической шагающей машины (ШМ) одной из главных задач, требующей своего решения, является выбор (проектирование) гидравлической системы. Это можно объяснить многими причинами и в частности энергетикой ШМ. Система управления (СУ) ШМ должна обеспечивать согласованное движение каждой из степеней подвижности ноги путем одновременного управления сервоприводами в шарнирах ног в зависимости от положения машины на местности, показаний датчиков информации, управляющих сигналов от водителя или верхних уровней СУ автоматической ШМ, а также характеристик опорной поверхности. При этом должна учитываться специфика работы гидропривода при использовании его на автономной ШМ, а именно: жесткие массогабаритные ограничения; высокое быстродействие; ограниченная мощность приводного двигателя. Одной из основных проблем при разработке ШМ, предназначенных для выполнения транспортных, грузоподъёмных и других работ, является проектирование привода ног. Гидравлический привод, по сравнению с электрическим и пневматическим приводами, имеет большую удельную мощность, высокое быстродействие, высокую точность регулирования, простоту 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 регулирования скорости выходного звена, простоту обеспечения поступательного движения. В настоящее время уровень развития технологии не позволяет электроприводу обеспечить такие же динамические характеристики. Рисунок 1. Шагающая машина «Mantis» Цель работы Модернизация гидравлической системы шагающей машины. Задачи работы: 1. Разработка технического задания; 2. Модернизация и расчет гидравлической системы; 3. Подбор гидрооборудования; 4. Расчет гидравлических потерь; 5. Построение статических характеристик гидравлического привода; 1. Техническое задание 1. Назначение и основания для разработки. 1.1 Гидравлическая система предназначена для приведения в действиерабочих органов шагающей машины. 1.2 Разработка гидросистемы по настоящим техническим требованиям выполняется в соответствии с заданием на курсовой проект. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 3. Состав и технические требования. 2.1 Гидросистема шагающей машины должна включать: насос; гидромотор; гидрораспределитель; клапан предохранительный; фильтр гидроцилиндр дроссель 2.2. Исходные данные на разработку ГС: 2.2.1. Система рабочего передвижения экскаватора: максимальные усилие и скорость передвижения шагающей машины (для привода одной ноги, 1 гидроцилиндр) Rmax=11 Кн Vmax=0.2 м/с максимальные усилие и скорость подъёмного цилиндра Rmax=20кН, Vmax=0,2м/с. максимальные усилие и скорость плечевого цилиндра Rmax=20кН, Vmax=0,2м/с. максимальные усилие и скорость грейферного захвата Rmax=20кН, Vmax=0,1м/с. максимальные момент и обороты вращения поворотной платформы Mmax=12 кН*м, 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 nmax=10об/мин. 2.2.3. Температура окружающей среды -40 - +50 С. 2.2.4. Допустимая температура рабочей жидкости 90С. Конструкция изделия должна быть технологичной 2.2.6. Габаритные и присоединительные размеры должны быть согласованы с заказчиком. 2.2.7. Присоединение гидроаппаратуры произвольное. 3. Условия эксплуатации 3.1 Режим работы: циклический, общее время работы в сутки не более 10 часов. 4. Требования по безопасности и экологии 4.1 Изделие должно быть пожаро- и взрывобезопасным при соблюдении правил эксплуатации. 4.2 Применяемые в конструкции изделия материалы и покрытия при соударении не должны приводить к возникновению искр. 4.3 В процессе эксплуатации изделия не должно допускаться из полостей, трубопроводов или агрегатов утечек жидкости в окружающую среду выше санитарных норм. 5. Надежность Вероятность безопасной работы изделия характеризуемая наработкой вциклах на отказ, должна быть не менее 40000 циклов на отказ. 6. Нормативная документация Изделие должно быть разработано с учетом: ГОСТ 15150-69 - Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения, транспортировки в части воздействия климатических факторов внешней среды ГОСТ 2.102-68 - ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 документов ГОСТ 17216-71 - Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей ГОСТ 12445-80 - Гидроприводы объемные, пневмоприводы и смазочные системы. Номинальные давления ГОСТ 14063-68 - Гидроаппаратура и пневмоаппаратура. Ряды основных параметров ГОСТ 2.704-76 - ЕСКД. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем. ГОСТ 17411-91 - Гидроприводы объемные. Общие технические требования ГОСТ 2.781-68 - Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические. Аппаратура распределительная и регулирующая гидравлическая и пневматическая ГОСТ 24243-80 - Гидроприводы объемные и смазочные системы. Фильтроэлементы. Габаритные и присоединительные размеры ГОСТ 16516-80 - Гидроприводы объемные, пневмоприводы и смазочныесистемы. Условные проходы ГОСТ 13824-80 - Гидроприводы объемные и смазочные системы. Номинальные рабочие объемы. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 2. Схема принципиальная гидравлическая роторноготраншейного экскаватора. В качестве прототипа для разработки гидравлической системы была выбрана гидросистема шагающей машины «Mantis». Рисунок 2. Гидравлическая схема привода одной ноги, поворотной платформы и рабочего оборудования. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 3. Расчет мощности объемного гидропривода и его номинального давления Мощность привода регулируемого насоса и гидроцилиндров определяется по формуле: 𝑁ср = ∑𝑛 (𝑀 ∗ 𝜔) - для насоса, гидромотора 𝑖=1 𝑁ср = ∑𝑘 (𝑅 ∗ 𝑣) – для гидроцилиндров (3.1) 𝑖=1 ω – угловая скорость, об/с; n – число одновременно работающих гидромоторов. k - число одновременно работающих гидроцилиндров.Система рабочего передвижения экскаватора: - Максимальная мощность гидромотора вращения поворотной платформы: ω max 1 = 𝜋∗𝑛𝑚𝑎𝑥1 30 = 𝜋∗10 30 = 1,042 c-1 N max 1 = 𝑀𝑚𝑎𝑥1 ∗ 𝜔𝑚𝑎𝑥1 = 12000 ∗ 1,042 ∗ 10−3 = 12,5 кВт Система вращения рабочего органа шага: - Максимальная мощность, подаваемая гидроцилиндру подъема и опускания ноги: N max 2 = 𝑅1 ∗ 𝑣1 = 11000 ∗ 0,6 ∗ 10−3 = 6,6 кВт - Максимальная мощность, подаваемая подъемному гидроцилиндру: N max 3= 𝑅2 ∗ 𝑣2 = 20000 ∗ 0,2 ∗ 10−3 = 4 кВт - Максимальная мощность, подаваемая плечевому гидроцилиндру: N max 4 = 𝑅2 ∗ 𝑣2 = 20000 ∗ 0,2 ∗ 10−3 = 4 кВт - Максимальная мощность, подаваемая грейферному захвату: N max 5 = 𝑅2 ∗ 𝑣2 = 20000 ∗ 0,2 ∗ 10−3 = 4 кВт В системе обеспечения рабочего передвижения и основных функций экскаватора максимальные затраты мощности происходят, когда совместно работают 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 гидромоторы вращения гусениц и гидроцилиндр автоматического поддержания заданного уровня. Таким образом: N max 8 = 𝑁𝑚𝑎𝑥2 + 𝑁𝑚𝑎𝑥3 + 𝑁𝑚𝑎𝑥4 + 𝑁𝑚𝑎𝑥5 = 6,6 ∗ 6 + 4 + 4 + 4 = 51,6 кВт Номинальное давление выбирают из ряда по ГОСТ 12445-80 по таблице 1.3.1. Таблица 1.3.1 – Выбор номинального давления в зависимости от мощности N, кВт до 0.1 0.1 – 1 1–5 5 – 20 свыше 20 Pн, МПа 1.0 1 – 6.3 6.3 – 10 10 – 16 16 –25 Выбираем номинальное давление в системе 25 МПа. 4. Выбор рабочей жидкости От правильности выбора рабочей жидкости зависят работоспособность гидропривода (ГП) и долговечность гидрооборудования. Марку масла выбирают исходя из условий эксплуатации, типа насоса и ответственности гидросистемы. Для ГП экскаваторов масла выбираются по следующим основным показателям: - диапазону температур; - соответствию вязкости жидкости номинальному давлению; - соответствию рабочей жидкости резиновым уплотнениям; - стоимостью жидкости; - климатическим условиям эксплуатации гидропривода; Важнейшим из этих показателей является диапазон температур масла. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 Экскаватор – роторно-траншейный работает условиях Западной и Восточной Сибири, поэтому диапазон температуры окружающего воздуха установим: tокр.возд.= - 40оС +50оС Выбираем масло ВМГ3 ТУ 38-1-196-68, температурные пределы применения от –40 до +50°С, температура застывания –60°С, вспышки +135°С. В предварительном расчете будем вести расчет при критических режимах применения : t=-40°С (ν=1500·10-6 м2/с, и плотность ρ=893 кг/м³) и при температуре t=+50°С (ν=10·10-6 м2/с, и плотность ρ=815 кг/м³). 5. Расчет перепада давления на гидродвигателях. Для ОГП с объемным регулированием и нерегулируемого привода перепад давлений на гидродвигателе ΔрМ или ΔрЦ для предварительного расчета принимают на 20% меньшим выбранного номинального давления Pном =25 МПа с учетом потерь давления в гидросистеме. Приближенное значение перепада давления на ГД для ОГП определяется по формуле: Pгд 0,8 PН 0,8 25 106 20 МПа; 6. Подбор гидравлического оборудования гидросистемы роторнотраншейного экскаватора. 6.1. Подбор гидроцилиндров Выбор гидроцилиндра производится по номинальному давлению, необходимому усилию и ходу штока. Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 штоком. Параметры гидроцилиндров определяют из условия обеспечения Rmax и Vmax. Гидроцилиндр подъема и опускания ноги: Аэф = 1 𝑅max 11000 = = 5,789 ⋅ 10−4 м2 Рд ⋅ 𝜂Ц 20 ⋅ 106 ⋅ 0.95 𝐴эф 5,789 ⋅ 10−4 √ √ 𝐷1 = = = 0,038м 0,1275𝜋 0,1275𝜋 Подъемный гидроцилиндр: Аэф2 = 𝑅max 20000 = = 1,053 ⋅ 10−3 м2 6 Рд ⋅ 𝜂Ц 20 ⋅ 10 ⋅ 0,95 𝐴эф 1,053 ⋅ 10−3 𝐷2 = √ =√ = 0,051м 0,1275𝜋 0,1275𝜋 Плечевой гидроцилиндр: Аэф3 = 𝑅max 20000 = = 1,053 ⋅ 10−3 м2 6 Рд ⋅ 𝜂Ц 20 ⋅ 10 ⋅ 0,95 𝐴эф 1,7 ⋅ 10−3 𝐷3 = √ =√ = 0,051м 0,1275𝜋 0,1275𝜋 Грейферный захват: Аэф3 = 𝑅max 20000 = = 1,053 ⋅ 10−3 м2 Рд ⋅ 𝜂Ц 20 ⋅ 106 ⋅ 0,95 𝐴эф 1,7 ⋅ 10−3 √ √ 𝐷3 = = = 0,051м 0,1275𝜋 0,1275𝜋 В целях унификации выбираем гидроцилиндры марки Елецгидроагрегат тип ЦГ 80.50x320.21 и ЦГ 100.60x800.22: 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 Рисунок 3. Гидроцилиндр марки ЦГ 80.50x320.21 Технические характеристики гидроцилиндра ЦГ 80.50x320.21 представлены в таблице 6.1. Таблица 6.1 – Технические характеристики гидроцилиндра ЦГ 80.50x320.21. Диаметр поршня, мм 80 Диаметр штока, мм 50 Давление, МПа - номинальное 20 - максимальное 24 Номинальное усилие, КН - толкающее 12,1 - тянущее 7,3 Масса,кг 31 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 Рисунок 4. Гидроцилиндр марки ЦГ 100.60x800.22 Технические характеристики гидроцилиндра ЦГ 100.60x800.22 характеристики гидроцилиндра представлены в таблице 6.2. Таблица 6.2 – Технические ЦГ 100.60x800.22 Диаметр поршня, мм 100 Диаметр штока, мм 60 Давление, МПа - номинальное 14 - максимальное 27 Номинальное усилие, КН - толкающее 21,2 - тянущее 13,6 Масса,кг 31 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 Определим номинальный расход : 𝑸𝝏𝟏,𝟐 = 𝑨эф ∙ 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 5,789 ⋅ 10−4 ⋅ 0,6 = 3.47 ⋅ 10−4 = 20,82 л/мин 𝑸𝝏𝟑 = 𝑨эф ∙ 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 1,053 ⋅ 10−3 ⋅ 0,2 = 2,106 ⋅ 10−4 = 12,63 л/мин Расход на гидроцилиндры, работающие совместно: - гидроцилиндр установки в рабочее транспортное положение, - гидроцилиндр установки в рабочее транспортное положение 𝑄𝜕общ = 𝑄1,2 ⋅ 9 = 20,82 ∗ 9 = 187,38 л/мин 𝑄𝜕общ = 𝑄3 ⋅ 3 = 12,63 ∗ 3 = 37,89 л/мин 6.2. Подбор гидромоторов В гидроприводах самоходных машин широко применяются аксиальнопоршневые моторы. Это объясняется целым рядом факторов: стабильность параметров при длительной эксплуатации на высоких давлениях, высокий объемный и механический КПД, жесткость характеристик и устойчивость к внешним воздействиям, малая чувствительность к высоким температурам, достаточная долговечность при соблюдении требуемых условий эксплуатации. Основными условиями правильного выбора гидродвигателей является обеспечение необходимой нагрузки и скорости для гидроцилиндра и момента и угловой скорости для гидромотора. При цикличном характере рабочего процесса машины переменная нагрузка и скоростные параметры ГД должны быть определены из условия обеспечения Rmax и Vmax. Выбор гидромоторов производится исходя из рабочего объема – Vm, номинального давления – Pн, максимального крутящего момента – Мmax. Также известны мощности, подаваемые гидромоторам. Согласно техническому заданию (максимальные момент и обороты вращения поворотной платформы): Mmax=12 кН*м, 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 nmax=10об/мин. Выбираем нерегулируемый гидромотор фирмы Пневмостроймашина 310.4.250.00.06 с рабочим объемом 250 см3/об и по таблице 10.1 цилиндрический двухступенчатый редуктор 1Ц2У-200; i=15; Mгм=400 H*м Таблица 6.3 – Параметры двухступенчатых цилиндрических редукторов Редукторы цилиндрические двухступенчатые (с межосевым расстоянием тихоходной ступени до 250мм) Тип 1Ц2У Основные технические характеристики редукторов 1Ц2У Наименование технических 1Ц2У- 1Ц2У- 1Ц2У- 1Ц2У- 1Ц2У- характеристик 100 Передаточные числа Допускаемая На радиальная быстроходном консольная валу нагрузка На 125 160 200 250 7; 10; 12,5; 15; 20; 25; 33,5; 500 750 1000 1950 3150 4500 6300 9000 12500 18000 315 630 1250 2850 5000 тихоходном валу Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Н·м КПД 0,97 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 Рисунок 5. Схема двухступенчатого цилиндрического редуктора Для него: Мгм=Мвых/i = 12000/20=600 Н*м nгм=nвых*i=200 об/мин Рабочий объем гидромотора: 𝑉𝑀 = 2 ∗ 𝜋𝑀гм 2 ∗ 3,14 ∗ 600 = = 198,4 см3 𝑃д 𝜂п 20 ∗ 106 ∗ 0,95 Расход гидромотора: 𝑄𝑀 = 𝑉𝑀 ∗𝑛 𝜂о = 198,4∗10−6 ∗( 0,95 200 ) 60 = 6,9 ∗ 10−4 м3 /с = 41,7 л/мин Гидромотор подбираем по каталогу ОАО «ПневмоСтройМашина». Рисунок 6. Конструкция гидромотора серии 310 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 Рисунок 7. Технические характеристики гидромотора 310.4.250.00.06 6.3. Подбор насосов Для правильного выбора типоразмера насоса необходимо обеспечение максимальных нагрузок и скоростей гидродвигателей. Номинальная подача насоса является сумма расходов параллельно включенных двигателей: n Qн= Qдвi; n 1 При раздельной подаче нескольких гидродвигателей или нескольких групп гидродвигателей подачу насоса необходимо определить по той группе, одновременно включенных гидродвигателей, для которых требуется наибольший расход. Давление питания для насосов 25МПа. Выбор насосов производится исходя из рабочего объема – Vн, номинального давления – Pн, nн – частоты вращения приводного вала, в зависимости от требуемой подачи насоса равной сумме расходов одновременно работающих 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 гидродвигателей, питаемых от данного насоса. Также известны мощности подаваемые насосам от двигателя. Тогда рабочий объем насоса можно определить по формуле: 𝑉𝐻 = 𝑄𝐻 , см3 𝑛𝐻 где nН – число оборотов вала насоса от дизельного двигателя ; Насос, питающий систему рабочего передвижения с помощью гидроцилиндров: В данной гидросистеме имеется 18 гидроцилиндров. Рассчет расхода от изменения режимов работ гидроцилиндров. 𝑄𝐻3 = 20,82 ∗ 9 = 187,38 л/мин Характерный рабочий объем насоса: 𝑉𝐻3 = По данным 187 1800∗0,95 = 109,3 см3 параметрам 416.0.125RY4K4F34A21E4/NNF2NNBУ1 подбираем системы фирмы насос ОАО «Пневмостроймашина». Рисунок 8. Конструкция насоса серии 416 ОАО «Пневмостроймашина» 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19 Рисунок 9. Чертеж насоса серии 416 ОАО «Пневмостроймашина» Рисунок 10. Графики насоса серии 416 ОАО «Пневмостроймашина» с регулятором постоянной мощности 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20 Рисунок 11. Технические характеристики насоса 416.0.125RY4K4F34A21E4/NNF2NNBУ1 Насос, питающий систему рабочего вращения кабины и обеспечения навесного оборудования шагающей машины: В данной гидросистеме имеется гидромотор 310.56.04.06. Требуемый расход от насоса для гидромотора: 𝑄ном = 41,7 +37,89=79,59 л/мин Характерный рабочий объем насоса: 𝑉𝐻3 = 79,59 1800∗0,95 = 46,5 см3 По данным параметрам подбираем насос 310.56.04.06 системы фирмы ОАО “Пневмостроймашина”. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21 Рисунок 12. Технические характеристики насоса 310.56.04.06 7. Расчет диаметров трубопровода Трубопроводы предназначены для передачи потока жидкости от насоса к гидродвигателям и для соединения гидрооборудования между собой. Отечественный и зарубежный опыт проектирования и эксплуатации самоходных машин с гидроприводом позволяет рекомендовать следующие значения скорости потока жидкости, м/с: - для напорного – 5-10 м/с; - для сливного – 2-2,5 м/с; - для всасывающего – 1-1,5 м/c. Внутренний диаметр трубы находим по формуле: d 4Qmax πV где Qmax – максимальный расход для данного участка гидросистемы, м3/с; 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22 1.1.1.1.1 V – допустимое значение скорости движения жидкости, м/с. Полученное значение согласовывается с сечением ближайшего номинального прохода, диаметры которых нормированы ГОСТ 6286-73. Для контура насоса системы обеспечения вращения кабины и навесного оборудования: Определим диаметр всасывающего трубопровода: 𝑑вс = √ 4∙1.33∙10−3 𝜋∙1 = 41,15 ∙ 10−3 м. Принимаем dвс =45 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∙ 1,33 ∙ 10−3 𝑣вс = = = 0.84 м/с 2 𝜋𝑑вс 𝜋 ∙ 0.0452 Определим диаметр напорного трубопровода: 4 ∙ 1,33 ∙ 10−3 √ 𝑑н = = 18,4 ∙ 10−3 м 𝜋∙5 Принимаем dн =20 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∙ 1,33 ∙ 10−3 𝑣н = = = 4,23 м/с 𝜋𝑑н2 𝜋 ∙ (20 ∙ 10−3 )2 Определим диаметр сливного трубопровода: 4 ∙ 1,33 ∙ 10−3 𝑑сл = √ = 29,1 ∙ 10−3 м 𝜋∙2 Принимаем dсл =30 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∗ 1,33 ∗ 10−3 𝑣сл = = = 1,88 м/с 2 𝜋𝑑сл 𝜋 ∙ (30 ∙ 10−3 )2 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 23 Для контура насоса системы рабочего перемещения шагающей машины с помощью ног: Определим диаметр всасывающего трубопровода: 𝑑вс = √ 4∙3,123∙10−3 𝜋∙1 = 63,1 ∙ 10−3 м. Принимаем dвс =65 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∙ 3,123 ∙ 10−3 𝑣вс = = = 0.94 м/с 2 𝜋𝑑вс 𝜋 ∙ (65 ∙ 10−3 )2 Определим диаметр напорного трубопровода: 4 ∙ 3,123 ∙ 10−3 √ 𝑑н = = 28,2 ∙ 10−3 м 𝜋∙5 Принимаем dн =30 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∙ 3,123 ∙ 10−3 𝑣н = = = 4,42 м/с 𝜋𝑑н2 𝜋 ∙ (30 ∙ 10−3 )2 Определим диаметр сливного трубопровода: 4 ∙ 3,123 ∙ 10−3 𝑑сл = √ = 44,6 ∙ 10−3 м 𝜋∙2 Принимаем dсл =50 мм. Скорость течения жидкости: 4𝑄 4 ∗ 3,123 ∗ 10−3 𝑣сл = = = 1,59 м/с 2 𝜋𝑑сл 𝜋 ∙ (50 ∙ 10−3 )2 8.Выбор гидрораспределителей Тип и марку распределителей выбирают по номинальному давлению, подаче насоса и условному проход. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 24 Для гусеницы системы рабочего предвижения экскаватора с помощью левой используется 4-хлинейный трехпозиционный золотниковый распределитель фирмы «Технопривод». Рисунок 13. 4-хлинейный трехпозиционный золотниковый распределитель ВЕХ16 Рисунок 14 – чертеж 4-хлинейного трехпозиционного золотникового распределителя ВЕХ16 Таблица 6. – Технические характеристики гидрораспределителя Типоразмер ВЕХ16 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 25 Диаметр условного прохода Расход рабочей жидкости, л/мин(м3/c) 16 80(13,36) Давление на входе, МПа 25 Масса, кг 14 Длина, м 0,2 Высота, м 0,04 Ширина, м 0,04 Для подъема, опускания рабочего органа и движения правой гусеницы используется 4-хлинейные трехпозиционный золотниковые распределители фирмы «Технопривод». Рисунок 15. 4-хлинейный трехпозиционный золотниковый распределитель ВЕХ20 Рисунок 16. Чертеж 4-хлинейного трехпозиционного золотникового распределителя ВЕХ20 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 26 Таблица 6.1 – Технические характеристики гидрораспределителя Типоразмер ВЕХ20 Диаметр условного прохода 20 Расход 200(33,4) рабочей жидкости, л/мин(м3/c) Давление на входе, МПа 25 Масса, кг 16 Длина, м 0,2 Высота, м 0,04 Ширина, м 0,04 Для привода двухпозиционный рабочего хода золотниковые ротора используется распределители фирмы 4-хлинейные «Технопривод». Характеристики аналогичны с таблице 6.1. 9. Предохранительные клапаны Гидроклапан предохранительный, предназначен для защиты гидропривода от перегрузки при повышении рабочего давления в гидросистеме. Для контура гидромотора вращения гусеницы, для насоса Н1: Устанавливается 3 предохранительных клапана предприятния ОАО «Пневмостроймашина» У462.805..7. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 27 Рисунок 17. предохранительный клапан предприятния ОАО «Пневмостроймашина» У462.805..7. Рисунок 18. Технические характеристики предохранительного клапана прямого действия серии У462.805..7. 10. Дроссель-клапаны Дроссель-обратный клапан нужен для того, чтобы ограничивать скорость опускания рабочего оборудования и скорости перемещения ног шагающей машины. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 28 В контурах гидроцилиндров подъема, опускания рабочего оборудования, также перемещения ног шагающей машины в рабочее или транспортное положение устанавливаются дроссели - клапана 62900А предприятния ОАО «Пневмостроймашина». Рисунок 19. Гидродроссель с обратным клапаном Рисунок 20. Чертеж гидродросселя с обратным клапаном Таблица 8 – Технические характеристики гидродросселя с обратным клапаном Тип 62900А Диаметр условного прохода, мм 20 Расход рабочейжидкости, л/мин(м3/c) 200(33,4·10-4) Номинальный 250(41,75·10-4) 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 29 Максимальный Давление, МПа Номинальное 20 Максимальное 32 Масса, кг 2,4 Длина, м 0,083 Высота, м 0,068 Ширина, м 0,068 11. Фильтры Фильтры очищают рабочую жидкость от абразивных частиц (кварцевый песок, полевой шпат и др.), которые проникают в гидросистему через воздушный фильтр и уплотнители штоков гидроцилиндров, а также при дозаправках рабочей жидкостью и ремонте. В данном гидроприводе для очистки рабочей жидкости применяются сливные фильтры фирмы ОАО «Пневомостроймашина» Фильтры выбираются по следующим параметрам: по условному проходу, давлению, расходу рабочей жидкости, тонкости фильтрации. Рисунок 21. Фильтр в сливной линии 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 30 Рисунок 22. Чертеж фильтра в напорной линии Рисунок 23. Технические характеристики фильтра в сливной линии 12. Приближенный расчет теплового режима работы ГП Количество тепла выделяющегося в ГП определяется потерями мощности в ГП: N N Н N Д N Н 1 η ГП ; где Nн - мощность насоса; Nд - мощность двигателя; гп - КПД гидропривода. Количество тепла, учитывая мощности насосов: 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 31 𝜃 = 15600 ∗ (1 − 0,66) = 5304 Вт Условие приемлемости теплового режима в системе гидропривода: TУСТ TДОП Т Жmax Т Вmax ; где TУСТ – перепад температур между рабочей жидкостью и воздухом на установившемся режиме. TЖmax и Т Вmax – максимально допустимая температура рабочей жидкости и воздуха. TДОП – максимально допустимый перепад между рабочей жидкостью и воздухом: ΔTуст ≤ Tдоп = 80 − 40 = 40; Площадь поверхности теплообмена, необходимого для поддержания перепада TУСТ Т ДОП определяется по формуле: SТРЕБ где КБ , м2; K Б Т ДОП 2 – коэффициент теплопередачи, Вт/ м / с ; Для гидропривода, без принудительного обдува KБ = 15 Вт/ м / с по 2 рекомендации . 5304 = 8,84 м2 15 ∗ 40 Площадь поверхности теплообмена складывается из суммарной площади 𝑆треб = поверхности труб Атр, через которые происходит теплообмен с окружающей средой, и площади поверхности теплоотдачи бака Аб. Определив площадь поверхностей труб из соотношения 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 32 где d — внешний диаметр трубы; Σl— суммарная длина труб, находят площадь поверхности теплоотдачи гидравлического бака Аб. 1). Напорная линия: Атр = 3,14 ∗ 0,0416 ∗ 0,5 = 0,065 м2 2). Напорная линия: Атр = 3,14 ∗ 0,0208 ∗ 1 = 0,065 м2 3). Сливная линия: Атр = 3,14 ∗ 0,0333 ∗ 1,7 = 0,17 м2 4). Линия управления: Атр = 3,14 ∗ 0,0208 ∗ 2 = 0,13 м2 ∑ Атр = 0,43 м2 . Определить объем бака V6 можно и по площади его поверхности: где а и b — длина, ширина бака; h1, — уровень масла в баке. Аб = 0,7 ∗ 0,2 + 2 ∗ 0,7 ∗ 0,7 + 2 ∗ 0,2 ∗ 0,7 = 1,4 м2 ; Vб = 0,7 ∗ 0,2 ∗ 0,8 = 0,110 м2 = 110л. Учитывая, что бак имеет форму параллелепипеда (V6 = abh), конструктивно подбирают габаритные размеры гидробака: длину а, ширину b, высоту h (h > h1), Найденный объем бака округляют до стандартного значения в большую сторону. Номинальные емкости для приводов гидростатических, пневматических и смазочных систем приводятся в ГОСТ 12448-80. Из стандартного ряда, принимаем окончательно боем бака равный 100л. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 33 13. Расчет гидравлических потерь Гидравлические потери слагаются из потерь на гидравлическое трение, потерь в местных сопротивлениях и потерь в гидроаппаратуре. При реальном проектировании конструктор разбивает напорный и сливной трубопроводы на отдельные участки, в каждом из которых скорость и диаметр трубопровода считаются постоянными. Но числа Рейнольдса на различных участках трубопровода будут различными, более того режим течения жидкости может быть в одной точке ГП ламинарным, а в другой турбулентным. Путевые потери давления жидкости определяются по формуле ДарсиВейсбаха: Pтр= l d V2 ; 2 где - коэффициент гидравлических потерь; - при ламинарном течении : = 64 ; Re Re= V d ; ν где Re – число Рейнольдса : - при турбулентном течении (формула Альтшуля): = 0,3164 . Re0,25 - плотность рабочей жидкости; l – суммарная длина трубопровода; d – диаметр трубопровода; V – скорость движения жидкости в трубопроводе. При температуре t= 60°С вязкость масла ν=150 ·10-6 м2/с, и плотность 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 34 ρ=900 кг/м³) Расчеты были проведены и построены графики в пакете Maple13. Рисунок 24. Гидравлические потери в контуре при температуре рабочей жидкости +60°С При запуске установки при температуре +60°С наблюдаются ламинарный и турбулентный режимы течения жидкости, при которых максимальные потери составляют не более 0,38 МПа, что не превышает 10 % от номинального давления. Рисунок 25. Гидравлические потери в контуре при температуре рабочей жидкости -40°С 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 35 При запуске установки при температуре -40°С наблюдается турбулентный режим течения жидкости, при котором максимальные потери составляют не более 0,43 МПа, что не превышает 10 % от номинального давления. Рисунок 26. Характеристика насосной станции нерегулируемого насоса Для выполнения ТЗ необходимо поддерживать давление в системе 25 МПа. Условие ТЗ выполнено. Рисунок 27. Характеристика насосной станции регулируемого насоса для привода ног ШМ 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 36 Рисунок 28. Гидравлические потери для привода ног Рисунок 29. Внешняя характеристика для привода ног 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 37 Рисунок 30. Гидравлические потери для рабочего оборудования Рисунок 31. Внешняя характеристика гидромотора 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 38 14. Расчет коэффициента полезного действия гидропривода машины Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность спроектированной машины. Для оптимально разработанной гидросистемы общий (полный) КПД находится в пределах общ=0,65 – 0,75. Общий КПД гидропривода определяют: общ г мех об , где г – гидравлический КПД; мех – механический КПД; об – объемный КПД. Гидравлический КПД: г Р ном Р , Р ном где Рном – номинальное давление в гидросистеме, МПа; - суммарные потери давления, МПа берем из ранее рассчитанной таблицы суммарных потерь давления. Подставляя данные в вышеприведенную формулу, вычисляем значения гидравлических к.п.д. для рабочих температур от –40 до +80 0С и заносим их в таблицу. Механический КПД: мех мех .н мех .р мех .гд , где мех.н – механический КПД насоса; мех.р – механический КПД распределителя; мех.р=1 мех.гд – механический КПД гидроцилиндра. мех 0,9 1 0,85 0,765 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 39 В расчетах полагаем, что механический КПД не зависит от температуры. Объемный КПД: об об.н об.р об.гц , где об.н – объемный КПД насоса; об.р – объемный КПД распределителя; об.гд – объемный КПД гидромотора. В этом выражении объемный КПД распределителей и гидромоторов можно принимать равными единице, т.к. внутренние утечки по отношению к подаче насоса пренебрежительно малы. Заключение Вывод: по заданной теме курсового проекта была составлена схема принципиальная гидравлическая шагающей маштны, рассчитано и подобрано гидрооборудование, проведен расчет потерь в гидролиниях. В результате расчетов выявлено, что при выбранном гидрооборудовании выполняется ТЗ. Были построены внешние и внутренние статические характеристики. 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 40 Список литературы 1. Espacenet: бесплатный доступ к более чем 110 миллионам патентных документов. [Электронный ресурс]: https://ep.espacenet.com (дата обращения 30.05.2022) 2. Васильченко В.А. “Гидравлическое оборудование мобильных машин”: справочник – М.: Машиностроение, 1983. – 301 стр., ил. 3. Елецагрегат [Электронный ресурс]: http://gidroagregat.ru/ (дата обращения 29.05.2022) 4. Масло гидравлическое. [Электронный ресурс]: http://www.ural- kub.ru/gidravlicheskoe/vmgz/ (дата обращения 29.05.2022) 5. ПАО «Пневмострйомашина» [Электронный ресурс]: https://www.psm- hydraulics.ru/ (дата обращения 1.05.2022) 6. Сайт о механических экскаваторах, старой строительной, авто- и железнодорожной технике [Электронный http://www.techstory.ru/exco_mn/etr204.htm ресурс]: (дата обращения 29.05.2022) 7. Электронная библиотека E-library. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/defaultx.asp (дата обращения 28.05.2022) 1303.219117.000 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 41