
3.4 Расчет гидравлического привода
3.4.1 Выбор насоса
Основными
параметрами, обуславливающими выбор
насоса, являются требуемая производительность
л/мин
и требуемое рабочее давление
МПа.
По численным значениям этих параметров
выбираем насос Г12-31АМ (рисунок 3.6).
Таблица 3.1 – Параметры насоса
Тип насоса |
|
|
|
|
|
|
Г12-31АМ |
5 |
6.3 |
960 |
8 |
0,73 |
0,55 |
Рисунок 3.6 – Эскиз насоса БГ12-41Б
Определим фактическую подачу насоса:
,
л/мин [7, с. 21] (3.15)
где – рабочий объём (объёмная постоянная) насоса, см3/об;
– номинальная
частота вращения вала насоса, об/мин;
– давление
на выходе насоса, МПа;
– номинальное рабочее давление насоса, МПа;
– параметр
регулирования насоса (для нерегулируемого
насоса
);
– объёмный
КПД насоса.
л/мин
3.4.2 Выбор рабочей жидкости
Рабочую жидкость выбираем по вязкости:
,
мм2/с
(сСт) [7, с. 23] (3.16)
где – максимальное давление, МПа; принимаем равным ;
– температура
окружающей среды, °С (
).
мм2/с
(сСт)
Принимаем рабочую жидкость И-Г-С-32
Таблица 3.2 – Параметры рабочей жидкости И-Г-А-68 (И40-А)
Тип рабочей жидкости |
Плотность ρ, кг/м3 |
Кинематическая
вязкость
|
Температура,
|
|
вспышки |
застывания |
|||
И-Г-С-32 |
869.8 |
32.7 |
221 |
-34 |
3.4.3 Объем жидкости
Объём жидкости определяют по формуле:
,
л (3.17)
л
Принимаем, что уровень жидкости в баке не более чем на 1/3, определяем ёмкость бака:
,
л (3.18)
л
Согласно
ГОСТ 12448-80 принимаем номинальную
вместимость бака
.
3.4.4 Выбор электродвигателя
Электродвигатель выбираем из условий:
,
кВт (3.19)
,
об/мин (3.20)
где
,
– мощность соответственно двигателя
и насоса, кВт;
– объёмный КПД насоса;
,
– частоты вращения соответственно
двигателя и насоса, об/мин.
,
кВт (3.21)
кВт
кВт
Согласно ГОСТ 19523-96 выбираем трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель серии 4А112МА6Y3 (рисунок 3.7) с техническими характеристиками:
Таблица 3.3 – Технические характеристики двигателя серии 4А112МА6Y3:
Серия электродвигателя |
Мощность , кВт |
Синхронная частота вращения , об/мин |
КПД |
Диаметр выходного вала, мм |
4А100S4Y3 |
3 |
960 |
0,875 |
32 |
Рисунок 3.7 – Эскиз электродвигателя серии 4А112МА6Y3
Таблица 3.4 – Геометрические размеры электродвигателя серии 4А112МА6Y3
Марка двигателя |
Установочные и присоединительные размеры, мм |
Масса, кг |
||||||||||
4А112МА6Y3 |
l30 |
h31 |
d30 |
l1 |
l10 |
l31 |
d1 |
d10 |
b10 |
h |
|
|
452 |
310 |
260 |
80 |
140 |
70 |
32 |
12 |
190 |
112 |
65 |
3.4.5 Выбор муфты
Выбор муфты проводят по условию крутящих моментов на валу:
Н·м (3.22)
,
Н·м (3.23)
где
– коэффициент режима работы муфты. При
спокойной работе и неболь-
ших
разгоняемых массах
.
Принимаем
.
Н·м
Выбираем МУВП 250-165-32-2-20-1-УХЛ-4 по ГОСТ 21424-93. (рисунок
3.8)
Таблица 3.5 – Технические характеристики муфты
Обозначение муфты |
Номинальный крутящий момент, Н·м |
d, мм |
D, мм |
L, мм |
l, мм |
МУВП 250-165-32-2-20-1-УХЛ-4 |
250 |
35 |
140 |
165 |
80 |
Рисунок 3.8 – Эскиз муфты:
1 – полумуфта; 2 – палец; 3 – втулка распорная; 4 – втулка упругая.
3.4.6 Выбор распределителя
Распределитель выбирается в зависимости от номинального давления и номинальной подачи по условиям:
,
л/мин (3.24)
,
МПа (3.25)
Выбираем распределитель трёхпозиционный ВХ10 (рисунок 3.10) с гидравлическим управлением по ГОСТ 24679-81.
Таблица 3.6 – Технические характеристики распределителя ВХ10
Тип распределителя |
Расход
жидкости
|
Рабочее давление , МПа |
Потеря
давления за один проход
|
|
номинальное |
максимальное |
|||
В10 |
12 |
85 |
6 |
0,20 |
Рисунок 3.10 – Эскиз распределителя ВХ10
3.4.7 Выбор предохранительного клапана
Клапан выбирается в зависимости от номинального давления и номинальной подачи по условиям:
,
л/мин (3.26)
,
МПа (3.27)
Выбираем предохранительный клапан ДГ54-34М (рисунок 3.11) по ГОСТ 12532-88.
Таблица 3.7 – Технические характеристики предохранительного клапана
Тип клапана |
Расход жидкости , л/мин |
Диапазон настройки клапана , МПа |
Dу |
d |
L |
B |
b |
H |
h |
h1 |
h2 |
h3 |
h4 |
|||
ном. |
макс. |
ном. |
мин. |
макс. |
||||||||||||
ВГ54-32М |
12 |
80 |
6 |
3 |
10 |
20 |
К ¾” |
78 |
86 |
35 |
220 |
109 |
52 |
75 |
24 |
93 |
Рисунок 3.11 – Предохранительный клапан ВГ54-32М
3.4.8 Выбор трубопроводов
Расчёт внутреннего диаметра трубопровода осуществляется по максимальному расходу в данной линии и рекомендуемой скорости жидкости по формуле:
,
мм (3.28)
где
– скорость жидкости в линиях, м/с.
а) Для нагнетающей магистрали
,
м/с (3.29)
м/с
б) Для всасывающей магистрали:
м/с (3.30)
м/с
мм
в)
Для сливной магистрали
м/с.
Для выбора жёстких трубопроводов, используемых в нагнетающей линии, необходимо определить ещё и минимально допустимую толщину стенки трубы по формуле:
,
мм (3.31)
где
– допустимое напряжение на разрыв для
материала трубопровода. Для
труб
изготовленных из сталей,
МПа;
– коэффициент
безопасности,
.
мм
Для всасывающего и сливных трубопроводов целесообразно принимать толщину стенки не менее 0,5 мм.
По ГОСТ 8734-75 выбираем холоднодеформированные трубы. Для нагнетающей магистрали с наружным диаметром 6 мм и толщиной стенки 0,422 мм, для всасывающей магистрали с наружным диаметром 13 мм и толщиной стенки 0,5 мм, для сливной магистрали с наружным диаметром 10 мм и толщиной стенки 0,5 мм.
3.5 Расчёт элементов конструкции на прочность
3.5.1 Расчёт продольной части рамы на изгиб
Рисунок 3.12 – Схема рамы гидравлического крана
Расчёт рамы на изгиб производят по формуле:
,
(3.32)
Рисунок 3.13 – Эпюра изгибающего момента продольной части рамы
где
– максимальный изгибающий момент в
опасном сечении, Н·мм;
– осевой
момент сопротивления для швеллера;
–
допускаемое
значение напряжения материала рамы на
изгиб, МПа; (материал рамы сталь. 45 по
ГОСТ 1050-88).
,
Н·мм (3.33)
где
– нагрузка на раме, Н.
Т. к. в конструкции две части рамы, то:
Н;
Р = R1
– длина
рамы, мм.
,
мм3 (3.34)
Н·мм
мм3
Принимаем
швеллер № 16а
мм3.
Условие прочности на изгиб рамы выполнено.
3.5.2 Расчёт поперечной части рамы на изгиб
Рисунок 3.14 – Эпюра изгибающего момента поперечной части рамы
,
Н·мм (3.35)
Н·мм
мм3
Принимаем швеллер № 16а мм3.
Условие прочности на изгиб рамы выполнено.
3.5.3 Расчёт стрелы на изгиб
,
Н·мм (3.36)
где
мм( из чертежа).
Н·мм
мм3 (3.37)
Рисунок 3.15 – Эпюра изгибающего момента стрелы:
Lшт – длина от стойки до крепления штока;
Lст – длина от крепления штока до крюка.
Рисунок 3.16 – Сечение стрелы крана
где
– ширина сечения стрелы, мм,
мм;
-
высота сечения стрелы, мм,
мм.
мм3
Условие прочности на изгиб стрелы выполнено.
3.5.4 Расчёт диаметра фиксирующего пальца поз. стрелы
Рисунок 3.17 – Сечение фиксирующего пальца
Условие прочности на срез:
,
(3.38)
где – нагрузка на фиксирующий палец направляющей, Н;
– площадь
поперечного сечения оси, мм2;
– допускаемое
значение напряжения пальца на срез. Для
Сталь 10 по
ГОСТ
1050-94
;
– число
плоскостей среза.
,
мм2 (3.39)
Из формул (3.38) и (3.39) найдём диаметр пальца:
,
мм (3.40)
мм
Принимаем
мм.
Проверка выбранного фиксирующего пальца:
,
(3.41)
Условие выполняется.