Содержание

Задание…………………………………………………………………………2

Введение……………………………………………………………………….3

1. Обзор литературных источников.………….……………………………..5

2. Описание алгоритма работы объемного гидропривода гидроусилителя экскаватора-погрузчика........…………………………..

3. Выбор основных параметров и расчет разрабатываемого гидропривода...

4.Выбор элементов гидропривода из существующей номенклатуры гидроаппаратов, выпускаемых заводами-изготовителями…………………..

5.Построение нагрузочных характеристик разрабатываемого гидропривода…………………………….........……………………………….

6. Техника безопасности…………………….........………………...…………

Заключение…………………….........………………...……………………..

Список использованных источников .……………...…………………….

Введение

Основным направлением развития машиностроения является увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат. Курсовая работа по дисциплине «Гидравлика, гидромашины и гидропривод» выполняется с целью улучшения технических знаний и навыков в области проектирования и расчетов объемных гидроприводов строительных и дорожных машин и является базовой частью учебной программы при подготовке дипломных проектов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». При выполнении курсовой работы рассматривается: обоснование принимаемой принципиальной гидравлической схемы строительной машины и анализ ее работы, определение параметров объемного гидропривода в целом и на основе расчета его элементов, выбор гидромашин и гидроаппаратов из существующей номенклатуры, предлагаемой отечественными заводами-изготовителями. Расчетно-пояснительная записка состоит из 39 листов, включая графическую часть: чертеж принципиальной гидравлической схемы, сборочный чертеж гидроцилиндра, рабочие чертежи двух сопрягаемых деталей.

1 Обзор литературных и патентных источников (в области объемных гидроприводов строительных машин)

Неполноповоротные гидравлические универсальные экскаваторы-погрузчики монтируются на базе серийных пневмоколесных тракторов класса 1,4. Они представляют собой мобильные малогабаритные землеройные машины с экскаваторным и погрузочным оборудованием для выполнения земляных (в грунтах I…III категорий) и погрузочных работ небольших объемов на рассредото­ченных объектах. Наиболее эффективно такие экскаваторы применяются в стесненных условиях.

Базовой моделью неполноповоротных экскаваторов-погрузчиков является экскаватор ЭО-2621В, имеющий ряд модификаций. Так, например, экскаватор ЭО-2621В-2 отличается от ЭО-2621В увеличенной глубиной копания, усовершенствованным управ­лением и большим количеством сменных видов рабочего оборудования (22 вида).

Основным рабочим органом ненолноповоротных экскаваторов служит унифицированный ковш 2 (рисунок 1) прямой и обратной лопат вместимостью 0,28 м³, входящий вместе со стрелой 5, рукоятью 3 и гидроцилиндрами 4, 6, 7 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша в комплект экскаваторного оборудования машины. Это оборудование монтируется на поворотной ко­лонне, установленной на усиленной раме 10 базо­вого трактора 8. Поворот колонны с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси в плане на 180° обеспечивается цепным поворотным механизмом, состоящим из двух попеременно работающих гидроцилиндров, втулочно-роликовой цепи и звездочки, жестко закрепленной на валу поворотной колонны. Экскаватор ЭО-2621В-3— имеет реечный механизм поворота.

Устойчивость экскаватора при работе обеспечи­вается двумя выносными опорами 1, управляемы­ми гидроцилиндрами. Спереди трактора навешен неповоротный бульдозерный отвал 9, управляе­мый гидроцилиндром. Неполноповоротные экска­ваторы оснащаются также узким и специальным ковшами вместимостью 0,15 м³ для рытья узких траншей, погрузочным ковшом вместимостью 0,5 м³, крановой подвеской грузоподъемностью 0,5 т, жестким грейфером вместимостью 0,25 м³, однозубым рыхлителем, гидравлическим моло­том, грузовыми вилами, буровым оборудованием, захватом для укладки бордюрных камней, обратной лопатой со смещенной осью копания для рытья траншей вблизи зданий и сооружений и т. п. Смена рабочего оборудования производится машинистом непосредственно на объекте.

Рисунок 1 - Пневмоколесный неполноповоротный гидравлический экскаватор ЭО-2621В-2

Гидравлическая система неполноповоротных экскаваторов выполняется двухпоточной. Один из потоков (экскаваторный) служит для привода рабочего оборудования и обеспечивает изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы, поворот ковша относительно рукояти. Другой поток (тракторный) является частью базовой машины и предназначен для подъема и опускания бульдозерного отвала, поворота рабочего оборудования в плане, выдвижения и втягивания выносных опор. Двухпоточная система обеспечивает независимое совмещение операций поворота с любым движени­ем элементов рабочего оборудования.

Потоки обслуживаются шестеренными насоса­ми с приводом от дизеля трактора через редук­торы. Рабочее давление в системе составляет до 15 МПа.

Кинематические схемы основного рабочего оборудования гид­равлических экскаваторов весьма разнообразны. Различные соче­тания рычажных и гидравлических звеньев позволяют получить только для рабочего оборудования обратной лопаты более 30 схем. Некоторые из них показаны на рисунок 1.2. Наиболее распространены схемы рабочего оборудования обратной лопаты с четырехзвенными механизмами, когда цилиндры стрелы и рукояти располагаются над продольной осью стрелы.[2]

Рисунок 2 - Характерные кинематические схемы рабочего оборудования обрат­ной лопаты гидравлических экскаваторов:

а, б, в — с двуплечей рукоятью и верхним расположением цилиндра стрелы; г — с дву­плечей рукоятью и нижним расположением цилиндра стрелы; д — с одноплечей ру­коятью и верхним расположением цилиндра стрелы; е — с одноплечей рукоятью и ниж­ним расположением цилиндра стрелы; 1 — стрела; 2 — рукоять; 3 — ковш; 4, 5,0 — цилиндры; 7 — колонка поворота.

Механизмы привода рукояти различаются расположением точек крепления цилиндров привода рукояти (цилиндр крепится на стреле, рисунок 2, а, б, г, е, или на платформе, рисунок 2, в, д) и конструкцией самой рукояти (одноплечая или двуплечая, рисунок 2 а, б, в, г).

Применение четырехзвенных механизмов с верхним расположением цилиндров (рисунок 2, а, б, в, д) исключает возможность ударов цилиндров о грунт при максимальной глубине копания и выгрузке в транспорт, а также уменьшает загрязнение цилиндров. Однако усилия при подъеме стрелы не достигают своего макси­мального значения, так как в этом случае при подъеме рабо­тает штоковая полость. При расположении цилиндра под стрелой (рис. 2, г, е) более рационально используется безштоковая полость стрелового цилиндра при подъеме рабочего оборудова­ния.

Из механизмов привода ковшей наибольшее распространение получила схема с шестизвенным механизмом поворота ковша, что обеспечивает угол его поворота до 180°.

Механизмы поворота рабочего оборудования относительно вер­тикальной оси гидравлических экскаваторов довольно разнооб­разны по конструкции. На полноповоротных экскаваторах при­вод осуществляется от высокомоментных или низкомоментных двигателей. На неполноповоротных применяются схемы: рычаж­ные с одним или двумя цилиндрами; с гибкой связью (канатные, цепные или канатно-цепные); с зубчатой передачей (с рей­кой на цилиндре или рейкой на штоке); с высокомоментным гидро­мотором. На рисунке 3 показаны схемы некоторых из них.

Наиболее прогрессивным конструктивным решением является решение механизма поворота с высокомоментным гидромотором, который может обеспечить любой угол поворота рабочего обо­рудования, регулирование крутящего момента и скорости по­ворота, а также компактность конструкции и надежность дей­ствия.

Большое влияние на режим поворота оказывают различные устройства для торможения. Почти все гидравлические навесные экскаваторы снабжаются выносными опорами, которые повышают устойчивость при поперечных уклонах и расширяют эксплуата­ционные возможности машины.

Рисунок 3 - Варианты схем поворотных механизмов гидравлических экскава­торов:

а — рычажный с одним цилиндром; б — рычажный с двумя цилиндрами; в — с гибкой связью; г, д — с зубчатой передачей; е — с высокомоментным гидродвигателем; 1 — ось колонки; 2 — силовые цилиндры.

Механизм поворота ЭО-2621 (рисунок 4) состоит из поворотной колонки 16 и цепной передачи 3...7, управляемой двумя гидроци­линдрами. Гидроцилиндры располагаются под обвязной рамой и связаны с ней через кронпугейны 12, 13 (см. рисунок 4). Корпус колон­ки сварно-литой и может вращаться на подшипниках 8 и 11 относительно стакана 9. В верхней части корпуса к проушине 17 шарнирно крепится гидроцилиндр управления стрелой, к проушине 15 — пята стрелы, а в приливе 10 — палец 12 для фиксации колонки в транс­портном положении. На шлицах нижней части корпуса гайкой 4 закрепляется звездочка 3, на которую надета втулочно-роликовая цепь 5, соединенная через тяги 7 со штоком б гидроцилиндров управления поворотом колонки.

При монтаже механизма поворота звездочка 3 устанавливается (подбором) так, чтобы угол поворота колонки в обе стороны от продольной оси экскаватора был одинаков. Палец 12 при этом не должен бить по упорам рамы. Для регулировки осевого люфта ко­лонки рабочий орган опускается на землю, стопорная шайба 4 отгибается и затягивается до отказа. Затем отворачивается на 1/8 оборота и стопорится. Если осевой люфт в пределах нормы, колонка при упоре рабочим органом в землю не должна переме­щаться. Роликоподшипники смазываются через масленки 13. Чтобы снять внутреннее кольцо подшипника 11, пробки 14 выворачивают­ся, а на их место ввинчиваются отжимные болты. [3]

Рисунок 4 - Механизм поворота экскаватора ЭО-2621

Рассмотрим еще одну конструкцию поворотной колонны неполноповоротного экскаватора. Колонка поворачивается двумя гидроцилиндрами (рисунок 5), закрепленными в каретке с помощью цапф. В транспортном положении колонка фиксируется стопорным пальцем. При работе экскаватора стопорный палец убирается.

Рисунок 5 – Колонка поворотная: 1 и 4 – гидроцилиндры; 3 – цапфа; 5 – палец; 6 - колонка; 7 – ось;

Гидроцилиндры 1 и 4 вращаются относительно оси. При включении золотника секции распределителя подача рабочей жидкости по трубопроводам поступает в полость цилиндра 1 и штоковую полость нижнего цилиндра, а штоковая полость цилиндра 1 и полость нижнего цилиндра соеди­няются со сливом. Возникающее при этом усилие, действующее на поршни гидроцилиндров, вращает поворотную колонку с рабочим оборудованием относительно оси. Для остановки поворота оборудования золотник гидрораспределителя устанав­ливается в нейтральное положение, полости гидроцилиндров запираются, а переме­щение их штоков некоторое время происходит за счет движущегося по инерции ра­бочего оборудования.

Изменение направления поворота осуществляется переключением золотника гидрораспределителя в другое рабочее положение, при котором полости цилиндров нагнетания соединяются в обратном направлении. Остановка оборудования при его повороте в крайнее положение обеспечивает­ся встроенными в гидроцилиндр тормозными устройствами.

Рабочее оборудование экскаваторов ЭО-2621 и ЭО-2621А (рисунок 6, а, б) состоит из следующих узлов: стрела 3, рукоять 8, унифицированный ковш 17 прямой и обратной лопат, кра­новая подвеска, бульдозер и силовые гидроцилиндры. По специаль­ному заказу заводом поставляются вилы, ковш грейфера и ковш увеличенной емкости.

Стрела 3 и рукоять 8 экскаватора ЭО-2621 А сварной конструк­ции переменного коробчатого сечения. Концы стрелы выполнены в виде литой проушины 5 и литой пяты 1, которой стрела шарнирно соединяется с основанием поворотной колонки 14. Рядом с проуши­ной привариваются кронштейны 4, к ним пальцем крепится шток цилиндра 15 управления стрелой. В средней части стрелы распола­гается стальная закаленная втулка 2, сквозь которую проходит па­лец крепления гидроцилиндров 19 управления рукоятью.

В нижней части рукояти приварена литая, вилка 9, к которой крепится ковш 77, а в верхней — кронштейны 6 с втулкой 13 для крепления штоков цилиндров 19 управления рукоятью при обору­довании обратной лопатой. К втулке 12 присоединяется рукоять к стреле, а к кронштейну 11 — штоки цилиндров при оборудовании прямой лопатой. Переоборудование обратной лопаты на прямую производится по схеме, показанной на рис. 5, б.

Для облегчения смазки все шарниры стрелы, рукояти, ковша и их силовых цилиндров снабжены пресс-масленками [6],[7].

Рабочее оборудование устанавливают на поворотном корпусе колонны. Ковш 4 (рисунок 7, а) крепят на оси 3 и через тяги 2 соединяют с гидроцилиндром 1. Так же монтируют на рукояти ковши 5, 6 и 7 и зуб-рыхлитель 8. При монтаже вилочного захвата вилы крепят неподвижно на рукояти болтами, а захват устанавливают шарнирно на оси 3 рукояти.

Рисунок 6 - Рабочее оборудование экскаватора ЭО-2621:

а — элементы; б — схема монтажа

При переоборудовании на прямую лопату (рисунок 7, б) ковш 4 располагают зубьями наружу и закрепляют на нижней вилке рукояти тягами. Штоки гидроцилиндров 12 закрепляют в нижнем отверстии рукояти. Таким же образом монтируют ковши 13, 14 и 15.

Перед установкой грейфера отсоединяют рукава гидроцилиндра 1 ковша, штоки гидроцилиндров 12 и саму рукоять. Снимают рукоять вместе с ковшом и гидроцилиндром ковша. Рукоять 17 (рисунок 7, в) грейфера соединяют со стрелой пальцем 16. Штоки цилиндров рукояти закрепляют на проушине рукояти. Головку 22 присоединяют к рукояти пальцем 21.

На головке устанавливают две челюсти 24, перемещающиеся двумя гидроцилиндрами 23. Рабочая жидкость подводится по трубопроводам 18 и рукавам 19 и 20. Вместо ковша грейфера с зубьями можно смонтировать на рукояти грейферные вилы 25 или ковш 26 без зубьев.

После каждой замены проверяют работу оборудования на холостом ходу в течение 5 мин.

Продолжение рисунка 7

Рисунок 7 - Рабочие органы различных видов рабочего оборудования экскаватора-погрузчика ЭО-2626:

а — обратная лопата: б — прямая лопата; в — грейфер; 1 — гидроцилиндр ковша; 2 — тяги; 3 — ось; 4 — унифицированный ковш обратной и прямой лопат; 5 — узкий ковш; 6 — профильный ковш; 7 — специальный ковш; 8 — зуб-рыхлитель; 9, 10 — болты; 11 — вилочный захват; 12 — гидроцилиндр рукояти; 73 — погрузочный ковш: 14 — решетчатый ковш: 15 — ковш для зерна; 16, 21 — пальцы; 17 — рукоять; 18 — трубопровод; 19, 20 — рукава; 22 — головка грейфера; 23 — гидроцилиндр ковша грейфера; 24 — челюсть ковша грейфера; 25 — грейферные вилы; 26 — ковш без зубьев.

В настоящее время на самоходных пневмоколесных машинах применяются следующие виды привода Рулевого механизма: ручной, где используется только мускульная сила водителя, с приводом от двигателя, где обычно используется гидравлическая насосная система; с применением гидравлических и пневматических сервоусилителей.

Схема ручного рулевого управления без усилителей показана на рис. 8. Здесь вращение рулевого колеса (штурвала) 1 передает через червячную пару 2 на вал сошки 3. Нижний конец сошки перемещает продольную рулевую тягу 4, которая, воздействуя на рычаг 7, поворачивает цапфу 5 левого колеса. Поперечная рулевая тяга 11 обеспечивает одновременный поворот цапфы правого колеса 9. Рычаги поворотных цапф 6 и 10 балка 8 передней оси и поперечная рулевая тяга 11 образуют шарнирный четырехзвенный механизм, называемый рулевой трапецией.

Этот тип рулевого управления может применяться только на сравни­тельно небольших машинах.

В случае тяжелых машин для их поворота используется мощность двигателя. Схема рулевого управления с применением гидравлической насосной системы показана на рис. 9. Эта система применяется на дорож­ных катках. Водитель рычагом управления изменяет положение золот­ника в распределителе 3 и масло из бака 6 насосом 5 подается к силовому гидроцилиндру 4, который, воздействуя на рычаг 2, осуществляет поворот управляемого вальца 7. Для прекращения поворота вальца необходимо золотник вернуть в исходное положение, а для выравнивания золотник должен быть перемещен в противоположную сторону.

Рисунок 8 – Схема механического рулевого управления

Достоинством такой системы является простота конструкции, лег­кость управления машиной и надежность работы, а недостатком — отсут­ствие чувствительности при повороте машины. Кроме того, поворот при неработающем двигателе становится практически невозможным. В некоторых случаях такой механизм снабжают системой следящего действия. В этих системах углы поворота колес про­порциональны усилию водителя. Примером применения системы следящего действия является рулевой механизм одноосного тягача, используемого для полу­прицепных землеройных машин (рис. 10). При повороте рулевого колеса, связанного с червячным редуктором 2, золотник 1 занимает положение, обеспечивающее подачу масла к той или другой полости цилиндров 4 поворота вертикальной цапфы поворотной оси 3 тягача. Штоки обоих цилиндров при этом одновременно производят вращение поворотной цапфы в одну сторону.

Рисунок 9 – Схема рулевого управления с использованием насосной станции

При повороте колес тягача на угол, требующий пере­хода штоков через нейтральные край­ние положения 00° и 00", производится автоматическое переключение золотни­ков 5 рычагами 5, на которые дейст­вуют тяги цилиндров. Возврат золот­ников 5 в исходное положение осуще­ствляется пружинами. Следящее дей­ствие системы обеспечивается обрат­ной связью штурвала с поворотной цапфой. Получила распространение на мощных тягачах и тяжелых самоход­ных машинах система рулевого управления с гидро- или пневмоусилителем. Усилители должны удовлетворять следующим требованиям: 1) при выходе их из строя управление машиной должно осуществляться обыч­ным способом; 2) необходимо наличие системы следящего действия; 3) запаздывание в срабатывании усилителя должно быть минимальным.

Рисунок 10 – Схема рулевого управления со следящей системой

Упрощенная схема гидроусилителя показана на рис. 11.

При повороте рулевого колеса червяк 1 стремится повернуть сектор 2 червячного колеса и рычаг 5, который тягой 6 должен осуществить поворот колес. Если сопротивление повороту колес велико и усилие водителя на штурвале оказывается недостаточным, червяк, подобно винту в гайке, будет перемещаться в осевом направлении вместе с золотником распре­делителя 7 и откроет доступ масла (сжатого воздуха) через трубопровод 8 в цилиндр-усилитель 3. Поршень переместится в цилиндре 3 и своим што­ком через зубчатую рейку 4 и зубчатый сектор, рычаг 5 и тягу 6 повернет колеса, одновременно с этим червячный сектор, воздействуя на червяк, переместит его вместе с золотником распределителя в исходное положение и прекратит движение поршня. При повороте штурвала в противополож­ную сторону в таком же порядке произойдет обратный поворот колес. По сравнению с пневматическими гидравлические усилители имеют ряд преимуществ, к числу которых относятся: возможность получения больших давлений, что уменьшает габариты рабочих цилиндров, и большая скорость срабатывания (время запаздывания не превышает 0,02 —0,04 сек).

Рисунок 11 – Схема рулевого управления с гидроусилителем.