МУ%20к%20выполнению%20курсовой%20работы

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Кафедра “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини і обладнання”

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсової роботи з дисципліни “Гідро- і пневмопривод”

(для студентів спеціальності 7.090214 “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання” денної та заочної форм навчання)

Затверджено на засіданні кафедри “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини і обладнання”. Протокол № 3 від 3 січня 2007 р.

Макіївка ДонНАБА – 2007

1

УДК 621.82.075.8

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Гідро- і пневмопривод” (для студентів спеціальності 7.090214 “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини і обладнання” денної та заочної форм навчання) / Уклад.: Б.О. Корольков, О.Г.Водолажченко. – Макіївка: ДонНАБА, 2007. – 31 с.

В методичних вказівках приведена методика розрахунку об’ємного гідроприводу вантажопідйомних, будівельних і дорожніх машин, наведені основні дані довідкового характеру, які необхідні для обгрунтування параметрів об`ємного гідроприводу машин.

Рецензент: проф. Л.Г. Сльоз

2

1 Основні поняття і визначення

Об`ємним гідроприводом називається привод, у якому робоча рідина під тиском приводе в дію виконавчий орган машини. Найпростіший об`ємний гідропривод включає до себе насос, гідродвигун (гідроциліндр або гідромотор), гідроапаратуру і допоміжні пристрої, які з`єднані гідролініями.

Насос призначений для перетворення енергії приводного двигуна в потенціальну та кінетичну енергію робочої рідини.

Гідродвигун служить для перетворення енергії потоку в механічну енергію вихідної виконавчої ланки (штока гідроциліндра або вала гідромотора).

Гідроапарати – пристрої для зміни параметрів потоку робочої рідини (напрямку руху, тиску й витрати робочої рідини). До них належать гідроклапани, гідродроселі та гідророзподільники.

Допоміжні пристрої – фільтри, гідробаки, теплообмінники, вимірювальна аппаратура, тощо.

Гідролінії призначені для проходження робочої рідини від одного елементу гідроприводу до іншого у процесі роботи. Відрізняють всмоктувальну гідролінію, по якій робоча рідина рухається до насосу; напірну – робоча рідина надходить від насоса до гідродвигуна; зливну – робоча рідина від гідромотора рухається в бак; гідролінію керування, по якій робоча рідина рухається до пристроїв керування та регулювання, а також дренажну гідролінію, яка призначена для відведення витоку робочої рідини від гідроагрегатів в бак.

2 Вихідні дані для проектування

Вихідними даними для розрахунку є: номінальний тиск в гідросистемі; кількість, тип і характер роботи гідродвигунів (гідроциліндрів і гідромоторів); максимальні зусилля R на штоках гідроциліндрів і максимальні швидкості рухів поршнів υп; максимальні моменти Мр на валах робочих органів машин і номінальні частоти їх обертання nр; інтервал змінювання температури повітря у районі експлуатації машини.

Вихідні дані наведені у /4/ і вибираються в залежності від номера залікової книжки студента.

В результаті розрахунку і проектування потрібно:

−розробити принципову гідравлічну схему об’ємного гідропривода;

−визначити діаметри і типи гідроциліндрів, витрати робочої рідини,

4

фактичні перепади тиску, корисні потужності гідроциліндрів;

−вибрати типи гідромоторів, визначити витрату робочої рідини, фактичні перепади тиску;

−вибрати тип насоса (насосів);

−вибрати типи гідроапаратів і допоміжних пристроїв (гідророзподільників, гідроклапанів, фільтрів тощо);

−знайти діаметри гідроліній і втрати тиску у них;

−розрахувати коефіцієнт корисної дії гідроприводу;

−виконати тепловий розрахунок.

3 Розробка принципової гідравлічної схеми приводу

Принципова гідравлічна схема складається поперед розрахунків і вибору елементів гідроприводу. Схему розробляють на основі вихідних даних, на базі яких приймається рішення о виборі системи циркуляції робочої рідини, кількості насосів, гідродвигунів, гідроапаратів та їх розташуванні в схемі.

Слід пам’ятати, що запобіжний клапан є обов’язковим елементом об’ємного гідроприводу і він встановлюється, як правило, одразу за насосом (якщо не інтегрован у конструкцію насоса). В схемах з дросельним регулюванням при послідовному включенні дроселя і гідродвигуна, а також після підкачувальних насосів замість запобіжного встановлюють переливний клапан.

Гідроциліндри, якщо це необхідно, повинні мати гідрозамки (односторонньої або двосторонньої дії) для замикання порожнин гідроциліндрів у заданому положенні з метою запобігти довільного переміщення штоків. В гідролінії привода вантажопідйомного механізму необхідно передбачити також блоки дроселя зі зворотним клапаном для забезпечення повільного опускання штока гідроциліндра.

Для синхронізації руху вихідних ланок гідродвигунів, що включені паралельно, треба використовувати роздільники потоку.

Умовні позначення елементів гідравлічної схеми наведені у /4/.

4 Порядок розрахунку об’ємного гідроприводу

5

4.1 Номінальний тиск в гідросистемі

Номінальний тиск, рн (МПа), у гідросистемі вибирається з нормативного ряду згідно з ГОСТ 12445-80: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 125; 160; 200; 250. Стандарт також передбачає номінальний тиск менш 0,1 і більш 250 МПа.

При збільшенні тиску (до певної міри) зменшується вартість гідравлічного обладнання.

На основі результатів спеціальних досліджень рекомендується для бульдозерів і автогрейдерів вибирати тиск до 6,3 МПа, для приводів вантажопідйомних та інших будівельно-дорожних машин до 20 – 32 МПа.

4.2 Вибір робочої рідини

Залежно від температурних умов, режиму роботи гідроприводу та номінального робочого тиску вибирається робоча рідина (таблиця А.4). Номінальною температурою робочої рідини вважається температура 70-80 °С при номінальному тиску до 10 МПа, а при більшому тиску 50-60 °С.

При такої температурі рекомендується застосовувати рідину з кінематичною в`язкістю ν=20-36 мм2/с при тисках до 7 МПа і ν=60-110 мм2/с при тисках від 7 до

25 МПа.

Використання малов’язких робочих рідин при високому тиску приводить до збільшення витоків та зниженню ККД гідропривода.

4.3 Розрахунок параметрів гідродвигунів

4.3.1 Визначення параметрів гідроциліндрів

Діаметр гідроциліндра з однобічним штоком визначається в залежності від схеми його включення і напрямку дії навантаження. Напрямок робочого ходу гідроциліндрів позначений у вихідних даних стрілкою.

При подачі робочої рідини:

6

− в поршневу порожнину циліндра

− в штокову порожнину

− в обидві порожнині одночасно (диференційна схема включення)

− у випадку взаємноспарених гідроциліндрів, коли рідина подається одночасно в поршневу порожнину одного циліндра і в штокову другого

де R – навантаження на штоці, Н;

рц – перепад тиску на гідроциліндрі, Па; ηгмц – гідромеханічний коефіцієнт корисної дії гідроциліндра, ηгмц = 0,93-

0,97;

ϕ – відношення площин поршневої та штокової порожнин.

де Sпп – площа поршневої порожнини, м2;

Sшп – площа штокової порожнини, м2.

Відношення ϕ приймає постійне значення 1,25; 1,6 або 2,0 згідно з ОСТ 22– 1417–79 (таблиці А.5, А.6).

7

Перепад тиску на гідроциліндрі попередньо можливо прийняти рівним:

Диференційна схема включення гідроциліндра застосовується у випадку коли необхідно забезпечити однакові швидкості та зусилля при висуванні і утягуванні штоку. У такому випадку приймається ϕ = 2.

Схема підключення гідроциліндрів відповідно до четвертого випадку застосовується у механізмах керування будівельних машин (скрепери, трактори).

Діаметри гідроциліндрів з двобічним штоком визначається за формулою (2). Одержане значення діаметра заокруглюють до стандартного (найближчого

більшого) відповідно до ОСТ 22–1417–79 (таблиця А.3). Діаметр штока гідроциліндра визначається з рівняння:

і також заокруглюють до стандартного значення.

Витрата робочої рідини гідроциліндром визначається виходячи з необхідних максимальних швидкостей:

Для спарених гідроциліндрів, з однаковими робочими порожнинами, загальна витрата робочої рідини буде дорівнювати подвійній витраті одного гідроциліндра.

8

При диференційній схемі включення гідроциліндра:

У випадку взаємноспарених гідроциліндрів загальну витрату можливо визначити за формулою:

Втрати тиску в гідроциліндрі залежать від схеми його включення: − поршнева робоча порожнина

9

Повна потужність гідроциліндра визначається за формулою:

де ηц – повний ККД гідроциліндра, який можна прийняти рівним ηц = 0,9.

4.3.2 Визначення параметрів та вибір гідромоторів

У випадку коли відомий момент Мм на валу гідромотора визначається необхідний робочий об’їм гідромотору:

де Мм – даний момент на валу гідромотору, Н м; рм – перепад тиску на гідромоторі, Па;

ηгмм – гідромеханічний ККД гідромотора, ηгмм = 0,85-0,96.

Перепад тиску на гідромоторі можливо прийняти аналогічно з гідроциліндром формула (6).

У випадку коли відомий момент Мр на валу виконавчого органа машини та його частота обертання np, вибір гідромотора здійснюється виходячи з корисної потужності. В гідроприводах вантажопідйомних, будівельних і дорожніх машин в основному використовують шестеренні та аксіально-поршневі гідромотори (таблиця А.2). Вони високооборотні тому з виконавчими органами вони з`єднуються через редуктор.

Корисна потужність гідромотора має дорівнювати:

де Мр – момент на валу виконавчого органа машини, Н м; np – частота обертання вала виконавчого органа, хв-1;

ηр – ККД редуктора, ηр = 0,90-0,96.

За значенням номінального тиску рн та корисної потужності Nм (або робочого

10