После подбора труб определяют действительные скорости движения жидкости в трубопроводах (напорном, всасывающем и сливном),

где Q – расход жидкости по трубе,

d_вн – внутренний диаметр трубы.

При расчете потерь давления необходимо разбить гидролинии на участки с одинаковыми диаметрами и расходами. На каждом из участков определяются потери давления на трение, в местных сопротивлениях и в гидроаппаратах.

где -потеря давления на трение,

-коэффициент гидравлического трения,

-длина участка,

-диаметр трубопровода или рукава,

-плотность жидкости,

V-скорость движения жидкости,

-потеря давления на местном сопротивлении,

-коэффициент местного сопротивления, определяемый по справочникам.

Потери давления в гидроаппаратах принимаются по их техническим характеристикам[7]. Результаты расчетов сводят в табл.1-3. Коэффициент гидравлического трения зависит от числа Рейнольдса Re

= ,

где V- действительная скорость в трубопроводе,

- кинематический коэффициент вязкости жидкости,

– диаметр трубопровода.

При Re < 2300 режим движения ламинарный. Для трубопроводов гидропривода коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:

При 2300 < Re < 8000 коэффициент гидравлического трения определяется по формуле Блазиуса :

После расчетов трубопроводов необходимо определить, приемлемы ли потери во всасывающем трубопроводе, исходя из допустимого давления масла на входе в насос []вх, которая дается в технической характеристике насоса.

Для бака, находящегося под атмосферным давлением:

Р_ВХ.Н=Р_а-Zg-P_ВС

где Р_ВХ.Н - давление на выходе,

Р_а- атмосферное давление,

Z- расстояние от выхода в насос до уровня масла в баке,

- плотность масла,

g- ускорение свободного падения,

P_ВС- потеря давления во всасывающем трубопроводе.

Суммарные потери в напорном и сливном трубопроводе не должны превышать 3-6 % от давления, развиваемого насосом.

P_Н+P_СЛ(0,030,06)Р_Н,

где P_Н -потеря давления в напорном трубопроводе,

P_СЛ- потеря давления в сливном трубопроводе,

P_Н- давление, развиваемое насосом.

В данных методических указаниях дан лишь необходимый минимум информации и порядок выполнения курсовой работы. Работа выполняется студентом самостоятельно или с минимальной помощью преподавателя.

ФРАГМЕНТ РАСЧЕТА ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА.

Тема задания: Провести расчет гидропривода рабочего хода экскаватора траншейного роторного и привод подъема и опускания рабочего органа, приняв за базу экскаватор ЭТР-207.

Исходные данные :

Требуемый крутящий момент мотора М_м=120 Н м

Частота вращения вала мотора n_м=1570 мин^-1

Частота вращения вала насоса n_н=1800 мин^-1

Усилие гидроцилиндра при подаче масла

в штоковую полость F=147 кН

скорость подъема _п =0,13 м/с.

Порядок выполнения работы.

Изучаем конструкцию, работу машины, схему гидропривода, моторы, насосы и гидроаппаратуру, используемую в машине по учебникам [2,6], атласам конструкций, чертежам, имеющимся на выпускающей кафедре.

Уясняем требования к проектируемому приводу и сравниваем с имеющимся, стремясь к наибольшей унификации гидрооборудования.

Экскаватор предназначен для отрывки траншей рабочим органом роторного типа и монтируется на базе трактора Т-130. В зависимости от особенностей разрабатываемого грунта необходимо изменять скорость движения экскаватора. Для обеспечения этого в приводе рабочего хода экскаватора предусматриваем использование объемного регулирования и выбираем регулируемый гидронасос. При проектировании привода подъема и опускании рабочего органа используем гидросистему трактора.

Необходимо обеспечить надежную фиксацию рабочего органа в определенном положении и ограничить скорость опускания под действием собственного веса

Разрабатываем гидросхему привода.

Схема гидропривода хода экскаватора и подъема-опускания рабочего органа представлена на рис.1.

Цифрами обозначены:

1. Насос переменной производительности с гидроусилителем управления.

2. Блок клапанов, обеспечивающий подпитку системы, предохранение от перегрузок, слив части нагретой жидкости в бак.

3. Гидромотор хода экскаватора.

4. Обратный клапан.

5. Фильтр масла, подаваемого на подпитку, с предохранительным клапаном.

Таблица 1

Исходные данные для расчета гидравлических потерь

N участка	Назначение	Скорость , м/с		Расход Q, л/мин	Диаметр d, мм		Длина уч-ка l, м
		Принятая	Действит.		Вычис- ленный	Принят по ГОСТу

Расчет потерь на трение по длине Таблица 2

N участка

Длина участкака l, м

Внутренний диаметр d, мм

Расход Q, л/мин

Действительнаясскорость , м/с

Число Рейнольдса Re

Коэффициент гидравлического трения 

Потеря давления на трение по длинеРт Мпа

Таблица 3

Расчет потерь в гидравлических сопротивлениях

N участка

Вид сопротивления

Количество

Коэффициент местного сопротивления 

Действительная скорость , м/с

Потеря давления на одном сопротивл. Рм, МПа

Суммарная потеря давления Р, МПа

Таблица 4

Перечень установленных гидроаппаратов

(технические данные и гидравлические потери)

№ участка	Буквенное позиционное обозначение	Наименование гидроаппарата	Марка и типоразмер	Параметры				Рга МПа
				Табличные		В гидросхемах
				Q м3/с	Р МПа	Q м3/с	Р МПа

6. Сдвоенный насос для обеспечения подпитки и привода гидроусилителя.

7. Предохранительный клапан.

8. Гидроусилитель для регулирования производительности насоса 1.

9. Гидроцилиндр подъема и опускания рабочего органа.

10. Гидродроссель с обратным клапаном.

11. Гидрозамки.

12. Предохранительный клапан непрямого действия.

13. Гидрораспределитель.

14. Фильтр.

15. Насос гидросистемы трактора.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

По заданному крутящему моменту, числу оборотов вала мотора, ориентировочному давлению в системе по каталогу определяем тип гидромотора и его марку:

В нашем случае подходит аксильно-поршневой гидромотор 210.20 нерегулируемый.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ГИДРОМОТОРА [7]

Рабочий объем V0 = 54,8 см³/об

Ном. Число оборотов n ном = 1800 мин^-1

Ном. Давление Pном = 16 МПа

Ном. Крутящий момент Mном = 139 Нм

К.п.д общий η = 0,91

объемный η0 = 0,965

Определяем потребный расход жидкости:

Определяем необходимый перепад давления на гидромоторе:

∆P = М*2π/V_ом*η_ммех = 120*2*3,14/54,8*10^-6*0,9 ≈ 15,3 МПа

Исходя из потребного давления жидкости, расхода и числа

оборотов вала насоса подбираем гидронасос [7].

V_он = Q_п/n_нη_он = 0,09*10^-6/1800*0,9 ≈ 55 см³

Учитывая, что по условиям работы экскаватора траншейного

роторного необходимо изменять скорость движения, выбираем

регулируемый гидронасос. По рабочему объёму и потребному

давлению подходит аксиально-поршневой регулируемый насос

207.20. (Насос и мотор могут быть разными по типам).

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ НАСОСА [7]

Рабочий объём V_он= 54,8 см³

Номинальное давление P_ном= 16 МПа

Максимальное давление P_мах=20 МПа

Номинальная частота вращения n_ном = 1800 мин^-1

Давление на входе в насос P_вс= 0,08 МПа

Определяем действительный наибольший расход жидкости:

Q_д=V_он n_н η_он = 54,8*10^-6*1800*0,965≈ 0,0952 М³/ мин ,

где V_он - рабочий объём насоса,

n_н-частота вращения вала насоса,

η_он-объёмный к.п.д. насоса.

Определяем действительную наибольшую частоту вращения

вала мотора:

n_м.д = Q_д*η_ом/V_ом = 0,0952*0,965/54,8*10^-6 = 1676 мин^-1

Определяем отличие действительной частоты вращения вала

мотора от требуемой (заданной):

(n_м.д –n_м)/n_м =(1676-1570)/1570 ≈ 0,067

При максимальной подаче насоса возможно превышение частоты вращения вала мотора на 6,7%. С учётом грунтовых условий и технологии производства работ частоту вращения вала мотора можно изменить регулировкой насоса.

Подбираем жидкость для гидросистемы.

Т.к. машина используется летом, то выбираем масло МГ-20. При

рабочей температуре +50^оС вязкость масла ν= 12*10^-6м²/с , что

вполне допустимо для принятых гидромашин.

РАСЧЁТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ.

Проводим для гидропровода экскаватора. Разбиваем основное кольцо циркуляции жидкости на участки 1-2, 3-4.

Линия подпитки системы 5-6.

Линия подачи масла к гидроусилителю 7-8.

Всасывающая линия насоса Н2 9-10.

Длины трубопроводов берутся с учётом их прокладки на машине. Их необходимо принять учитывая габариты машины и расположение оборудования на ней. В данной курсовой работе длины трубопроводов принимаются из задания.

В качестве подпиточного насоса использован насос ЗБГ12-41. Его подача составляет 10,4 л/мин на каждую секцию. (Данные из паспорта машины).

Определяем внутренний диаметр трубопровода на участках

1-2 и 3-4, принимая скорость движения жидкости V=4 м/с

Q≈0,0952 м³/мин

По ГОСТ 8734-75 выбираем стальные бесшовные холодно-

деформируемые трубы [7].

По условиям прочности подходит труба наружным диаметром 42 мм, толщиной стенки 7 мм и внутренним диаметром 28 мм.

Определяем действительную скорость движения жидкости на

участках 1-2 и 3-4:

=4*0,0952/60*3,14*(0,028)²≈ 2,6 м/c

На участках 5-6 и 7-8 Q=10,4 л/мин, V=2м/с

d=

Принимаем трубопровод d_м=25мм, d_см=15мм, δ=5мм.

V_д=

Для всасывающего трубопровода на участке 9-10 1м/с,

d=

Принимаем трубопровод d_Н=25мм, =1.2 мм, d_ВН=22,6 мм

V_д =

Определим числа Рейнольдса для всех участков

Re_1-2=

Re= Re_5-6=

Re_9-10=

Для новых бесшовных труб принимаем эквивалентную шероховатость стенок К_э=0,03 мм

,

Шероховатостью можно пренебречь и для участков 1-2 и 3-4 считать трубы гидравлически гладкими [2].

Расчет коэффициента гидравлического трения ведем по формуле Блазиуса.

=

Для участков 5-6, 7-8, 8-9 режим движения масла ламинарный, поэтому

= _5-6= _9-10=

Определяем потери на трение по формуле Дарси- Вейсбаха

Р_т= 890 кг/м³

Например для участка 1-2

Р_т=

Результаты расчетов заносим в табл. 1 и 2.

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

Определяем, какие гидросопротивления имеются на каждом из участков, заполняем табл.3 приняв коэффициент гидравлических сопротивлений из справочников и учебных пособий [2,4,7].

Рассчитываем потери на местных сопротивлениях по формуле Вейсбаха и результаты заносим в табл. 3.

Р_М=

Так, для присоединительного штуцера на участке 1-2

Р_М=

Определим суммарные потери на участке 9-10 линии всасывания.

Р_ВС=Р_Т+Р_М=1200+80+330+120+198+280=2208 Па,

Ориентировочная величина расстояния от входа в насос Н2 до уровня масла в баке Z=0,8 М

Атмосферное давление Р_а=10⁵ Па.

Давление масла на входе в насос

Р_вх.н=Р_а-Zg-Р_вс=10⁵-0,38909,8-2208=95175 Па. Р_вх.н=0,0 95 МПа

По технической характеристике насоса на всасывании допустимо разряжение в 0,02 МПа, т.е. допустимо снижение абсолютного давления.

[Р]_вх.н=0,1-0,02=0,08 МПа; Р_вх.н>[Р]_вх.н

При расчетной температуре рабочей жидкости насос будет работать нормально, без квитанции.

Определим, какой % от давления, развиваемого насосом Н3, составляют потери в основном кольце циркуляции жидкости на участках 1-2 и3-4

Р=Р_{Т 1-2} +Р_{Т 3-4} +Р_М1-2+Р_М3-4=29000+31000+800+2000+2600+

+2000+400+600+1800+2600+1200=74000 Па

Обычно допускаются потери до 3%.