Гидропривод навесного одноковшового экскаватора

Определяем коэффициент  путевых потерь для турбулентного режима по формуле (11):

 

Определяем потери давления по длине гидролинии ∆p_l , МПа, (путевые) по формуле (9):

 

Определяем потери давления в местном сопротивлении ∆p_м , МПа, по формуле (12), для переходника коэффициент местного сопротивления ξ=0,1; для плавного колена под углом 90˚ коэффициент местного сопротивления ξ=0,12 [4]:

 

 

Определяем потери давления в сливной гидролинии ∆p, МПа, по формуле (8):

 

∆p_сл=0,0038+0,00061=0,00441 МПа

 

 

 

3.6 Расчет гидроцилиндров

Основными параметрами  гидроцилиндров являются: усилие на штоке F, скорость штока V, диаметр поршня D, диаметр штока d и ход штока L. Усилие на штоке, скорость штока и ход штока заданы, а диаметры поршня и штока рассчитываются

Диаметр поршня гидроцилиндра  с поршневой рабочей полостью определяют из уравнения равновесия сил, действующих на шток [1]:

F1=p1

 (14)

Где F1- усилие на штоке, Н; p1- давление в пошневой полости, Па, p1= pном-∆ pн, здесь pном- номинальное давление, ∆ pн- потери давления в напорной гидролинии; D-диаметр поршня, м; p2-давление в штоковой полости ,Па, p2=∆ pс-потери давления в сливной гидролинии; d-диаметр штока,м.

Потери давления в  напорной и сливной гидролиниях  определяются по формуле (8)

Зададим значение коэффициента φ= d/ D=0,7

Приведем уравнение (14) к следующему виду [1]:

D= D1=

, (15)

D=

=0,051 м

Определяем диаметр  штока d= φ ∙ D=0,7 ∙ 51=35,7=36 мм

Диаметр поршня из уравнения  неразрывности потока жидкости (Qнд=VSэф, здесь Sэф- эффективная площадь поршня) по формуле [1]:

, (16)

Где D- диаметр поршня, м ; Qнд- расход жидкости, м /с; V- скорость движения штока, м/с; φ- коэффициент, φ= d/ D

=0,069 м

По известным значениям  диаметров поршня, полученным по уравнениям (15) и (16), находим его среднее значение Dср=( D1+ D2)/2 и среднее значение диаметра штока гидроцилиндра.

Dср=(0,051 +0,069)/2=0,060 м

dср= 0,7 ∙ 60=42 мм

По средним диаметрам поршня и штока выбираем гидроцилиндр У1.16.0.У-63.40 [5]

Таблица 7

Параметр	Значение
Конструктивные особенности	Крепление на проушинах
Диаметр поршня D, мм	63
Номинальное давление, МПа	16
Ход поршня L, мм	-
Диаметр штока d, мм	40

 

По выбранным стандартным значениям диаметров поршня D и штока d определяем действительное усилие FД, развиваемое гидроцилиндром, по формуле(14)

F1=19,857∙10

61859,5 Н

Действительную скорость движения штока определяем из уравнения неразрывности  потока жидкости по формуле [1]

VД=Qнд/Sэф,  (17) 

где VД- действительная скорость штока, м/с; Qнд-расход жидкости, м /с; Sэф- эффективная площадь поршня, м , Sэф= π D /4

VД=

=0,854 м/с        

Производим сравнение действительных и заданных параметров по относительным  величинам [1]:

 

  (18)

=-70,8 %

  (19)

=-34,4%

 

3.7 Тепловой  расчет гидропривода

Количество тепла, выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.

Тепловой расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового  баланса [1]:

Qвыд=Qотв,  (20)

где  Qвыд- количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени,Вт; Qотв- количество тепла отводимого в единицу времени, Вт.

 

Определяем количество выделяемого тепла Q_выд , Вт, по формуле [1]:

 

  (21)

Где ŋ_н–полный КПД насоса из его технической характеристики; ŋ_гмп – гидромеханический КПД гидропривода; k_в – коэффициент продолжительности работы гидропривода (k_в = 0,8); k_д – коэффициент использования номинального давления (k_д = 0,9). [1]

Определяем гидромеханический  КПД η_гмп привода по формуле [1]:

ŋ_гмп = ŋ_гмн·ŋ_гмц ·ŋ_г,    (22)

где ŋ_гмн– гидромеханический КПД насоса, ŋ_гмц – гидромеханический КПД цилиндра (0,95),η_г–гидравлический КПД привода.[1]

 

 

Определяем гидравлический КПД η_г гидропривода по формуле [1]:

   (23)

 

Определяем гидромеханический  КПД η_гмп привода по формуле(22)

ŋ_гмп = 0,95·0,95·0,992 = 0,895

Определяем количество выделяемого тепла Q_выд по формуле (21)

Определяем количество тепла Q_отв, Вт, отводимого в единицу времени от поверхностей металлических трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости, по формуле [1]:

(24)

где k_тп – коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/м²град (k_тп = 12 Вт/м²град);

t_ж – установившаяся температура рабочей жидкости, °С (65°С);

t₀ – температура окружающего воздуха, °С;

S_б – площадь поверхности гидробака, м²;

–суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности трубопроводов, м², которая определяется по формуле [1]:

 

     (25)

где S_нап , S_вс , S_сл – площади наружной поверхности трубопроводов напорного, всасывающего, сливного соответственно, м², которые находятся по формуле [1]:

   (26)

где d_i – внутренний диаметр i-го трубопровода, м;

δ_i – толщина стенки i-го трубопровода, м;

l_i – длина i-го трубопровода, м.

 

 

Согласно уравнению  теплового баланса Q_выд= Q_отв, тогда:

 

 

Объем гидробака V, дм³ , определяется по формуле [1]:

 

(27)

 

Минутная подача насоса Q_нд = 159,6 дм³/мин.

Так как объем гидробака V>3Q_нд , то требуется установка теплообменника.

Зададимся объемом гидробака из учета, что V=(0,8…3,0)Q_нд . Пусть V=450 дм³ , тогда из формулы (27) площадь бака S_б , м² , равна [1]:

 

  (28)

 

Определяем площадь  теплоотводящей поверхности теплообменника S_т , м², из формулы [1]:

 

   (29)

 

где k_тпт – коэффициент теплопередачи от поверхности теплообменника в воздух, Вт/м²град (k_тпт = 150 Вт/м²град).[1]

 

 

 

Заключение

 

В курсовой работе был произведен расчет гидросистемы привода стрелы навесного одноковшового экскаватора. Была выбрана гидроаппаратура, насос, гидроцилиндр и гидробак с теплообменником.

Отклонение действительного  значения скорости от заданного превышает  ±10%. Отклонение действительного значения усилия от заданного превышает ±10%.

 

 

Список литературы

 

1. Галдин Н.С. «Расчет объемного гидропривода мобильных машин». Методические указания.-Омск, СибАДИ, 2003.-28с.

2. Галдин Н.С., Семенова И.А. «Задания на курсовую работу по гидроприводу». – Омск, СибАДИ, 2008.-56с.

3. Галдин Н.С., Кукин А.В. «Атлас гидравлических схем мобильных машин и оборудования». Учебное пособие. –Омск, СибАДИ, 2008.-90с.

4. Галдин Н.С. «Основы гидравлики и гидропривода». /Т.В.Алексеева, Н.С.Галдин, В.С.Щербаков.- Омск, СибАДИ, 2010.-144с.

5. Галдин Н.С. «Элементы объемных гидроприводов мобильных машин». Справочные материалы.- Омск, СибАДИ, 2008. -128с.