Обознач. на
схеме
|
Наименование и
краткая характеристика
|
Тип
|
Количество
|
СВ
|
Соединение
вращающееся; dy = 25 мм
|
КС-55713-1.83.500
|
1
|
Б
|
Бак масляный; V = 300 дм3
|
КС-55713-1.83.300-02
|
1
|
БК1
|
Блок клапанный;
dy = 20 мм; pном
= 20 МПа
|
БК 20-00.000
|
1
|
БК2
|
Блок клапанный;
dy = 12 мм; pном
= 16 МПа
|
КС-4572.84.600
|
1
|
ВН1, ВН2
|
Вентиль
запорный; dy
= 50 мм
|
КС-4572.83.330
|
2
|
ВН3
|
Вентиль; dy = 8 мм
|
КС-4572А.83.270
|
1
|
ВН4
|
Вентиль; dy = 8 мм
|
КС-4572А.83.270-01
|
1
|
ГТ1-ГТ8
|
Рукав; dy = 10 мм; pном
= 25 МПа
|
РВД
12-25,0-1650 ТУ 22-4756-80
|
8
|
ГТ9-ГТ14
|
Рукав; dy = 12 мм; pном
= 25 МПа
|
РВД 12-25,0´650 ТУ 22-4756-80
|
5
|
ГТ15-ГТ22
|
Рукав; dy = 25 мм; pном
= 25 МПа
|
РВД
25-25-580-4-У ТУ 22-5923-85
|
7
|
РН2-РН8
|
Рукав; dy = 32 мм; pном
= 1,6 МПа
|
32´43-1,6 ГОСТ 10362-76
|
6
|
РН9-РН13
|
Рукав; dy = 50 мм; pном
= 1,6 МПа
|
50´61,5-1,6 ГОСТ 10362-76
|
4
|
РН1
|
Рукав; dy = 25 мм; pном
= 1,6 МПа
|
25´35-1,6 ГОСТ 10362-76
|
1
|
ЗМ1-ЗМ5
|
Гидрозамок
односторонний; dy = 8 мм; pном
= 25 МПа
|
КС-4572А.84.380
|
5
|
КО
|
Клапан
обратный; dy = 16 мм; pном = 20 МПа
|
КС-4572.83.900
|
1
|
КП1
|
Клапан
предохранительный; dy = 16 мм; p = 10 - 32 МПа
|
У462.815.1У1 ТУ
22-3663-76
|
1
|
КТ1, КТ2
|
Клапан
тормозной; dy = 20 мм; pном = 25 МПа
|
КТ 20-00.000
|
2
|
КТ3
|
Клапан
тормозной; dy = 20 мм; pном = 25 МПа
|
КТ 20-00.000-03
|
1
|
КИ1, КИ2
|
Клапан «ИЛИ»;
dy = 6 мм
|
КИ 6.00.000
|
2
|
М1
|
Гидромотор; q =
56 см3/об; pном = 20 МПа
|
310.3.56.00
|
1
|
М2
|
Гидромотор; q =
31…112 см3/об; pном = 20 МПа
|
303.3.112.501
|
1
|
МН1
|
Манометр
|
МТП-60/4-1,6´4 ГОСТ 2405-88 (с демпфером)
|
1
|
МН2-МН3
|
Манометр
|
МТП-60/4-40´4 ГОСТ 2405-88 (с демпфером)
|
2
|
НА1
|
Насос; q = 56
см3/об; pном = 20 МПа
|
310.3.56.03
|
1
|
НА2
|
Насос; q = 112
см3/об; pном = 20 МПа
|
310.3.112.03
|
1
|
НР
|
Насос ручной; Q
= 0,05 л/дв. ход; pmax = 16 МПа
|
КС-35719-1.83.800
|
1
|
Р1
|
Гидрораспределитель;
dy = 12 мм; pном = 20 МПа
|
РМ12
|
1
|
Р2
|
Гидрораспределитель;
dy= 20 мм; pном = 25 МПа
|
ГРС
20-10.1-51.5-51-30.1
|
1
|
Р3
|
Гидрораспределитель;
dy = 20 мм; pном
= 25 МПа
|
ГРС
20-10.1-51.2-51.4-30.1
|
1
|
Р4, Р5
|
Гидрораспределитель;
dy = 8 мм; pном
= 25 МПа
|
ГР 2-3
|
2
|
Р6
|
Кран
двухходовой; dy = 20 мм; pном
= 20 МПа
|
КС-4572А.83.290
|
1
|
Р7
|
Кран затяжки
крюка
|
КС-4572А.84.350
|
1
|
Ф
|
Фильтр
линейный; m = 25 мкм
|
С 270.2.250.16.
0,45
|
1
|
Ц1-Ц4
|
Гидроцилиндр; Æ125´ Æ100´580; pном
= 16 МПа
|
КС-55713-2.31.200
|
4
|
Ц5-Ц8
|
Гидроцилиндр; Æ63´ Æ40´1680; pном
= 16 МПа
|
КС-55713-2.31.300
|
3
|
Ц9
|
Гидроцилиндр; Æ125´ Æ100´6000; pном
= 20 МПа
|
КС-55715.63.800-01
|
1
|
Ц10
|
Гидроцилиндр; Æ100´Æ80´6000; pном
= 20 МПа
|
КС-55715.63.900-01
|
1
|
Ц11
|
Гидроцилиндр; Æ200´Æ160´2275; pном
= 24 МПа
|
КС-55713-3.63.400-01
|
1
|
Ц12
|
Размыкатель
тормоза; Æ25 мм; pном
= 16 МПа
|
КС-3577.28.200
|
1
|
Ц13-Ц16
|
Размыкатель; Æ25,5´20; рном = 24 МПа
|
КС-4572А.26.360
|
3
|
Ц17
|
Гидротолкатель;
Æ40,5´35; pном = 16 МПа
|
КС-4572А.56.300
|
1
|
3. Проектирование и расчет объемного гидропривода
.1 Выбор рабочей жидкости и величины рабочего
давления
Рабочая жидкость в гидроприводе выполняет
функции рабочего тела (передача энергии), смазки трущихся деталей, охлаждение
узлов, защиты деталей от коррозии и удаления продуктов износа из зон трения.
Современные рабочие жидкости должны
удовлетворять следующим требованиям:
1. обладать хорошими смазывающими
свойствами, сравнительно небольшой вязкостью;
2. иметь минимальную зависимость
вязкости от температуры и давления;
3. иметь высокий объемный модуль
упругости;
. предохранять от коррозии
металлические детали и быть неагрессивными к резиновым уплотнениям;
. не поглощать и не выделять газов;
. иметь высокую температуру вспышки
и низкую температуру застывания;
. обладать высокими значениями
коэффициентов теплопроводности и удельной теплоемкости;
. иметь высокую химическую
стойкость, обладать стабильностью
свойств при хранении и эксплуатации;
. сама жидкость и продукты ее
горения не должны быть токсичны.
Применяемые в СДМ рабочие жидкости имеют нефтяную или
синтетическую основу. Для улучшения комплекса свойств в рабочие жидкости
добавляются присадки. Выбираем рабочую жидкость - ВМГЗ для зимнего времени и
МГЕ-46В для летнего времени. Рабочее давление 24 МПа по ГОСТ 12445-80, на это
давление настроен гидрораспредилитель - регулятор по ГОСТ 12445-80.т. к. кран
эксплуатируется в летнее и зимнее время года. Рабочий режим масла при
температурах от -40 °С до +35 °С, но так как летом температура масла доходит до
80 °С и выше, включается теплообменник и масло не теряет своих свойств.
3.2 Расчет основных параметров и выбор
гидродвигателя
Эффективный перепад давления на гидродвигателе:
где pвх - давление на входе в гидродвигатель с учетом потерь в
гидролиниях и гидроаппаратах, МПа.
pвых -
давление на выходе изгидродвигателя, МПа.
Давление на входе в гидродвигатель с учётом потерь в гидролиниях и
гидроаппаратах:
где pн - максимальное давление насоса
ηг = 0,75 - 0,85 -
гидравлический КПД системы трубопроводов и аппаратов.
Давление на выходе из гидродвигателя:
- для открытой гидравлической системы.
Диаметр поршня гидроцилиндра при работе поршневой полостью
При вылете стрелы на 6 м. усилие на штоке составляет:
,
где - усилие на штоке, Н;
- гидромеханический КПД гидроцилиндра ().
Принимаем гидроцилиндр: ; ;; [2, т. 2.11, с. 49].
Проверка усилия на втягивание штока:
Уточняем эффективный перепад давления
Расход, необходимый для обеспечения гидроцилиндру заданной
скорости штока:
,
где - эффективная площадь поршня
гидроцилиндра, ;
- объемный КПД гидроцилиндра ().
Переведем в л/мин:
3.3 Подбор трубопроводов
Принимаем внутренние диаметры трубопроводов по ГОСТ 16516-80 [1,
т. 1.3, с. 12]:
напорный ;
всасывающий ;
сливной ;
Уточняем скорость потока жидкости в каждом трубопроводе:
- расход в гидросистеме (при небольших утечках может быть принят
равным расходу гидродвигателя - гидроцилиндра
При проектировании гидропривода применяемое гидрооборудование
обычно не рассчитывается, а выбирается из серийно выпускаемого оборудования по
номинальному давлению, расходу жидкости и условному проходу.
Принимаем гидрораспределитель типа РМ-20 [1, т. 2.15, с. 52]:
Условный проход, мм: 20 мм
Давление, МПа:
номинальное 25
максимальное 32
Расход, л/мин:
номинальный 125
максимальный 180
Потери давления при рабочей позиции при номинальном расходе, МПа:
не более 1,2
Давление в сливной гидролинии, МПа: 2,5
Способ управления: ручное
Принимаем тормозной гидроклапан типа КТ-20
Условный проход, мм: 20 мм
Давление, МПа:
номинальное 25
максимальное 32
Расход, л/мин:
номинальный 125
максимальный 180
Выбираем фильтр 1.1.32 - 25
Условный проход, мм: 32
Расход номинальный, л/мин 100
Тонкость фильтрации, мкм 25
Давление номинальное, МПа 0,63
Давление открытия переливного клапана, МПа 0,35
Определяем вместимость гидробака
,
где - суммарная минутная подача насосов, л.
Принимаем гидробак вместимостью 100 л.
.5 Расчет гидравлических
потерь в магистралях
Расчет гидравлических потерь необходим для уточнения
необходимого давления, развиваемого насосом, определения КПД гидропривода и
уточнения типоразмера гидродвигателя. Гидросистема считается оптимально спроектированной,
если потери давления не превышают 6% от номинального давления в гидросистеме
для машин обычного климатического исполнения. Для машин северного исполнения
потери давления в зимнее время не должны превышать 12%, а в период разогрева -
20%.
Потери давления в гидросистеме зависят от
длины, диаметра и формы трубопроводов, скорости течения и вязкости рабочей
жидкости и применяемого гидрооборудования, поэтому для начала ориентировочно
определим длины участков трубопровода нашего контура.
Рисунок 2. Схема магистралей, вид сбоку
Рисунок 3. Схема магистралей, вид спереди.
Принимаем длины магистралей:
всасывающая lвс = 1,2 м
напорная lн = 15 м
сливная lсл = 5,3 м
Рисунок 4. Трубопроводы
Гидравлические потери рассчитываются
отдельно для всасывающего, напорного и сливного трубопроводов.
.5.1 Расчет потерь в
напорной и сливной магистрали
Общая величина потерь давления в напорной и сливной магистрали при заданной температуре t:
Потери давления в напорной магистрали определяются как сумма потерь давления по
длине , потерь давления на местных
сопротивлениях и потерь давления в гидрооборудовании:
Потери давления на прямолинейных (или близких к прямолинейным)
участках трубопроводов определяются по формуле Дарси-Вейсбаха,
Па:
где n - количество участков напорного
трубопровода с различными диаметрами (принимаем n=1); λ - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; ρ
- плотность рабочей жидкости,
кг/м3; l - длина напорного трубопровода, м; d - диаметр напорного трубопровода, м; Vж - скорость рабочей жидкости в трубопроводе, м/с.
Плотность рабочей жидкости определяется с учетом температуры по графику или рассчитывается
по формуле:
- плотность рабочей жидкости при 20 , кг/м3 (таблица 1.1 [1]).
- для ВМГЗ (зимнее масло);
- МГЕ-46В (летнее масло);
- температурный коэффициент расширения;
Значение λ зависит
от режима течения жидкости в трубопроводе, определяемого числом Рейнольдса Re и материалом трубопровода.
Коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости ν
при заданной температуре t выбирается по графику (рис. 1.2 [1]).
Значение Re для течения
жидкости со скоростью рабочей жидкости вязкостью по трубопроводу круглого сечения
диаметром d определяется по формуле:
При ламинарном режиме (Re2200…2320):
;
Для резиновых шлангов и рукавов высокого давления коэффициент
трения жидкости рассчитывается по формуле:
Местные потери напора возникают при изменении скорости потока жидкости и (или) его
направления, Па:
,
где m - количество местных сопротивлений;
- коэффициенту j-го местного
сопротивления;
- поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости
на местные потери (берется из зависимости ) (рис. 1.3 [1]).
Расчет гидравлических потерь в сливной магистрали производится аналогично расчету потерь
напора в напорной магистрали при значениях скорости потока жидкости и диаметре
трубопровода, соответствующих сливной магистрали.
Коэффициент местных сопротивлений определяется в зависимости от вида местных сопротивлений.
Местные сопротивления:
Потери давления в гидроаппаратах и вспомогательном
гидрооборудовании (гидрораспределителях, дросселях,
фильтрах, маслоохладителе и др.) определяются по техническим характеристикам
оборудования. Ввиду отсутствия данных о влиянии температуры рабочей жидкости на
значения потерь давления и расхода в гидрооборудовании, принимаем эти потери
постоянными.
Значения коэффициента местного сопротивления и число местных
сопротивлений на различных участках трубопровода
Таблица 5
Вид местного
сопротивления
|
ξ
|
Количество
местных сопротивлений на магтстралях
|
|
|
напорной
|
сливной
|
всасывающей
|
Штуцер,
переходник
|
0,15
|
18
|
8
|
2
|
Угольник с
резким поворотом на 90º
|
2,0
|
6
|
3
|
-
|
Угольник с
плавным поворотом на 90° (РВД)
|
0,15 - 0,20
|
5
|
3
|
1
|
Тройник
прямоугольный с встречным соединением потоков
|
2,0-2,5
|
-
|
-
|
-
|
Тройник прямоугольный
с соединением потоков под углом 90°
|
0,5 - 0,6
|
4
|
3
|
-
|
Тройник
прямоугольный с разделением потоков
|
0,9-1,5
|
-
|
-
|
-
|
Предохранительный
клапан
|
2-3
|
1
|
1
|
-
|
Обратный
клапан, быстроразъемное (самозапирающееся) устройство
|
3-4
|
1
|
-
|
-
|
Внезапное
расширение трубопровода
|
0,8 - 1,0
|
1
|
1
|
1
|
Внезапное
сужение трубопровода
|
0,5 - 0,7
|
1
|
1
|
1
|
Таблица 6 (расчет потерь давления в
напорной магистрали)
Параметр
|
Температура
рабочей жидкости t, ºС.
|
|
-40
|
-20
|
0
|
+20
|
+40
|
+60
|
+80
|
Масло
|
Для зимнего
сорта ВМГЗ
|
ν, сСт
|
0,0013
|
0,0002
|
0,00007
|
0,000029
|
0,00005
|
0,00009
|
0,000006
|
ρ, кг/м3
|
912
|
896
|
880
|
865
|
850
|
835
|
822
|
|
Напорный
трубопровод
|
Re
|
31,346
|
203,75
|
582,1429
|
1405,172
|
2716,667
|
4527,778
|
6791,66
|
λ
|
2,233
|
0,3435
|
0,1202
|
0,0498
|
0,0257
|
0,015
|
0,010
|
b
|
25
|
3,5
|
1,8
|
1,6
|
1
|
1
|
1
|
Δpн, МПа
|
1,190
|
0,179
|
0,0618
|
0,025
|
0,0128
|
0,0075
|
0,0049
|
Δpм, МПа
|
0,746
|
0,102
|
0,0518
|
0,045
|
0,0278
|
0,027
|
0,0269
|
Δpго, МПа
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
Δp, МПа
|
3,237
|
1,5826
|
1,4137
|
1,3705
|
1,3406
|
1,334
|
1,331
|
Масло
|
Для летнего
сорта МГЕ 46-В
|
ν, сСт
|
-
|
0,01
|
0,001
|
0,00018
|
0,00005
|
0,000023
|
0,000012
|
ρ, кг/м3
|
-
|
922
|
905
|
890
|
874
|
860
|
845
|
|
Напорный
трубопровод
|
Re
|
-
|
4,075
|
40,75
|
226,3889
|
815
|
1771,739
|
3395,833
|
λ
|
-
|
17,177
|
1,717
|
0,3092
|
0,085
|
0,039
|
0,0206
|
b
|
-
|
165
|
18
|
3,5
|
1,1
|
1
|
1
|
Δpн, МПа
|
-
|
9,257
|
0,908
|
0,160
|
0,043
|
0,0198
|
0,0101
|
Δpм, МПа
|
-
|
4,981
|
0,533
|
0,1020
|
0,0314
|
0,0281
|
0,0276
|
Δpго, МПа
|
-
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
Δp, МПа
|
-
|
15,539
|
2,742
|
1,562
|
1,375
|
1,348
|
1,337
|
Таблица 7 (расчет потерь давления в сливной магистрали)
Параметр
|
Температура
рабочей жидкости t, ºС.
|
|
-40
|
-20
|
0
|
+20
|
+40
|
+60
|
+80
|
Масло
|
Для зимнего
сорта ВМГЗ
|
ν, сСт
|
0,0013
|
0,0002
|
0,00007
|
0,000029
|
0,000015
|
0,000009
|
0,000006
|
ρ, кг/м3
|
912
|
896
|
880
|
865
|
850
|
835
|
822
|
|
сливной
трубопровод
|
Re
|
24,492
|
159,2
|
454,857
|
1097,931
|
2122,667
|
3537,778
|
5306,667
|
λ
|
2,858
|
0,4396
|
0,1538
|
0,0637
|
0,0329
|
0,0197
|
0,0131
|
b
|
32
|
5
|
1,7
|
1,3
|
1,1
|
1
|
1
|
Δpс, МПа
|
0,2137
|
0,0323
|
0,0045
|
0,0022
|
0,0013
|
0,0008
|
Δpго, МПа
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
Δpм, МПа
|
0,1798
|
0,0276
|
0,0092
|
0,0069
|
0,0057
|
0,0051
|
0,0050
|
Δp, МПа
|
1,693
|
1,359
|
1,3203
|
1,311
|
1,308
|
1,306
|
1,305
|
Масло
|
Для летнего
сорта МГЕ 46-В
|
ν, сСт
|
|
0,01
|
0,001
|
0,00018
|
0,00005
|
0,000023
|
0,000012
|
ρ, кг/м3
|
|
922
|
905
|
890
|
874
|
860
|
845
|
|
сливной
трубопровод
|
Re
|
|
3,184
|
31,84
|
176,8889
|
636,8
|
1384,348
|
2653,333
|
λ
|
|
21,984
|
2,198
|
0,395
|
0,1099
|
0,0505
|
0,026
|
b
|
|
200
|
22
|
4,5
|
1,4
|
1,1
|
1
|
Δpс, МПа
|
|
1,6618
|
0,1631
|
0,0288
|
0,0078
|
0,0035
|
0,0018
|
Δpго, МПа
|
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
Δpм, МПа
|
|
1,1364
|
0,1227
|
0,0246
|
0,0075
|
0,0058
|
0,0052
|
Δp, МПа
|
|
4,0983
|
1,585
|
1,3535
|
1,3154
|
1,3093
|
1,3070
|
Таблица 8 Расчет суммарных потерь давления в гидросистеме
Параметры
|
Тепература
рабочей жидкости, °C
|
|
-40
|
-20
|
0
|
+20
|
+40
|
+60
|
+80
|
Масло
|
Для зимнего
сорта ВМГЗ
|
Δpс+
Δpн
|
4,9306
|
2,9425
|
2,7340
|
2,6819
|
2,6486
|
2,6413
|
2,6378
|
|
Для летнего
сорта МГЕ 46-В
|
Δpс+
Δpн
|
-
|
19,6376
|
4,3279
|
2,9164
|
2,6907
|
2,6574
|
2,6448
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5.2
Расчет гидравлических потерь во всасывающей магистрали
Производится для определения минимальной температуры
бескавитационной работы насоса. Расчет давления в конце всасывающего
трубопровода , производится по уравнению Бернулли, Па:
где - атмосферное давление ( = 760 мм рт. ст. = 101325 Па); - плотность рабочей жидкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
h - высота всасывания, м; - скорость потока рабочей жидкости в
трубопроводе, м/с; - суммарный коэффициент местных
сопротивлений; b - поправочный коэффициент, учитывающий
влияние вязкости жидкости на местные потери (берется из зависимости ); - коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода; l - длина всасывающего трубопровода, м; d - диаметр всасывающего трубопровода, м.
В формуле выбирается знак плюс, когда гидробак расположен выше
всасывающей линии насоса, и минус для гидробака, расположенного ниже линии
всасывания. Для изучения влияния высоты, всасывания h на работу насоса расчет производится для высот всасывания 0,5 м
выше осевой линии насоса и 0,5 м ниже.
Результаты расчета заносятся в таблицу, по которой строится график
(t). На
этом графике проводят горизонтальную линию, соответствующую давлению
бескавитационной работы насосов: =0,08 МПа для аксиально-поршневых насосов. Пересечение этой линии
с кривой (t)
определяет минимальную температуру бескавитационной работы на летнем и зимнем
масле.
Расчет потерь давления во всасывающей магистрали.
Таблица 9
Параметр
|
Температура
рабочей жидкости t, ºС.
|
|
-40
|
-20
|
0
|
+20
|
+40
|
+60
|
+80
|
Масло
|
Для зимнего
сорта ВМГЗ
|
ν, сСт
|
0,0013
|
0,0002
|
0,00007
|
0,000029
|
0,000015
|
0,000009
|
0,000006
|
ρ, кг/м3
|
912
|
896
|
880
|
865
|
850
|
835
|
822
|
|
всасывающая
линия
|
Re
|
15,384
|
100
|
285,714
|
689,655
|
1333,333
|
2222,222
|
3333,333
|
λ
|
4,55
|
0,7
|
0,245
|
0,1015
|
0,0525
|
0,0315
|
0,021
|
b
|
60
|
8
|
2,8
|
1,9
|
1,1
|
1
|
1
|
рв,
Мпа
|
-0,5 м
|
0,0830
|
0,0946
|
0,0960
|
0,0964
|
0,0966
|
0,0967
|
0,0968
|
|
+0,5 м
|
0,0920
|
0,1034
|
0,1046
|
0,1049
|
0,1049
|
0,1049
|
0,1050
|
Масло
|
Для летнего
сорта МГЕ 46-В
|
ν, сСт
|
-
|
0,01
|
0,001
|
0,00018
|
0,00005
|
0,000023
|
0,000012
|
ρ, кг/м3
|
-
|
922
|
905
|
890
|
874
|
860
|
845
|
|
всасывающая
линия
|
Re
|
-
|
2
|
20
|
111,111
|
400
|
869,565
|
1666,667
|
λ
|
-
|
35
|
3,5
|
0,63
|
0,175
|
0,0805
|
0,042
|
b
|
-
|
300
|
30
|
7
|
1,8
|
1,1
|
1
|
рв,
Мпа
|
-0,5 м
|
-
|
0,0068
|
0,0877
|
0,0949
|
0,0962
|
0,0965
|
0,0967
|
|
+0,5 м
|
-
|
0,0159
|
0,0966
|
0,1036
|
0,1048
|
0,1049
|
0,1051
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5. График зависимости зимнего масла ВМГЗ
Рисунок 6. График зависимости летнего масла МГЕ 46-В
Вывод: Минимальная температура бескавитационной работы насоса
на масле МГЕ 46-В, когда гидробак расположен выше всасывающей линии насоса,
равна t=-6
°C.
Минимальная температура бескавитационной работы насоса на
масле МГЕ 46-В, когда гидробак расположен ниже всасывающей линии насоса, равна t=-4 С0.
3.6
Расчет основных параметров и выбор насоса
Основными параметрами насоса являются номинальное давление pн и номинальный расход Qн.
Рабочее давление насоса определяется при установившемся
режиме работы гидродвигателя и при температуре рабочей жидкости +40 С0:
;
где - эффективный перепад давления на
гидродвигателе, = 16 МПа; - суммарные потери давления в напорной и сливной магистралях, = 2,6907 МПа;
Требуемая производительность насоса определяется с учетом
утечек в гидрооборудовании:
;
где - расход, необходимый для обеспечения
заданной скорости движения гидродвигателя,= 48 л/мин; - утечки в магистралях и
гидрооборудовании (в распределителе), =0,03 л/мин.
Наружные утечки в магистралях и гидрооборудовании не
учитываются.
По номинальному давлению pн выбирается тип насоса.
Номинальное давление насоса должно быть несколько большим или равным pн. Типоразмер насоса
(рабочий объем qн) и скорость вращения его вала пн определяется из
условия обеспечения требуемого расхода Qн.
Для данного гидрооборудования выбираем
аксиально - поршневой нерегулируемый гидронасос 310.28
рабочий объем, см3: 28
давление на выходе, Мпа: номинальное 20
Давление на входе, МПа: минимальное 0,08
Частота вращения, об/мин:
минимальная 400
номинальная 1920
максимальная 3000
Расход номинальный, л/мин: 51
Номинальная мощность, кВт: 18,5
КПД объемный: 0,95
КПД полный: 0,91
Масса, кг: 9
3.7
Расчет КПД гидропривода
Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет оценить
эффективность спроектированной гидросхемы. Для оптимально спроектированной
гидросистемы общий (полный) КПД должен находиться в пределах = 0,65…0,75.
Общий КПД гидропривода может быть определен как отношение полезной
мощности (снимаемой с рабочего органа ) к мощности, потребляемой насосом :
;
Полезная мощность, в зависимости от характера движения
гидродвигателя, определяется для возратно-поступательного движения
(гидроцилиндра), Вт:
;
где P - усилие на штоке,;
V - скорость движения штока,
Малый КПД связан с малой скоростью
движения штока, что оптимально для данной ситуации.
Для исследования влияния температуры рабочей жидкости на КПД
гидропривода и определения температурных пределов его использования на
различных сортах масла целесообразно рассчитывать общий КПД гидропривода как
произведение гидравлического , механического и объемного КПД. Произведение гидравлического и
механического КПД представляет собой гидромеханический КПД :
;
Гидромеханический КПД гидропривода при заданной температуре t определяется:
;
где - номинальное давление в гидросистеме, =24.106 Па; - суммарные потери давления в напорной и
сливной магистрали при данной температуре, МПа; -
соответственно гидромеханический КПД насоса и гидродвигателя (= 0,96; = 0,97).
При температуре гидромеханический КПД равен:
Для зимнего сорта масла ВМГЗ
Для летнего сорта масла МГЕ 46-В:
Объемный КПД гидроцилиндра принимается 1.
Объемные КПД гидронасоса рассчитывается по формуле:
где - кинематическая вязкость рабочей
жидкости при температуре t, сСт.
При температуре объемные КПД гидронасоса равен:
для зимнего сорта масла ВМГЗ:
для летнего сорта масла МГЕ 46-В:
Для гидрораспределителей при известных значениях внутренних утечек
при номинальном давлении расчет объемного КПД производится по зависимости:
где Qyp - величина внутренних утечек в
гидрораспределителе при номинальном давлении, м3/с, но
так как нам не известны внутренние утечки в гидрораспределителе при номинальном
давлении, то принимаем
Объемный КПД гидропривода рассчитывается из выражения:
где , , - соответственно объемный КПД насоса,
распределителя и гидродвигателя (гидроцилиндра).
для зимнего сорта масла ВМГЗ:
для летнего сорта масла МГЕ 46-В:
В итоге получаем полный КПД гидропривода:
для зимнего сорта масла ВМГЗ:
для летнего сорта масла МГЕ 46-В:
По такой же методике вычисляем КПД гидропривода при температуре
рабочей жидкости .
Таблица 10 - данные для расчета КПД гидропривода
Параметры
|
Температура
рабочей жидкости
|
|
-40
|
-20
|
0
|
20
|
40
|
60
|
80
|
Масло
|
Для зимнего
сорта масла ВМГЗ
|
130020070291596
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7390,8170,8250,8270,8280,8280,828
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9980,9920,9780,9480,90,8330,75
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7390,8100,8070,7840,7450,6900,621
|
Для летнего
сорта масла МГЕ 46-В
|
-100001000180502312
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,1690,7630,8180,8260,8280,828
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,9990,9980,9910,970,9340,875
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 7 Зависимость общего КПД гидропривода от температуры
рабочей жидкости, соответственно для ВМГЗ, МГЕ 46-В
6.8 Тепловой расчет гидропривода
Выполняется для проверки теплового режима
работы гидропривода, уточнения объема гидробака и определения необходимости
установки теплообменников.
При эксплуатации гидросистемы вследствие наличия
механического и гидравлического трения (особенно при дросселировании на кромках
золотников, дросселей, предохранительных и других клапанов) происходит нагрев
рабочей жидкости. При этом увеличиваются внутренние утечки, и уменьшается
объемный и общий КПД гидропривода.
Количество теплоты, выделяемой в
гидроприводе в единицу времени, Вт:
где - общий КПД гидропривода, = 0,38; NH - мощность, потребляемая насосом, NH = 18,5.103 Вт; - коэффициент продолжительности работы
под нагрузкой; - коэффициент использования номинального
давления.
При расчете гидропривода автокрана используют тяжелый режим
работы, тогда коэффициенты равны: = 0,6; = 0,7 (2, табл. 1.10, с 30).
;
Количество отводимого тепла в единицу времени, Вт:
;
где k - коэффициент теплопередачи от масла
воздуху через металлические детали гидрооборудования (при свободной циркуляции
воздуха у самоходных машин k = 10, (2, табл. 1.11, с 31).
F - суммарная площадь теплоизлучающих поверхностей, м2;
t - температура рабочей жидкости, °С;
t0 -
температура окружающего воздуха, °С.
Суммарная площадь теплоизолирующих поверхностей включает в себя площадь бака , площадь теплоизолирующих поверхностей
оборудования гидропривода и площадь теплообменника .
Ориентировочная площадь гидробака в форме параллелепипеда определяется:
.
При установившемся режиме работы количество тепла, выделяемого в
гидроприводе, равно количеству отводимого тепла:
Максимальная установившаяся температура гидропривода:
°С
где tomax - максимальная температура окружающего
воздуха, °С.
Максимальная установившаяся температура гидропривода:
, значит, в гидроприводе теплообменник не устанавливается.
Заключение
В данной курсовой работе была спроектирована гидравлическая
система подъёма (опускания) стрелы крана КС-55713-1, гидравлический контур
механизма стрелового. Был подобран гидродвигатель подъёма (опускания) стрелы
крана, оборудование и произведён тепловой расчёт.
Список источников
гидродвигатель кран стрела давление
1.
Тюремнов И.С., Чабуткин Е.К. «Проектирование и расчёт гидравлических приводов
строительных, дорожных, подъёмно-транспортных и коммунальных машин». Учебное
пособие. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004 - 48 с.
.
Тюремнов И.С. Гидравлический привод строительных, дорожных,
подъемно-транспортных и коммунальных машин. Часть 2. Подбор гидрооборудования и
расчет: учебное пособие. - Ярославль: Издательство ЯГТУ, 2009. - 63 с. (№2823).
.
Тюремнов И.С. Гидравлический привод строительных, дорожных,
подъемно-транспортных и коммунальных машин. Часть 1. Общие сведения: учебное
пособие. - Ярославль: Издательство ЯГТУ, 2008. - 68 с. (№2767).