книги / Расчет гидросистемы управления рабочим органом транспортно-технологической машины

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Автомобили и технологические машины»

РАСЧЕТ ГИДРОСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Методические указания к выполнению курсового проекта

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2019

Составитель: д-р техн. наук, профессор кафедры АТМ К.Г. Пугин

УДК 621.22-043.61(076.5) Р24

Рецензент

канд. техн. наук, доцент И.М. Громов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Расчет гидросистемы управления рабочим органом Р24 транспортно-технологической машины : метод. указания к выполнению курсового проекта / сост. К.Г. Пугин. – Пермь: Изд-

во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. – 27 с.

Приведены теоретические и практические сведения по курсу «Гидравлические и пневматические системы транспортнотехнологических машин», позволяющие произвести расчет и выбор гидросистемы управления рабочим органом транспортных и дорожных машин.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по направлению 23.04.03 «Эксплуатация транспортно-технологиче- ских машин и комплексов».

УДК 621.22-043.61(076.5)

© ПНИПУ, 2019

2

1.ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

КВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект состоит из графической и расчетной частей. Расчетная часть включает в себя разработку гидросхемы, рас-

чет параметров основных аппаратов гидропривода (соотношения величин, требуемых при расчете, приведены в прил. 1) и подбор их по справочнику.

Графическая часть включает в себя два листа. На одном листе размещается гидросхема. Второй лист представляет собой сборочный чертеж одной гидромашины или одного гидроаппарата из используемых в разработанном гидроприводе (по согласованию с преподавателем).

Расчетная часть оформляется в печатном виде на листах формата А4 (прил. 4) и сдается студентом индивидуально с защитой основных расчетов и величин, полученных в результате выполнения курсового проекта.

Начальные условия являются общими для всех вариантов. Проектируемый гидропривод приводит в действие два рабочих органа машины. Один рабочий орган совершает возвратно-поступа- тельное движение, другой – вращательное (на выходе гидропривода установлены гидроцилиндр и гидромотор).

Условия и режим работы указаны в таблице вариантов заданий, приведенной в прил. 2. Гидроцилиндр и гидромотор могут работать одновременно.

При разработке гидросхемы необходимо обеспечить плавность хода в обоих направлениях движения груза и стрелы; предусмотреть безкавитационную работу гидроаппаратов и возможность остановки движения груза/стрелы в любой момент с фиксацией положения (трением между грузом и поверхностью, на которую он опирается, пренебречь).

После проведения расчетов параметров гидроаппаратов и гидроаппаратуры следует выбрать существующие модели из справочников.

4

2.ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРООБОРУДОВАНИЯ

Основными параметрами объемных гидроприводов являются номинальные давление, рабочий объем, частота вращения, расход жидкости, условный проход и вместимость.

Номинальным давлением Рном называют наибольшее избыточное давление, при котором устройство должно работать в течение установленного ресурса (срока службы) с сохранением параметров

впределах установленных норм.

Всоответствии с ГОСТ 12445—80 номинальное давление

(МПа) выбирают из следующего ряда: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250.

На практике пользуются еще двумя понятиями: максимальное и пиковое давления.

Максимальному давлению Рmax соответствует наибольшее рабочее давление, превышающее номинальное и допускаемое для периодической работы гидрооборудования.

Пиковому давлению соответствует максимальное давление, кратковременно возникающее при создании мгновенного сопротивления потоку и определяемое динамической характеристикой предохранительного устройства.

Герметичность гидрооборудования проверяют при максималь-

ном давлении не менее 1,25Рном, прочность – при давлении 1,5Рном. Для проверки запаса прочности гидрооборудование подвергают разрушающему давлению, которое в 3–5 раз превышает номинальное,

т.е. Рразр > 3Рном. Гидрооборудование, подвергнутое разрушающему давлению, к эксплуатации не допускается.

Номинальный рабочий объем qном (основной параметр объем-

ных насосов, насосов-моторов и гидромоторов) – расчетный рабочий объем, вычисленный без учета допусков, погрешностей формы и деформаций. Номинальные рабочие объемы (см3) выбирают из следующего ряда: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; (11,2); 12,5;

6

(14); 16; (18); 20; (22,4); 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (71); 80; (90); 100; (112); 125; (140); 160; (180); 200; (224); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900); 1000; (1120); 1250; (1400); 1600; (1800); 2000; (2240); 2500; (2800); 3200; (3600); 4000; (4500); 5000; (5600); 6300; (7100); 8000; (9000).

Цифры, указанные без скобок, относятся к основному ряду, а в скобках – к дополнительному. При выборе номинальных рабочих объемов основной ряд следует предпочитать дополнительному.

Отклонение действительных значений номинальных рабочих объемов от указанных не должно быть более +3 %.

Номинальной частотой вращения nном называют наибольшую частоту вращения, при которой гидромашина должна работать в течение установленного ресурса (срока службы) с сохранением параметров в пределах установленных норм. Значения номинальной частоты вращения (об/мин) гидромашин выбирают из следующего ряда

(ГОСТ 12446–80; СТ СЭВ 519-77): 0,6; 0,96; 1,50; 2,40; 3,78; 6,0; 9,6; 15,0; 24,0; 37,8; 60; 75; 96; 120; 150; 192; 240; 300; 378; 480; 600; 750; 960; 1200; 1500; 1920; 2400; 3000; 3780; 4800; 6000; 7500; 9600; 12 000; 15 000; 19 200; 24 000.

Для насосов с приводом от электродвигателей допускается применять значения номинальной частоты вращения соответствующих электродвигателей.

Номинальным расходом Qном гидролиний и гидроаппаратов называют расход рабочей жидкости с определенной вязкостью при установленном номинальном перепаде давления. В соответствии с ГОСТ 13825–80 номинальный расход (л/мин) выбирают из следующего ряда: 1, 1,6; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 15,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500.

Условным проходом называют округленный до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала гидравлического устройства или площади проходного сечения присоединяемого трубопровода. Условные проходы (мм) выбирают из ряда

7

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА

3.1. Порядок расчета

Расчет рекомендуется вести в следующей последовательности:

1.Произвести силовой расчет в соответствии с кинематической схемой.

2.Выбрать рабочее (номинальное) давление в гидросистеме.

3.Определить основные параметры и мощность гидродвигателей и насосов. Выбрать по каталогу.

4.Разработать структуру гидросхемы.

5.Произвести подбор гидроаппаратов по каталогу.

6.Произвести выбор рабочей жидкости.

7.Произвести расчет трубопроводов.

8.Произвести выбор фильтра.

9.Рассчитать общий КПД гидросистемы.

10.Определить требуемый объем бака для рабочей жидкости.

3.2. Выбор давления

Выбор давления проводят в соответствии с ГОСТ 12445–80. При выборе давления необходимо руководствоваться техническими характеристиками серийно выпускаемых гидромашин, которые предполагается использовать в проектируемом гидроприводе. Для гидропривода мощных машин и механизмов рекомендуются значения давления 20; 25 и 32 МПа; для гидроприводов вспомогательного оборудования 6,3 и 10 МПа. При увеличении давления при одной и той же мощности уменьшаются размеры гидролинии и устройств управления. Гидропривод делается более компактным. В то же время увеличение рабочего давления в системе требует высокой герметичности соединения.

9

3.3. Определение основных параметров и мощности гидродвигателей и насосов

Определение параметров гидроцилиндра

Выбор нормализованных гидравлических цилиндров осуществляется по следующим параметрам: величине хода поршня, номинальному давлению, внутреннему диаметру цилиндра, диаметру штока и расходу рабочей жидкости. Ход штока выбирают в соответствии с кинематической схемой.

Если рабочий ход осуществляется при подаче жидкости в поршневую полость, то внутренний диаметр (м) гидроцилиндра определяется из выражения

где F – усилие на штоке, Н; Р – давление в системе, Па; ηг – гидравлический КПД, ηг ≈ 1; ηм – механический КПД, ηм = 0,85…0,95; меньшее значение рекомендуется выбирать для давлений рабочей жидкости до 10 МПа.

По ГОСТ 12447–80 выбираем стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра Dст и уточняем необходимое давление в цилиндре (Па):

Если рабочий ход поршня совершается при подаче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра, диаметр (м) гидроцилиндра определяется по формуле

где D и dш – диаметры цилиндра и штока, м.

10