Цель и задачи работы по расчету параметров

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 11Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с положениями Технического регламента таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» гид­ропривод и его элементы не вошли в перечень продукции, подле­жащей обязательному сертифицированию или декларированию. Из этого следует, что вся номенклатура элементов гидропривода подлежит добровольной сертификации. Кроме этого Решением Комиссии Таможенного союза от 18.10.2011 № 823 утвержден Перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011). Этот перечень включает следующие основные документы:

На основании этих стандартов к  параметрам сертификации могут быть отнесены следующие показатели качества гидравлических насосов и моторов:

- внешний вид;

- герметичность стыков корпуса гидромашин;

- наличие утечек по валу гидромашин;

- шумовые и вибрационные характеристики;

- номинальное и максимальное давление (перепад давлений), МПа;

- рабочий объем, см³/об;

- номинальное и максимальное число оборотов вала, с^-1;

- расход рабочей жидкости, м³/с (л/мин), как производной (расчетной) величины.

Наряду с лабораторными методами (стендовые экспериментальные исследования в специализированных испытательных сертификационных лабораториях) определения этих параметров существует расчетный метод по известным нагрузкам на приводных валах и параметрам дорожной машины. Кроме этого, все расчеты проводятся в соответствии с требованиями нормативной документации (ГОСТ), технических условий и рекомендаций, которые проверяются при проведении сертификационных испытаний элементов гидросистем.

Аналитический метод позволяет произвести расчет элементов гидросистемы дорожной машины и с большой степенью точности определить основные параметры гидроэлементов и произвести их выбор для конкретной гидросхемы. Актуальность расчетного метода определения параметров гидросистемы обусловлена почти 100%- ным применением гидропривода на дорожных машинах и необходимостью оперативного достендового определения параметров гидроэлементов и проведения экспресс-анализа их состояния и соответствия требованиям безопасности в соответствии с ГОСТ Р 52543-2006. Гидроприводы объемные. Требования безопасности, являющимся основным документом регламентирующим требования безопасности к гидравлическим приводам, гидросистемам и входящим в их состав гидроагрегатов, устанавливаемых на дорожно-строительных машинах. 

Стандарт дает следующие термины и определения, знание которых необходимо при выполнении расчетной работы:

Объемный гидропривод (гидропривод) – привод в состав которого входит гидравлический механизм, где рабочая среда находится под давлением, с одним или более объемными гидродвигателями.

Гидросистема - совокупность гидросистем, входящих в состав объемного гидропривода.

Гидроустройство – техническое устройство, предназначенное для выполнения определенной самостоятельной функуции в объемном гидроприводе посредством взаимодействия с рабочей средой.

Гидроаппарат – гидроустройство, предназначенное для управления потоком рабочей среды.

Гидролиния – гидроустройство, предназначенное для движения рабочей среды или передачи давления от одного гидроустройства к другому.

Объемный насос – насос, в котором жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

Объемный гидродвигатель – объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию выходного звена.

Гидроцилиндр – объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена.

Гидромотор – объемный гидродвигатель с неограниченным вращательным движением выходного звена.

Гидроклапан – гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются при взаимодействии с потоком рабочей среды, проходящей через гидроаппарат.

Гидроаккумулятор – гидроемкость, предназначенная для аккумулирования и возврата энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением.

Предохранительный клапан – напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения объемного гидропривода от давления, превышающего установленное.

Напорная гидролиния - гидролиния, по которой рабочая среда под давлением движется от насоса, гидроаккумулятора или гидромагистрали к объемному гидродвигателю и другим гидроустройствам.

Сливная гидролиния – гидролиния, по которой рабочая жидкость движется в гидробак от объемного гидродвигателя или гидроаппарата.

Дренажная линия – гидролиния, по которой отводятся утечки рабочей жидкости.

Рабочая жидкость – рабочая среда, при помощи которой гидравлическая энергия передается от ее источника к потребителю.

Утечки – непроизводительные потери расхода рабочей жидкости в гидроустройстве.

Номинальное давление – наибольшее установленное значение давления рабочей жидкости, при котором гидроустройство должно работать в течение установленного срока с сохранением параметров в пределах заданных норм.

Максимальное давление - наибольшее допустимое давление рабочей жидкости во внутренних полостях гидроустройства, при котором производится работа в течение определенного отрезка времени.

ГИДРОАГРЕГАТОВ

Цель работы

Изучить методы расчета и определения основных параметров элементов гидропривода расчетным методом, подлежащих проверке при обязательной сертификации. Приобретение навыков подбора основных гидроагрегатов гидросистем. Оценить работоспособность гидросистемы по характеристикам и рассчитанным параметрам выбранных гидроагрегатов дорожного машины.  Изучить правила составления гидравлических схем. Изучить порядок определения мощностных, силовых и скоростных характеристик гидроагрегатов. Определение зависимости основных параметров гидросистемы от давления и вязкости рабочей жидкости.

Закрепить знания конструкции элементов гидропривода и их основных характеристик.

Задачи работы

1. Изучение терминов и определений в соответствии с ГОСТ Р 52543-2006. Гидроприводы объемные. Требования безопасности.

2. Закрепление знаний по условным графическим изображениям гидроагрегатов.

3. Приобретение навыков по чтению гидравлических схем.

4. Приобретение знаний по основным методам сертификации элементов гидросистем.

5. Ознакомление с основными теоретическими методами определения параметров гидросистем.

6. Изучение методов расчета гидросистем.

7. Расчет и подбор гидроагрегатов.

8. Оценка работоспособности гидросистемы с выбранными гидроагрегатами.

ДОРОЖНОЙ МАШИНЫ

Гидросхемах

С целью однозначного трактования гидравлических схем рядом стандартов Госстандарта России даются правила изображения элементов гидропривода в гидросхемах. В табл.2.1 приведены условные графические изображения основных гидроэлементов на основании ГОСТ 2.782-68 ЕСКД. Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические., ГОСТ 2.780-68 ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы гидравлических и пневматических сетей., ГОСТ2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие технические требования к выполнению., ГОСТ 2.781-68 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппаратура распределительная и регулирующая гидравлическая и пневматическая.

    Таблица 2.1

Условные графические изображения гидроэлементов

Производительности насосов

Расчет гидросистемы выполняют в два этапа. В предварительном (упрощенном) этапе расчета определяют мощность привода, производительность насосов, основные параметры гидродвигателей. Цель первого этапа заключается в проверке и уточнении выбранных параметров гидропривода. Предварительный расчет показывает, есть ли необходимость в изменении первоначально выбранных параметров: номинального давления и скорости гидродвигателей.

Полный расчет гидросистемы включает в себя расчет и выбор насосов, распределителей, гидродвигателей, фильтров, трубопроводов, а также расчет потерь давления в гидросистеме, КПД гидропривода, объема масляного бака и тепловой расчет гидросистемы.

Мощность привода насоса определяется исходя из следующих условий.

Полезная мощность на штоке гидроцилиндра равна:

			, кВт,	(2.1)
	где Т	- усилие на штоке гидроцилиндра, кгс;
	V	- скорость перемещения штока, м/с;
		- общий КПД гидроцилиндра.

Полезная мощность на валу гидромотора или моментного гидроцилиндра определяется по формуле

		, кВт,	(2.2)
где М		- крутящий момент на валу гидромотора, кгс м
		- угловая скорость вала, рад./с;
		- общий КПД гидромотора;
n		- число оборотов вала, об/мин.

Если в гидросистеме машины несколько гидроцилиндров и гидромоторов, то полезную мощность находят по сумме мощностей наибольшего количества одновременно работающих гидродвигателей. В этом случае полезная мощность может быть определена по формуле

кВт.

(2.3)

При расчете мощности насоса, приводящего эти гидродвигатели в действие, необходимо учитывать потери давления и расхода рабочей жидкости в гидросистеме через коэффициенты запаса по скорости и усилию:

кВт,

(2.4)

где К	- коэффициент запаса по усилию, равен 1,1-1,2;
К	- коэффициент запаса по скорости, равен 1,1-1,3.

По определенной мощности вычисляется расход насоса

через Р_ном:

			, л/мин,	(2.5)
	где Рном	-номинальное давление в гидросистеме, кгс/см .

или

Расход насоса можно также определить через параметры гидромотора следующим соотношением:

, л/мин

(2.6)

где	- частота вращения вала гидромотора, об/мин;
	- рабочий объем гидромотора, равен 0,5 , см ;
	- объемный КПД соответственно гидромотора и насоса.

Далее определяется номинальное число оборотов вала

насоса:

, об/мин,

(2.7)

где Z	- число насосов;
	- рабочий объем насоса, см /об;
	- объемный КПД насоса.

Выбор гидрораспределителей

Выбор типа и марки распределителя осуществляется по номинальному давлению, производительности насосов и количеству гидродвигателей. Общей рекомендацией является следующее: для гидроприводов, работающих в легком и среднем режимах, обычно выбирают моноблочные распределители, а для тежелого и весьма тяжелого режимов эксплуатации с аксиально-поршневыми насосами – секционные распределители.

Расчет трубопроводов

Внутренний диаметр трубы и площадь ее поперечного сечения определяются по формулам:

, мм;

(2.8)

			, мм ,	(2.9)
	где	- скорость потока жидкости, м/сек;
		- расход насоса, л/мин.

Далее значения скоростей потока рабочей жидкости приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Значения скоростей потока рабочей жидкости

Кроме того при расчете диаметра напорного трубопровода скорость потока рабочей жидкости выбирается с учетом давления в гидросистеме:

Давление в гидросистеме, кгс/см	10	25	50	100	150	200
Скорость потока жидкости, м/с	1,3	2,0	3,0	4,5	5,5	6,0

Расчет и выбор фильтров

В целом расчет фильтра сводится к определению площади поверхности фильтрующего элемента:

				, см2,	(2.10)
	где		- коэффициент динамической вязкости, н /м ;
		- расход насоса, л/мин;
		- коэффициент пропорциональности (пропускной способности), л/см ;
			- перепад давления на фильтре, кгс/см .

Расчет и выбор гидромотора

В гидроприводах строительных и дорожных машин наибольшее распространение получили низкомоментные гидромоторы, которые при использовании редуктора на выходном валу позволяют получать значительные крутящие моменты и во многих случаях заменять высокомоментные гидромоторы.

В качестве низкомоментных гидромоторов применяются шестеренные и аксиально-поршневые моторы.

Крутящий момент на валу гидромотора равен:

Число оборотов гидромотора рассчитывается по формуле

			, об/мин,	(2.19)
	где Qн		- расход насоса, л/мин;
		- объемный КПД гидромотора.

В практических расчетах чаще всего требуется по известным крутящему моменту и числу оборотов вала гидромотора определить его рабочий объем и расход. Эти параметры определяются по формулам:

, см ,

(2.20)

, л/мин.

(2.21)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА И ВЫБОРА

ГИДРОАГРЕГАТОВ

В качестве расчетной выбрана гидросхема дорожного катка с регулируемыми насосами и нерегулируемыми гидромоторами. Гидросистема включает привод вибратора, контур подпитки и систему рулевого управления. Кроме этого гидросистема включает систему питания гидроусилителей управления насосами и систему охлаждения, которые в расчет не включены. Значения параметров исходных данных приведены в табл.3.1.

Исходные данные для расчета параметров гидропривода

Передвижения катка

Для расчета параметров гидропривода передвижения катка приняты следующие параметры и их обозначения, представленные в табл.3.1.

Таблица 3.1

Перечень исходных данных

№пп	Параметр	Обозначение параметра
1	2	3
1	Нагрузка на приводную ось, мм	G
2	Радиус колес ведущего вальца, мм	r
3	Коэффициент сцепления пневмоколес максимальный
4	Коэффициент сцепления пневмоколес при максимальной скорости
5	Передаточное отношение колесного редуктора
6	Максимальная транспортная скорость, м/с
7	Максимальная рабочая скорость (с включенным вибратором и при минимальной нагрузке, м/с

Продолжение табл. 3.1
1	2	3
8	Рабочая скорость при максимальной нагрузке, м/с
9	Частота вращения приводного вала насоса (вала двигателя), с-1

  3.2. Исходные данные для расчета параметров гидропривода рулевого управления и системы подпитки катка

Для расчета параметров гидропривода рулевого управления требуются исходные данные, представленные в табл.3.2.

Таблица 3.2

Перечень исходных данных и их обозначения для

расчета параметров гидропривода рулевого управления

№пп	Параметр	Обозначение параметра
1	2	3
1	Момент, необходимый для поворота рамы, Нм
2	Размер плеча, к которому прикладывается усилие, поворачивающее раму, м	Lр
3	Число гидроцилиндров	n
4	Скорость движения поршня гидроцилиндра управления, м/с

Численные значения параметров приведены в табл. 3.3.

Предварительный расчет гидросистемы катка

При расчете внешние нагрузки и скорости рабочих органов отнесены к гидродвигателям.

Нагрузка на ведущем колесе (пневмоколесо), приводимым в движение одним гидромотором, будет равна

G , Н.

(4.1)

Далее определяем крутящий момент на гидромоторе:

  максимальный

, Н м;

(4.2)

 при максимальной скорости

, Н м.

(4.3)

Частота вращения вала гидромотора определяется:

 при максимальной транспортной скорости

, с ;

(4.4)

при максимальной рабочей скорости

, с ;

(4.5)

при максимальной нагрузке для рабочей скорости

, с .

(4.6)

Усилие на штоке гидроцилиндра рулевого управления определяется из выражения

, Н.

(4.7)

Далее выбираем номинальное давление в механизмах привода передвижения по данным технической документации на аксиально-поршневые насосы и гидромоторы давление, Р_ном  = 19,6 МПа; давление рулевого управления и подпитки по данным технической документации на шестеренные насосы Р_ном  = 9,8 МПа. Для привода рулевого управления достаточно давления Р_п.р.у. = 6,87 МПа, для преодоления сопротивлений в гидролиниях подпитки Р_п = 2,94 МПа, суммарное давление при последовательном соединении составляет 10 МПа.

Определяем параметры гидродвигателей. Перепад давлений на гидромоторе

, МПа.

(4.8)

Рабочий объем гидромотора

, м ,

(4.9)

где

По данным табл. 4.1. выбираем марку гидромотора одного из типоразмеров, выписываем его характеристики: рабочий объем , номинальное давление Р_ном, максимальное давление Р_мах, номинальное число оборотов , максимальное число оборотов  . Сравниваем характеристики по оборотам вала с полученными ранее по формулам(4.4), (4.5), (4.6), а именно: значение номинальной скорости вращения вала выбранного гидромотора с частотой вращения вала гидромотора при максимальной рабочей скоро3.1.сти, максимально допустимую скорость вращения вала выбранного гидромотора со скоростью вращения вала гидромотора при максимальной транспортной скорости и делаем заключение о правильности выбора мотора.

Перепад давления на гидроцилиндрах рулевого управления

, МПа.

(4.10)

                                                                                                                                                Таблица 4.1

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОМОТОРОВ

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров