Выбор давления в гидросистеме
Содержание Стр
Введение. 2
Технические характеристики бульдозера рыхлителя 5
Выбор давления в гидросистеме. 5
Определение действительных перепадов давлений. 8
Расчет внутренних диаметров гидролиний. 13
Подбор гидроаппаратуры. 15
Выбор насоса. 15
Выбор распределителя, напорного клапана и делителя потока. 17
Выбор фильтра и места его установки. 19
Расчет гидробака. 20
2.Монтаж и эксплуатация объёмных гидроприводов. 23
Подготовка к монтажным работам. 23
Техническая документация на производство монтажа. 23
2.1.2.Охрана труда при монтаже гидрооборудования. 28
Техника безопасности и противопожарные мероприятия. 29
Определение основных параметров гидропривода вращательного движения.
Введение.
Гидравлические машины имеют невероятно обширную область применения. Каждый человек постоянно сталкивается с результатами работы гидромашин – вспомним хотя бы кран у себя дома или систему отопления, в которые 24 часа в сутки насосы качают воду.
Нефтедобывающая промышленность, авиастроение, автомобилестроение, робототехника, машиностроение, космическая техника, атомная промышленность, станкостроение, дорожно-строительная техника, сельскохозяйственные машины, судостроение – все это лишь малая часть тех отраслей, в которых активно применяются гидро- и пневмоприводы.
Насосы используют повсеместно – начиная с поливки грядок на садовом участки и заканчивая охлаждением реакторов атомных станций. При этом вовсе не значит, что гидравлика занимается лишь стандартными задачами, которые кому-то могут показаться не слишком увлекательными. Приведем примеры весьма любопытных устройств:
Гидравлический режущий инструмент.Смесь воды с абразивным порошком подается под сумасшедшим давлением в 6000 атмосфер и позволяет нарезать различные фигуры с очень высокой точностью, пример вы можете увидеть на фото.
Бетонный насос, чем-то напоминающий паучью лапу, имеет пять сегментов, что позволяет ему подавать бетон в самые труднодоступные зоны строительной площадки. Функционирует исключительно благодаря гидроприводу.
Гидропривод управления футбольным полем – уникальный привод, позволяющий перемещать бетонную плиту весом 12500 тонн и размером 120х80 метров внутрь стадиона или же из него.
Нет сомнений в том, что гидравлика – это крайне перспективная область машиностроения, постоянно удивляющая нас новыми разработками.
Перспективы развития гидропривода во многом связаны с развитием электроники. Так, совершенствование электронных систем позволяет упростить управление движением выходных звеньев гидропривода. В частности, в последние 10-15 лет стали появляться бульдозеры, управление которыми устроено по принципу джойстика.
С развитием электроники и вычислительных средств связан прогресс в области диагностирования гидропривода. Процесс диагностирования некоторых современных машин простыми словами может быть описан следующим образом. Специалист подключает переносной компьютер к специальному разъёму на машине. Через этот разъём в компьютер поступает информация о значениях диагностических параметров от множества датчиков, встроенных в гидросистему. Программа или специалист анализирует полученные данные и выдаёт заключение о техническом состоянии машины, наличии или отсутствии неисправностей и их локализации. По такой схеме осуществляется диагностирование, например, некоторых современных ковшовых погрузчиков. Развитие вычислительных средств позволит усовершенствовать процесс диагностирования гидропривода и машин в целом.
Важную роль в развитии гидропривода может сыграть создание и внедрение новых конструкционных материалов. В частности, развитие нанотехнологий позволит повысить прочность материалов, что позволит уменьшить массу гидрооборудования и его геометрические размеры, повысить его надёжность. С другой стороны, создание прочных и одновременно эластичных материалов позволит, например, уменьшить недостатки многих гидравлических машин, в частности, увеличить развиваемоедиафрагменными насосами давление.
В последние годы наблюдается существенный прогресс в производстве уплотнительных устройств. Новые материалы обеспечивают полную герметичность при давлениях до 80 МПа, низкие коэффициенты трения и высокую надёжность[1].
Бульдозеры-рыхлители оснащаются одно- и трезубым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами классов 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118...636 кВт.
Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора.
Крепление рыхлителей осуществляется к остову базового трактора или к корпусу его заднего моста. Технические характеристики бульдозеров-рыхлителей приведены в табл. 1 и 2.
Бульдозеры-рыхлители применяют для предварительного послойного рыхления и перемещения плотных каменистых, мерзлых и скальных грунтов при устройстве строительных площадок, рытье котлованов и широких траншеи, а также для взламывания дорожных покрытий. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами.
Рыхление производят параллельными резами по двум технологическим схемам: без разворотов у края площадки с возвратом машины в исходное положение задним ходом (челночная схема) и с поворотом рыхлителя в конце каждого прохода (продольно-поворотная схема). Челночная схема наиболее рациональна при малых объемах работ в стесненных условиях, продольно-поворотная - на участках большой протяженности. Максимальные величины глубины и ширины захвата рыхления, рабочих скоростей движения и число зубьев рыхлителя определятся тяговым классом базовой машины.
Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20...30 % превышать толщину стружки грунта, разрабатываемого землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель. Рыхление высокопрочных грунтов осуществляется, как правило, одним зубом.
Рабочий орган рыхлителя состоит из несущей рамы, зубьев, подвески и гидроцилиндров управления. Зубья имеют сменные наконечники, лобовая поверхность которых защищена износостойкими пластинами для защиты от абразивного износа. Для интенсификации процесса рыхления на зубья рыхлителей устанавливают уширители, которые позволяют за один проход разрушать большие объемы материала и выталкивать каменные глыбы на поверхность. Уширители обеспечивают более устойчивое движение базового трактора и работу рыхлителя, практически сплошное разрушение материала между соседними бороздами, снижение общего количества проходов.
Бульдозеры-рыхлители имеют максимальную ширину захвата (при трех зубьях) 1780.. .2140 мм. Производительность навесных рыхлителей на грунтах IV, V категорий 60... 150 м3/ч, средняя рабочая скорость движения 2,5...5 км/ч.
Эксплуатационная производительность, м3/ч, навесного рыхлителя
Пэ = 3600 Vkв/ Тц,
где V - объем фунта, разрыхленного за цикл, м ; Тц - продолжительность цикла, с; kв - коэффициент использования машины по времени:
V = Вhсрl,
где В - средняя ширина полосы рыхления, зависящая от числа, шага и толщины зубьев, угла развала (15...60°) и коэффициента перекрытия (0,75...0,8) резов, м; hср - средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м; l - длина пути рыхления, м.
При челночной схеме работы рыхлителя
Тц = (l/vр) + (l/vx) + tс + t0,
где Vр и vх - скорости движения машины соответственно при рыхлении и холостом (обратном) ходе, м/с; tс - время на переключение передачи (tс ? 5 с); t0 - время на опускание рыхлителя (t0 ? 2...5 с).
При разработке участка продольными проходами с разворотами на концах времени цикла добавляется tр - продолжительность разворотов трактора в конце участка, а время холостого хода исключается.
Дальнейшее развитие навесных рыхлителей направлено на создание машин повышенной единичной мощности, улучшение параметров оборудования, повышение эффективности работы, износостойкости, надежности и срока службы наконечников зубьев, гидрофиксацию перестановок зубьев рабочего орган; создание рабочих органов, активно воздействующих на разрыхляемый грунт помощью удара, взрыва, вибрации и т. п.
Бульдозер-рыхлитель (рис. 1) состоит из базового трактора 2, бульдозерного оборудования с отвалом 1 и рыхлительным оборудованием. Рыхлительное оборудование состоит из опорной рамы 3, жестко прикрепленной к заднем мосту базового трактора, тяги 4, рабочей балки 6 с жестко закрепленным сменным зубом 7, нижней рамы 8 и двух гидроцилиндров 5 управления рыхлителем. Зуб состоит из стойки, сменного литого наконечника 9 с износостойкой накладкой. В стойке имеются отверстия, позволяющие изменять вылет зуба относительно рабочей балки при изменении глубины рыхления. На зуб могут быть установлены уширители. Гидроцилиндры управления рыхлителем работают с гидросистемы базового трактора и обеспечивают опускание, принудительно заглубление и фиксацию зуба в определенном рабочем положении, а также его подъем при переводе в транспортное положение.
Бульдозеры-рыхлители тягового класса 10 базируются на тракторах ТО10М, Т-10С и предназначены для рыхления с последующим перемещением к месту укладки мерзлых грунтов сезонного промерзания, разборных скальных грунтов, грунтов повышенной прочности, а также взламывания асфальтовых покрытий дорог и улиц.
Выбор рабочей жидкости.
Рабочая жидкость гидросистемы передаёт механическую энергию исполнительному элементу от насоса, приводимого в движение каким-либо двигателем. Одновременно рабочая жидкость является смазкой сопряжённых рабочих поверхностей гидроаппаратов. Поэтому для обеспечения высокого КПД работы гидросистемы жидкость должна удовлетворять определённым требованиям, которые меняются в зависимости от назначения, места и условий работы гидросистемы. Основной характеристикой рабочей жидкости является плотность – масса жидкости в единице объёма. Без знания величины плотности рабочей жидкости произвести расчёт режимов работы гидросистемы невозможно. Рабочие жидкости должны обладать высоким коэффициентом теплопроводности, удельной теплоёмкостью и малым коэффициентом теплового расширения.
С повышением температуры вязкость уменьшается, поэтому одним из главнейших требований, которым должна отвечать рабочая жидкость, является минимальная зависимость вязкости от температуры в рабочем диапазоне температур.
Рабочие жидкости должны обладать хорошей смазывающей способностью, малым поглощением воздуха и лёгкостью его отделения, а также высокой устойчивостью к механическим и химическим воздействиям. Они должны содержать минимальное количество механических примесей и быть нейтральными к применяемым материалам и иметь невысокую стоимость.
Очень важным показателем является температура застывания жидкости, которая характеризует её с точки зрения сохранения текучести и возможности транспортирования и слива в холодное время года. Температура застывания масла должна быть не менее чем на 16…17оС ниже минимальной температуры окружающей среды, в условиях которой будет работать гидросистема.
Величина рабочего давления жидкости является определяющей при выборе вязкости рабочей жидкости. При рабочих давлениях до 10 МПа кинематическая вязкость должна составлять 20…40 мм2/с, при давлении до 20 МПа 40…60 мм2/с, при давлениях до 60 МПа 110…175 мм2/с при температуре +50оС. Вязкость воды ν = 1 мм2/с при температуре 20оС.
В гидросистемах, работающих при температуре масла до +60оС, с лёгкими нагрузочными характеристиками в парах трения применяют индустриальные масла. При рабочей температуре масла в гидросистеме свыше 60оС и давлениях до 15…20 МПа применяют турбинные масла. Гидросистемы с нагруженными элементами при давлении 16…35 МПа эксплуатируют на маслах серии ИГП с противоизносными, антиокислительными, противопенными и антикоррозионными присадками. Для систем сверхвысокого давления применяются веретённые масла серии АУ и масло АМГ.
Для этой гидравлической системы по условию задано индустриальное масло 12. В таблице 1 приведена характеристика этого масла.
Таблица 1 - Основные свойства минеральных масел для гидравлических систем.
| Рабочая жидкость | Вязкость, мм2/с, при температуре | Индекс вязкости | Кислотное число, мк КОН на 1г масла | Температура вспышки в открытом тигле, оС не ниже | Температура застывания, оС, не выше | Плотность кг/м3 | |
| Ниже нуля | +50оС | ||||||
| Индустриальное 12 (веретённое 2) | – | 10-14 | – | 0,14 | -30 | 876 891 |
Выбор давления в гидросистеме.
При выборе рабочего давления в гидроприводе следует исходить из величин давления, установленных заводами–изготовителями для основных гидроэлементов проектируемого привода – гидродвигателей и насосов, указанных в их паспортных данных. Необходимо иметь в виду, что применение в системе более низких давлений приведет к увеличению долговечности применяемых агрегатов, а выбор рабочего давления выше указанного приведет к некоторому уменьшению объемного КПД и снижению долговечности.
Для приблизительного назначения давления гидросистемы воспользуемся рекомендациями Либерман Д.А., которые приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Зависимость рабочего давления от заданной силы сопротивления.
| Сила сопротивления кН | 10…20 | 20…30 | 30…50 | 50…100 |
| Давление в гидросистеме, мПа | 1,5 | 3,5 | 8,5 |
На эти значения давлений и нужно ориентироваться. При этом следует помнить, что величина рабочего давления (МПа) может быть взята только из ряда номинальных давлений по ГОСТ 12445-80, указанных в таблице 3.
Для этой системы выбираем давление 1,6 мПа.
Таблица 3 - Ряд номинальных давлений по ГОСТ 12445-80.
| 0,1 | - | 0,16 | - | 0,25 | - | 0,4 | - | 0,63 | - |
| - | 1,6 | - | 2,5 | - | 4,0 | - | 6,3 | - | |
| 12,5 | 16,0 | 20,0 | 25,0 | 32,0 | 40,0 | 50,0 | 63,0 | 80,0 | |
| - | - | - | - | - |
Рассмотрим гидропривод вращательного движения на рисунке 1.
Рисунок 1 - Гидропривод поступательного движения
Описание принципа работы схемы.
Распределитель в положении “А”. Из бака жидкость поступает в насос, потом жидкость идёт в редукционный клапан. После масло идёт в распределитель в положении “А”, потом на гидролинию L2. Потом рабочая жидкость поступает сразу в оба гидромотора. Гидромоторы вращаются синхронно в одну сторону. Из гидромоторов масло поступает в гидролинию L1. После этого жидкость идёт в распределитель в положении “А”. Потом рабочая жидкость, проходя через дроссель, уходит на слив в бак.
Распределитель в положении “Б”. Из бака масло поступает в насос, после оно идёт в редукционный клапан, потом в распределитель в положении “Б”, потом жидкость проходит через гидролинию L1 и поступает в 2 гидромотора. Пройдя через гидромоторы рабочая жидкость поступает в гидролинию L2, потом в распределитель в положении “Б”, после этого масло проходит через дроссель и потом на слив в бак.
Для гидромотора крутящий момент
, (1)
откуда
, (2)
где 
- перепад давлений на гидромоторе;
ηМ - механический КПД гидромотора
Из схемы, представленной на рисунке 8, видно, что
(3)
Применительно к гидроприводу, представленному на рисунке 1, давление P1:
, (4)
а давление P2
, (5)
где PH - давление развиваемое насосом, МПа;
и 
- перепады давлений на гидрораспределителе МПа;
и 
- перепады давлений в трубах 
и 
, МПа;
- перепад давления на дросселе, МПа;
Δ 
- перепад давления на фильтре, МПа.