Расчёт гидропривода тормоза однобарабанной шахтной подъемной машины

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Кафедра «Энергомеханические системы»

Курсовая работа

По дисциплине: «Гидравлика и гидропривод»

Тема работы: Расчёт гидропривода тормоза однобарабанной шахтной подъемной машины

Выполнил ст. гр. Мех-08б

Нестеренко Д.Е.

Руководитель работы Яковлев В. М.

Донецк — 2010

Реферат

Курсовая работа содержит: 20 лист, 2 рисунка, 1 таблица.

Объект исследования — гидропривод тормоза однобарабанной шахтной подъемной машины.

Цель работы: разработать гидравлическую схему гидропривода тормоза однобарабанной шахтной подъемной машины.

В данной курсовой работе производится разработка и исследование гидропривода — составлена принципиальная гидравлическая схема, выбран насос; выбрана рабочая жидкость, рассчитаны трубы гидролиний и потери давления в них.

Гидролиния, насос, диаметр поршня, гидроцилиндр, абсолютное давление

Содержание

Введение

1. Составление и анализ схем, выбор давления

1.1 Составление и анализ гидравлической схемы

1.2 Выбор стандартного давления

2. Выбор гидромашин и рабочей жидкости

2.1 Основные технические характеристики гидроцилиндра

2.2 Выбор насосов

2.3 Выбор рабочей жидкости

3. Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

4. Расчет труб гидролиний и потерь давления

4.1 Расчетный диаметр труб

4.2 Расчет толщины стенки трубы

4.3 Потери давления в гидролиниях по длине

4.4 Потери давления в местных сопротивлениях

5. Сила давления на колено трубы

6. Давление срабатывания предохранительного клапана

7. Рабочие режимы насоса

8. Мощность насоса

9. Проверка рабочего режима насоса на кавитацию

10. Эксплуатация и техника безопасности

Выводы

Список источников

Введение

Гидропривод — это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

К основным преимуществам гидропривода относятся: возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки; простота управления и автоматизации; простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена; большая передаваемая мощность на единицу массы привода; надежная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей.

К недостаткам гидропривода относятся: утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления; нагрев рабочей жидкости, что требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты; более низкий КПД (по приведенным выше причинам), чем у сопоставимых механических передач.

Сейчас трудно назвать область техники, где бы ни использовался гидропривод. Эффективность, большие технические возможности делают его почти универсальным средством при механизации и автоматизации различных технологических процессов.

1. Составление и анализ схемы, выбор давления

1.1 Составление и анализ гидравлической схемы

Схема состоит: из бака 1; фильтров 2, 3; гидроцилиндров 4, 5; обратных клапанов 6, 7; переливного клапана 8; насосов 9, 10; распределителя 11; дроссель 12; реверсивного золотника 13 (рис. 1).

Рисунок 1. Гидравлическая схема гидропривода

1.2 Выбор стандартного давления

Стандартные давления нормализованы ГОСТ 12 445–80. Завод изготовитель подъемных машин принимает давление 1,25 МПа. Более перспективными будут давления 1,6; 2,5 МПа. Принимаем давление 1,6 МПа.

2. Выбор гидромашин и рабочей жидкости

2.1 Основные технические характеристики гидроцилиндра

Расчетный диаметр поршня

где: Р — принятое стандартное давление;

здг, здм — соответственно гидравлический и механический КПД

гидроцилиндра, здг? 1,0, здм = 0, 95.

м

Стандартный диаметр поршня Dp принимается ближайший (больший) в соответствии с ГОСТ 6540–68 и ГОСТ 12 447–80. Принимай диаметр поршня равный 140 мм.

Максимальное рабочее давление гидроцилиндра при расторможении:

.

Па

Максимальный расход гидроцилиндра:

,

2

где: здо — объемный КПД гидроцилиндра, здо = 0,98−0,99.

Рабочее давление при торможении:

,

где: dд — стандартный диаметр штока (применяем шток диаметром 50 мм).

Па

2.2 Выбор насосов

По Qд и Рн = (1,1…1,15)•Рдо выбираются однотипные насосы. Рекомендуется шестеренные или пластинчатые насосы с Qн? Qд.

Выбираем шестеренный насос типа Г11−24А, с техническими характеристиками:

Номинальное давление 2,5 МПа

Номинальная подача 33,4 л/мин

Частота вращения 1440 мин

Объемный КПД 0,84

Полный КПД 0,8

Высота всасывания 0,2 м

2.3 Выбор рабочей жидкости

Выбираем масло индустриальное 45, с техническими характеристиками:

Диапазон рабочих температур -5+60

Вязкость кинематическая при 50 38−52 мм/с

Плотность 886−916 кг/м

3. Выбор гидроаппаратуры и вспомогательных устройств

По соответствующим расходам и давлениям выбирается гидроаппаратура, фильтры, бак и манометр.

Выбираем приемный фильтр С41−21 с техническими характеристиками:

Номинальный расход 40 л/мин

Номинальная тонкость фильтрации 160 мкм

Допускаемая потеря давления 0,008 МПа

Выбираем манометр МТП-100/1−100×2,5. Манометр трубчатый показывающий, с верхним пределом измеряемого давления равным 4МПа, с классом точности 2,5.

Вместимость бака выбираем в соответствии с номинальной подачей насоса, равная 40 дм.

Выбираем обратный клапан Г51−24 с техническими характеристиками:

Номинальный расход масла 70 л/мин

Номинальное давление 20 МПа

Потеря давления при ном. расходе 0,2 МПа

Выбираем распределитель ПГ73−35А с техническими характеристиками:

Расход масла 100 л/мин

Давление номинальное 12,5 МПа

Потери давления при ном. расходе 0,1 МПа

Реверсивный золотник Г74−24:

Расход масла 70 л/мин

Рабочее давление 20 МПа

Потеря давления 0,15 МПа

Выбираем переливной клапан Г54−24:

Расход масла 70 л/мин

Рабочее давление 2,5 МПа

Потеря давления 0,25 МПа

Дроссель типа Г77−14:

Расход масла 70 л/мин

Рабочее давление 5 МПа

Потеря давления 0,3 МПа

4. Расчет труб гидролиний и потерь давления

4.1 Расчетный диаметр труб

,

где: Qр — расчетный (максимальный) расход в соответствующей гидролинии

при рабочем ходе поршня;

Vo — оптимальная скорость рабочей жидкости;

для напорных гидролиний Vo = 3−5 м/с;

для сливных — Vo = 2−3 м;

для всасывающих — Vo = 0,7−1,2 м/с.

Для напорных гидролиний (Vo = 4)

м

Для сливных гидролиний (Vo = 2)

м

Для всасывающих гидролиний (Vo = 1)

м

Диаметр труб напорных гидролиний насосов до тройника принимаются равными диаметру трубы общей напорной гидролинии.

4.2 Расчет толщины стенки трубы

Необходимая расчетная толщина стенки трубы

др = д1 + д2,

где: д1 — часть толщины, обеспечивающая достаточную прочность;

д2 — часть толщины, обеспечивающая необходимую долговечность трубы.

Согласно ГОСТ 3845–75

,

где: Рр — расчетное давление на прочность,

Рр = 1,25 Р (Р — максимальное давление в соответствующе гидроли- нии;

удоп — допустимое напряжение, равное 40% от временного сопротивле- ния разрыву; для наиболее распространенных сталей для труб ув = 350−420 МПа;

д2 — принять равным 1,0 мм, полагая, что скорость коррозии равна 0,2 мм/год, а срок службы установки — 5 лет.

м

Для напорных гидролиний

м

др=0,9+0,001=0,109, м

Для сливных гидролиний

м

др=0,18+0,001=0,118, м

По условиям механической прочности (случайные удары и т. п.) у? 2 мм. Окончательно внутренний диаметр труб d, наружный dн и толщину д выбирают по ГОСТ 8734–78. Наружный диаметр напорной линии принимаем равный 18 мм, толщина стенки 2 мм; сливной линии — 302 мм; всасывающей линии — 302 мм.

4.3 Потери давления в гидролиниях по длине

Расчет ведем при расходе, соответствующему номинальной подаче насоса. Скорость жидкости в гидролинии:.

Для напорных гидролиний

м/с

Для сливных гидролиний

м/с

Для всасывающих гидролиний

м/с

Потери давления по длине в участках гидролиний

,

где

л — коэффициент Дарси, зависит от числа Рейнольдса;

,

=

Результаты расчета сведем в таблицу

Таблица 1. Потери давления в гидролиниях по длине

d (диаметр)

(скорость)

Re

Длина

Потери

Напорн.

0,014

3,09

1443

0,052

7

113 802

После раз.

0,014

1,55

722

0,104

1

8129

Слив

0,026

1,79

1554

0,048

7

19 134

После раз.

0,026

0,90

777

0,097

1

1367

Всас

0,026

0,90

777

0,097

0,1

137

4.4 Потери давления в местных сопротивлениях

Потери давления в коленах, тройниках и т. п. принимается равным (0,2−0,3)УДРдл.

УДРдл = 113 802+19134+137= 122 067 Па

ДР=0,25*122 067= 30 517 Па

Для гидроаппаратов потери вычисляются исходя из условия автомодельности режима движения жидкости в аппарате.

,

где ДРном — номинальные (паспортные) значения перепада (потери) давления в аппарате при номинальном (паспортном) расходе Qном.

Гидроаппарат

Потери, Па

Фильтр С41−21

4074

Обратный клапан Г51−24

33 259

Ревер. Золотник Г74−24

24 944

Распределитель ПГ73−35А

8148

ДросельГ77−14

41 574

4.5 Полные потери давления при расчетном расходе

ДРп = УДРдл + УДРм.

Па

5. Сила давления жидкости на колено трубы

Определяем составляющие Rx, Rz и равнодействующую R сил давления в рабочей жидкости на колено трубы с закруглением 900 в месте наибольшего давления:

.

Для напорных гидролиний

Н

Н

6. Давление срабатывания предохранительного клапана

Выбирается из условия, что это давление должно быть большим на 25% максимального расчетного в месте установки клапана.

МПа

7. Рабочие режимы насоса

Рабочие режимы насоса при закрывании и открывании задвижки определяем графически точками пересечения характеристик насоса Рн = f (Q) и гидросети Рс = f (Q) (рис. 2). Характеристику насоса строим по двум точкам — и.

л/мин

Характеристика гидросети растормаживании

Сопротивление гидролинии ответвления

Сопротивление гидролинии общего участка

Полное сопротивление гидролинии при растормаживании

Для построения характеристики составим таблицу.

Таблица 2

Q, л/мин

P, Па

0

1,61

5

1,62

10

1,64

15

1,67

20

1,72

25

1,79

30

1,86

35

1,96

40

2,06

Рисунок 2. Рабочий режим насоса

8. Мощность насоса

Мощность насоса при растормаживании

Nн. п = РАQAн,

Вт

где: РА, QA — координаты точек рабочего режима (рис. 2);

зн — номинальный КПД насоса.

9. Проверка рабочего режима насоса на кавитацию

Условие бескавитационной работы:

Нвак. доп? Нвак,

где: Нвак. доп — допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса (по паспорту);

Нвак — вакуумметрическая высота всасывания гидролинии

,

где: Нв — геометрическая высота всасывания, определяется условием бескавитационной работы насосов, чаще всего Нв = - (0,1…0,2) м;

Нф — потери напора в фильтре.

В том случае, если в паспорте насоса указана допустимая геометрическая высота всасывания насоса Ндсп по условию бескавитационной работы должно быть Ндсп? Нв.

м

Т. е. условие соблюдается.

10. Эксплуатация и техника безопасности

Одним из важнейших требований, при эксплуатации гидропривода, является чистота рабочей жидкости, поэтому заливку нужно производить через фильтры.

Контроль уровня при заливке жидкости обычно осуществляется визуально с помощью уровнемера, встраиваемого в бак.

Для приводящего электродвигателя желательно сокращение времени пуска, так как при этом сокращается время протекания по его обмоткам пускового тока.

Для правильной эксплуатации гидропривода необходимо иметь график контроля и замены рабочей жидкости.

Выводы

Разработана гидравлическая схема гидропривода тормоза однобарабанной шахтной подъемной машины. Выбран насос шестерной насос типа ГП-24А; рабочая жидкость — масло индустриальное 45; приемный фильтр Г42−34; обратный клапан Г51−24; распределитель ПГ73−35А; дроссель типа Г77−14. Выбраны диаметры труб и рассчитаны потери давления в них. Рассчитана мощность насоса в рабочем режиме растормаживания.

Список источников

1. Методические указания к курсовой работе по гидроприводу / Сост. :

Заря А.Н., Яковлев В. М. — Донецк: ДПИ, 1990 г.

2. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. — М. :

Машиностроение, 1988 г.

3. Стационарные установки шахт / Под общ. ред. Б. Ф. Братченко. — М.: Недра,

1977 г.

4. Ковалевский В. Ф., Железняков Н. Т., Бейлин Ю. Е. Справочник по гидроприводам горных машин. — М.: Недра, 1973 г

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой