Курсовая работа (т): Проектирование гидропривода опрокидывания ковша скрепера

м³/с или 12 л/мин.

м³/с или 9 л/мин.

7. Определение проходных сечений и диаметров всех трубопроводов, толщины стенки и принятие стандартных размеров труб

линия нагнетания

Диаметр трубопровода может быть определен по зависимости

,

где  - допустимая скорость движения жидкости; при давлении 10 МПа примем  м/с.

м.

В соответствии с нормальным рядом примем , тогда скорость движения жидкости будет равна

м/с.

В расчетной практике используются несколько различных формул определения толщины стенки гидравлических резервуаров и цилиндров. При ориентировочных расчетах толщина стенки трубопровода  определяется по величине расчетного давления и допустимого напряжения растяжения :

,

где - допустимое напряжение растяжения, примем 80 МПа;

,

где  - давление, возникающее при гидроударе.

,

где  - плотность рабочей жидкости;

 - скорость распространения ударной волны для масла.

МПа,

МПа,

м

линия слива

Допустимую скорость движения жидкости примем  м/с.

м.

В соответствии с нормальным рядом примем , тогда скорость движения жидкости будет равна

м/с.

Принимаем м, так как давление в сливной линии много меньше давления в линии нагнетания.

8. Обоснование и выбор всех элементов гидроаппаратуры

Составим эквивалентную схему рабочего хода (рис. 4).

Рисунок 4 - Эквивалентная схема рабочего хода

Редукционный клапан (КП) - Г54-3: МПа, л/мин.

Распределитель (Р) - ВЕ16 574 А В220 Н М УХЛ 4: МПа, л/мин; МПА.

Фильтр (Ф) - класс очистки «5»: МПа,

. Нахождение потери напора в магистралях: на прямых участках, местные сопротивления, на гидроаппаратуре и обоснование необходимого давления насоса Общие потери в системе

,

где  - потери по длине линии всасывания, нагнетания и слива соответственно;

 - потеря давления на редукционном клапане;

 - потеря давления на распределителе;

 - потеря давления на гидроцилиндре;

 - потеря давления на фильтре;

 - местные потери на линиях.

Потери давления по длине линии равны:

,

где  - гидравлический коэффициент трения;

кг/м³ - плотность жидкости;

 - длина рассматриваемого участка;

 - диаметр рассматриваемого участка;

 - скорость движения жидкости на рассматриваемом участке.

Для определения гидравлического коэффициента трения определим число Рейнольдса

,

т.е. режим движения ламинарный.

.

Таким образом для обеих линий коэффициент гидравлического трения определяется как

,

,

.

Длину линии всасывания примем 0,15 м, линии нагнетания - 3 м, слива - 3,5 м.

МПа,

МПа,

Местные потери можно определить как

,

МПа,

МПа,

МПа.

Потери на каждом гидроэлементе определяются как

,

где  - паспортное значение минимальной потери на гидроаппарате;

 - паспортное значение расхода через аппарат.

МПа,

МПа,

МПа,

МПа,

МПа.

Потеря давления на гидроцилиндре равна

,

где  - сумма сил трений уплотнений поршня и штока;

 - сила противодействия аппаратов, стоящих после гидроцилиндра.

Н,

МПа.

Определив точное значение потери давления в сливной линии, найдем фактическое усилие на штоке гидроцилиндра

.

Уточним значение :

Н.

Н

 - условие по запасу усилия выполняется.

9. Выбор типоразмера насоса и определение мощности привода насоса

Производительность насоса должна превышать расчетный расход в системе на величину утечек

.

Величина  зависти от степени герметичности системы, вязкости и давления рабочей жидкости. Ориентировочно считают

,

где см³/с∙МПА - расчетный коэффициент утечек.

см³/с или 0,006 л/мин.

л/мин или 0,00096 м³/с.

Рабочее давление насоса  выражается суммой манометрического давления  и вакуума в линии всасывания

.

Манометрическое давление при рабочем ходе

,

где  - сумма потерь давления на гидроаппаратах, по длине и местные сопротивления на линиях нагнетания и слива.

МПа.

Вакуум во всасывающей линии насоса определяется по формуле

,

где м - среднее значение для насосов геометрической высоты всасывания.

МПа,

МПа.

Эффективная мощность насоса

кВт.

Принимаем насос аксиально-поршневой 2Г15-14А, имеющий следующие характеристики:  л/мин, МПа, кВт, ,  тонкость фильтрации не грубее 16 мкм.

Мощность приводного двигателя насоса

кВт.

Принимаем асинхронный электродвигатель переменного тока 4АМ132S4У3, имеющий следующие характеристики: кВт, об/мин.

Объем гидробака определяется 3 - 5 - минутной производительности. С учетом запаса по высоте объем бака равен:

;

Принимаем емкость гидробака  или м³.

10. Прочностной расчет гидроцилиндра

Определим устойчивость штока гидроцилиндра. Расчетная схема представлена на рис. ?.

Критическое усилие, воспринимаемое штоком;

,

где - коэффициент запаса прочности, принимается равным 2.

Н.

Рисунок 5 - Схема к расчету на устойчивость

Диаметр штока можно найти из условия

,

где - длина продольного изгиба.

,

где - длина гидроцилиндра с вытянутым штоком.

,

-длина гидроцилиндра со втянутым штоком; по аналогии с существующими конструкциями предварительно примем  м.

м

м

- модуль упругости, ;

Отсюда момент инерции штока гидроцилиндра

м⁴

Момент инерции штока также определяется по зависимости

,

Следовательно диаметр штока  равен

м или 28 мм,

следовательно ранее выбранный шток диаметром 50 мм соответствует требованиям.

В расчетной практике используются несколько различных формул определения толщины стенки гидравлических резервуаров и цилиндров.

При ориентировочных расчетах толщина стенки гильзы  определяется по величине расчетного давления и допустимого напряжения растяжения :

,

где - допустимое напряжение растяжения, примем 80 МПа;

м

В соответствии со стандартным рядом принимаем м.

Также толщину стенки можно определить по пробному давлению

,

где МПа - пробное давление при рабочем давлении 6,3 МПа;

МПа - предел текучести для стали 35;

 - запаса прочности;

 - коэффициент прочности для цельнотянутой трубы;