Мощность двигателя из условия заполнения ковша за заданное время

По дисциплине

« Материаловедение и технология материалов »

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛА

 

 

Разработал

студент группы ЗМ – 31

Н. В. Козловский

 

Содержание

Введение..................................................................................................….3

1 Составление гидравлической схемы и её описание.........................…4

2 Определение мощности первичного двигателя.....................................6

3 Определение параметров насосной установки.................................….8

4 Определение геометрических параметров рабочего оборудования...9

5 Определение энергоёмкости операций и подбор силовых

гидроцилиндров......................................................................................10

5.1 Копание поворотом рукояти................................................................10

5.2 Копание поворотом ковша...................................................................11

5.3 Подъём рабочего оборудования..........................................................13

6 Расчёт механизмов поворота..................................................................13

Литература...................................................................................................17

 

Приложение 1: гидравлическая схема экскаватора, ф. А 3.

Приложение 2: расчётная схема экскаватора, выполненная в масштабе 1:40, ф. А 3

Приложение 3: гидрокинематическая схема механизма поворота платформы, ф. А3.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основным типом машин для производства земляных работ и перемещению грузов являются одноковшовые экскаваторы и краны с гидравлическим приводом. По сравнению с канатным приводом они имеют ряд преимуществ конструктивного, технологического и экономического характера.

С конструктивной точки зрения гидропривод позволяет реализовать большие передаточные числа от ведущего звена источника энергии к рабочим механизмам и органам машин без применения громоздких и сложных по кинематике устройств; обеспечить простое преобразование вращательного движения в поступательное; иметь независимое расположение источника энергии и рабочих механизмов, а также осуществлять удобное и независимое регулирование скоростей рабочих движений в широком диапазоне.

С технологической точки зрения улучшаются условия заполнения ковша при копании на большой глубине за счёт возможности реализовать большие усилия копания, а также за счет поворота ковша относительно рукояти в конце процесса копания. Это способствует повышению производительности экскаватора.

Экономические преимущества являются следствием конструктивных и технологических преимуществ, которые позволяют в конечном итоге повысить темпы строительных и других видов работ и снизить стоимость разработки грунта или перемещения груза.

Указанные преимущества гидравлического привода обусловили широкое его распространение в машинах различного назначения, и в первую очередь, в землеройных. Поэтому успешная эксплуатация таких машин требует достаточно высокого уровня подготовки по гидравлическим приводам. Этой цели и служит предусмотренная учебным планом курсовая работа по проектированию гидравлической системы одноковшового экскаватора.

 

Исходные данные: q = 0,55м ³;

Рабочее оборудование – обратная лопата

 

1 Выбор гидравлической схемы и ее описание

Применяемые схемы подразделяются на одно- и многопоточные. Однопоточные схемы находят применение только на неполноповоротных экскаваторах вместимостью ковша до 0,3 м^3.

С целью сокращения продолжительности цикла путём совмещения рабочих операций принимаем двухпоточную систему.

Схемой предусматривается возможность работы с обратной лопатой, погрузчиком и грейфером. В состав её входят два насоса, два гидрораспределительных блока, гидрораспределители поворота грейфера и следящей системы поворота колес, гидромоторы поворота платформы и передвижения экскаватора , а также гидроцилиндры: рукояти , стрелы , ковша обратной лопаты, поворота грейфера и поворота колес.

Основные механизмы приводятся в движение от двухсекционного автоматически совместно регулируемого аксиально-поршневого насоса. Второй насос (шестеренный, нерегулируемый) используется для питания гидроцилиндров поворота грейфера и поворота колес.

От секций А и Б насоса рабочая жидкость параллельными потоками подается в гидрораспределительные блоки соответственно и от них на питание гидродвигателей. Исключение составляет рабочая секция Р7, имеющая раздельное от всех остальных секций питания за счет использования промежуточной секции .

Включение в действие того или иного механизма экскаватора производится с помощью соответствующих трехпозиционных золотников. В положении, показанном на рисунке, все золотники находятся в нейтральном положении. В этом случае обе секции насоса подают полный поток к гидрораспределительному блоку. При включении любого из золотников гидрораспределительного блока потоки жидкостей от секций А и Б разъединяются и питание блока производится только от насоса Б.

Полный поток может подаваться также и в гидроцилиндр рукояти при приведении его в действие от гидрораспределительной секции Р7. Но при необходимости совмещения операций он может быть включен и через золотник секции РЗ. В этом случае потоки разъединяются и это дает возможность совмещать движение рукояти с движением стрелы или же ковша обратной лопаты.

При работе с грейфером рабочие гидролинии резервной секции Р2 используются для управления гидроцилиндром подъема (опускания) верхней части составной стрелы, секция Р6 – для управления гидроцилиндром челюстей грейфера, а гидрораспределитель поворота грейфера – для управления гидроцилиндром поворота грейфера.

Слив рабочей жидкости в бак от всех гидродвигателей производится через золотник. С помощью этого золотника поток может направляться либо в охладитель, если в этом имеется надобность, либо минуя его на параллельно установленные фильтры.

При их засорении поток может перепускаться через предохранительные клапаны в бак мимо фильтров.

Число фильтров, установленных в сливной линии, определяется необходимостью обеспечить минимальное сопротивление движению жидкости.

Напорные гидролинии обеих секций насоса 1 и насоса 13 защищены от давлений, превышающих допускаемые, с помощью предохранительных клапанов. Кроме того, в напорных гидролиниях секций А и Б насоса 1 установлены еще и обратные клапаны.

В рабочих гидролиниях моторов , а также гидроцилиндров установлены предохранительные и обратные клапаны. Первые из них служат для защиты по допускаемому давлению. Через вторые может осуществляться подпитка или же перепуск рабочей жидкости из одной гидролинии в другую при срабатывании предохранительного клапана.

Для контроля настройки предохранительных клапанов в напорных гидролиниях установлен манометр, который поочередно может подключаться к напорным линиям секций А и Б насосов. В сливной гидролинии давление может контролироваться с помощью манометра.

 

 

2 Определение мощности первичного двигателя

Мощность первичного двигателя определяется из условия обеспечения процесса копания с заданной скоростью.

Максимальную продолжительность копания определяем по формуле:

 

(2.1)

 

t_k = 6,3 = 6,3 = 5,16 с, (2.2)

 

где q – вместимость ковша м³.

Принимаем t_k = 5,2с.

Параметры, определяющие энергоемкость копания, принимаем следующими:

А_уд = 2,2 Н^.м/м³;

к_н/к_р = 1,0;

η_сум = 0,56;

к_вых = 0,9;

к_н = 0,85.

 

где А_уд – удельная энергоемкость, А_уд = (2,2-2,5)∙10³ Н∙м/м³;

к_н/к_р – отношение коэффициента наполнения к коэффициенту разрыхления;

η_сум – расчетный суммарный коэффициент полезного действия привода и рабочего оборудования (η_сум = 0,52-0,64 – при использовании насосов с регуляторами мощности);

к_вых – коэффициент снижения выходной мощности двигателя;

к_н – коэффициент использования мощности насосной установки.

Мощность двигателя из условия заполнения ковша за заданное время

 

(2.3)

N_e = (A_удqк_н 10^-3)/(t_kη_сумк_выхк_рк_н);

 

N_e = (2,2∙10⁵·0,55∙10^-3)/(5,2∙0,55∙0,9∙0,85) = 55,3 кВт.

 

Радиус ковша определяем по формуле:

	(2.4)

или

R_k = (1,5-1,6) = 1,55 = 1,17 м;

 

b_к = 1,5q^1/3 – 0,26 = 1,5 ^1/3 – 0,26 = 0,97 м. (2.5)

 

 

принимаем b_к = 1м, R_k = 1,2 м.
где R_k – радиус окружности, описываемой лезвием среднего зуба, м;

b_k – ширина режущей кромки ковша.

 

Максимальная сила копания

 

(2.6)

 

Масса экскаватора:

	(2.7)

m = Р _mах/μg = 95,79/0,7∙9,81 = 13,9 т.

 

где Р_max - максимальное горизонтальное усилие, возникающее при работе экскаватора;

μ - коэффициент сцепления ходового устройства с грунтом, μ = 0,7.

 

Принимаем двигатель СМД – 14Н, для него: N_е = 59 кВт и n = 1800 об/мин.

Удельный эффективный расход топлива q = 0,252 кг/кВт∙ч

Масса m = 675 кг

 

3 Определение параметров насосной установки

Принимаем: Р_н = 20 МПа; насоса η_н = 0,85; η_п.н = 0,9; Р_mах = 32 МПа; Р_{max p} = 0,9∙32 = 29 МПа; диапазон регулирования n = 2,0.

 

Подача насосной установки:

-при насосах постоянной подачи:

 

Qн = (60N_eη_п.н.η_н)/р_н = (60∙59∙0,9∙0,85)/20 = 135,4 л/мин; (3.1)

 

- при насосах переменной подачи:

 

Qн = (60nN_eη_п.н.η_н)/Р_{mах р} = (60∙2∙59∙0,9∙0,85 )/29 = 187 л/мин (3.2)

 

Принимаем регулируемый сдвоенный аксиально- поршневой насос типа 223.20...156. Для него Q =156,2 л/мин; р_н = 20 МПа; р_mах = 32 МПа; n_н=1500 об/мин.

Присоединение насоса к двигателю предусматривается через редуктор с передаточным отношением

 

i=n_д/n_н=1800/1500=1,2. (3.3)