Разработка конструкции (Машина для разработки мерзлых грунтов), страница 3

В качестве трубопроводовбудем применять бесшовные стальные горячекатаные трубы.Внутренний диаметр трубы и площадь ее поперечного сечения находим изуравнения неразрывности потока жидкости /10/:d  1.13 QH,мV(6.8)где QH-величина потока жидкости через трубу, м3 /сV-скорость потока жидкости, м/с.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата62Уточнить диаметры трубопроводов в соответствии со стандартом. Скоростьпотока жидкости выбирается конструктивно в зависимости от назначениятрубопровода, давления жидкости и условий эксплуатации.Рекомендуют следующие значения скорости потока жидкости, м/с /10/:а) для всасывающего трубопровода: 0.8...1 (принимаем 0.8 м/с);б) для сливного трубопровода: 1.4...2 (принимаем 1.4 м/с);в) для напорного трубопровода: 3.6...4 (принимаем 3.6 м/с).Меньшие значения скорости принимаются для машин северного исполнения.Внутренний диаметр всасывающего трубопровода:d вс2.4  10 3 1.13  0.062 м  62 мм0.8Внутренний диаметр напорного трубопровода:2.4  10 3d н  1.13  0.029 м  29 мм3.6Внутренний диаметр сливного трубопровода:d сл  1.13 2.4  10 3 0.047 м  47 мм1.4Принимаем:dвс=63 мм, dн=29 мм,dсл=47 мм.Далее следует уточнить скорости потока жидкости при новых диаметрах, поформуле:V=1,132 xQН,d2(6.9)где Qн – поток жидкости;d – диаметр трубопроводов.Подставляя значения в (6.9), получим:ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата63Для всасывающего трубопровода2Vв=1,13 x2,4×10−30,0632=0,76 м/сДля напорного трубопровода22,4×10−3Vн=1,13 x0,0292=3,6 м/сДля сливного трубопровода2Vс=1,13 x2,4×10−30,0472=1,38 м/с6.6 Расчет потерь давленияПотери давления жидкости необходимо знать потому, что они позволяютустановить эффективность спроектированного гидропривода и определить пределего работоспособности при низких температурах, кроме того расчет потерьдавления нужен для вычисления К.П.Д.

гидропривода.Общие потери давления в системе определяется как сумма потерь: P   PВС   PH   PСЛ , МПа(6.10)где РВС ,РН ,РСЛ - соответственно потери во всасывающей, напорной исливной гидролиниях, МПа.Суммарныепотеридавлениявнапорнойисливнойгидролинияхопределяются из следующих выражений:-напорная линия:ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата64 PH  Pп.н.  Р м.н.  Рг.о.н. , МПа(6.11)-сливная линия: РС  Рп.с.

 Р м.с.  Рг.о.с. , МПа(6.12)где Рп.н.,Рм.н.,Рг.о.с.- путевые, местные и потери в гидрооборудованиинапорного гидропривода, МПа;Рп.с.,Рм.с.,Рг.о.с.- путевые, местные и потери в гидрооборудованиисливного трубопровода, МПа.Путевые потери давления жидкости определим по формуле:l V2Р п      , МПаd2(6.13)где -коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода;-плотность жидкости, Н  с2/м4 ;l-протяженность трубопровода, м;d-диаметр трубопроводов, м;V-скорость потока жидкости, м/с .Коэффициент трения жидкости рассчитывается по формуле:пRe(6.14)где n-число, определяющее вид режима движения жидкости (ламинарный,турбулентный) ;Rе-число Рейнольдса.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата65Число Рейнольдса определяется по формуле /10/:Re V d(6.15)где - коэффициент кинематической вязкости, м3 /с;V-скорость движения жидкости, м/с.При расчете местных потерь давления объединим коэффициенты местныхсопротивлений трубопроводов и гидроаппаратуры, и получим общие результаты.Местные потери давления определим по формуле /10/:Р м.г.о.V2    b , МПа2(6.16)где -плотность жидкости, Н  с2/ м4 ;-коэффициент местных сопротивленийb-поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости наместные потери. Принимаем b=0.5 /10/;V-скорость потока жидкости, м/с.Экспериментальным путем установлено, что для исключения кавитации дляаксиально-поршневых насосов необходимо иметь давление во всасывающейкамере не менее Рвс=0.07 МПа /10/.Для жидкости ВМГЗ при 0°С:-плотность жидкости :=865 Н  с/м4;-коэффициент кинематической вязкости:=70  10-6м2/с.Число Рейнольдса (формула (6.15)):-для напорного трубопровода:ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата66Re н 3.6  0.029 1491.470  10 6-для сливного трубопровода:Re н 1.4  0.047 94070  10 6Эти значения числа Рейнольдса соответствуют ламинарному режиму теченияжидкости /10/.Тогда по формуле (6.14) коэффициент трения о стенки трубопроводов будетравен:н 75 0.051491 .4н 75 0.079940Так как мощность затрачиваемая на подъем рабочего органа незначительнапо сравнению с мощностью затрачиваемой на фрезерование, то дальнейшиерасчеты будут производится только для гидролинии с гидромоторами.Ориентировочно принимаем длину напорной гидролинии равной lн=12м,lсл=10м.Суммарные потери давления (формула (6.13)):-для напорной линии:3.6  115969Па  0.11МПа120.02922Pn н  0.05  865 -для сливной линии:1.4  14248Па  0.01МПа10Pn сл  0.079  865 0.04722ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата67Принимаем следующие значения коэффициентов местных сопротивлений/10/:Для напорной магистрали:ξ=0,1 штуцер; ξ=1 тройник, поток расходится; ξ=1 тройник, потокрасходится.Ветвь на гидромотор:ξ=3 распределитель золотниковый; ξ=1 тройник, поток расходится; ξ=0,8внезапное расширение; ξ=0,8 внезапное расширение.Ветвь на гидроцилиндры:ξ=3 распределитель золотниковый; ξ=2 гидрозамок; ξ=1 тройник, потокрасходится; ξ=0,8 внезапное расширение; ξ=0,8 внезапное расширение; ξ=2обратный клапан.Для сливной магистрали:Ветвь на гидроцилиндры:ξ=0,5 внезапное сужение; ξ=0,5 внезапное сужение; ξ=1 тройник, потокскладывается; ξ=3 распределитель золотниковый; ξ=1 тройник, потокскладывается; ξ=1 тройник, поток расходится; ξ=1 тройник, поток расходится; ξ=2фильтр; ξ=0,8 внезапное расширение.Ветвь на гидромотор:ξ=0,5 внезапное сужение; ξ=2 дроссель; ξ=2 гидрозамок; ξ=3 распределительзолотниковый.Местные потери (формула (6.15)):-для напорной линии:Р м.го.н  865  0.1  1  1  3  1  0.8  0.8  3  2  1  0.8  0.8  2  0.5 3.6 2 0.04МПа2-для сливной линии:ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата68Р м.го.с  865  0.5  0.5  1  3  1  1  1  2  0,8  0,5  2  2  3  0.5 1.4 2 0.0077МПа2Суммарные потери давления (формулы (6.14,6.15)): Р  0.07  0.11  0.01  0.04  0.0077  0.2377МПа6.7 Расчет коэффициента полезного действия гидропривода машиныКоэффициент полезного действия гидропривода позволяет установитьэффективность спроектированной машины. Для оптимально разработаннойгидросистемы общий К.П.Д. находится в пределах ηобщ=0,65-0,75 (в соответствиис рекомендациями /10/).Общий КПД гидропривода определяем произведением гидравлическогои объемного КПД: общ   г   мех   об(6.17)где ηг – гидравлический К.П.Д.;ηмех – механический К.П.Д.;ηоб – объемный К.П.Д.Гидравлический КПД рассчитываем по суммарным потерям давления вгидроприводе:г Рном   РРном(6.18)где Рном - номинальное давление в гидросистеме, Мпа;Р- суммарные потери давления, МПа .ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата69Механический КПД определим по формуле: мех   мех.н   мех.

м(6.19)где мех.н.,мех.м.-механический КПД насоса и гидромотора, принимаеммех.н.=0.91,мех.м =0.95Объемный КПД определим по формуле:об  об.н  об. м(6.20)где об.н.,об.м.,- объемный КПД насоса и гидромотора,принимаемоб.н.=0.94,об.м.=0.95Гидравлический КПД (формула (6.18)):г 16  0.2377 0.9816Механический КПД (формула (6.19)): мех  0.91 0.95  0.86Объемный КПД (формула (6.20)): об  0.94  0.95  0.89Общий КПД (формула (6.17)):общ  0.98  0.86  0.89  0.75ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата706.8 Определение объема и площади теплоотдачи гидробакаВместимость гидробака, форма месторасположение на машине, некоторыеконструктивные особенности оказывают существенное влияние наработоспособность гидравлического привода.Вместимость гидробака для машин с нетеплонапряженным гидроприводомможно выбирать на основе теплового расчета гидросистемы, задавшисьпредельной установившейся температуры при максимальной температуреокружающего воздуха.Вместимость бака выбираем из соотношения /10/:VБ  1.0  1.5  QH , л(6.21)где QH - минутная подача насоса, л (пункт 6.1).VБ  1.0  1.5  144  144  216лНаиболее распространены гидробаки, имеющие форму параллелепипеда.Площадь теплоотдачи бака определим по формуле:FБ  6.0  6.9  3 V Б2 , м 2(6.22)FБ  6.0  3 0.2  2.0 м 22Определив площадь теплоотдачи гидравлического бака пришли к выводу наосновании литературы что в дальневосточных условиях в зимний периодперегрева рабочей жидкости не будет, предварительный подогрев масла иутепление бака не требуется.

/28/ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата716.9 Выбор гидрозамкаГидрозамок, служит для предотвращения произвольного опускания рабочихорганов, а так же при производстве работ может возникнуть препятствие в толщеземли, при этом нагрузка пойдет на гидроцилиндры, это в свою очередь повлечетповышение давления в полостях цилиндров, при этом распределитель его можетне выдержать, таким образом опасное давление прерывается на гидрозамке.Будемиспользоватьгидрозамокнеразгруженноготипа,причемдвухсторонний.

Типоразмер выбирается в соответствии с номинальным давление(16 МПа) в гидросистеме, и номинальным потоком жидкости (гидроцилиндровQц=12 л/мин). Из стандартного ряда выбираем гидрозамок 986.12.80.00МТаблица 6.2 Техническая характеристика гидрозамка.Условный проход, мм12Номинальный поток, л/мин60Давление, МПа16Масса, кг1,56.10 Выбор фильтровДискофрезерная машина работает на открытом воздухе в условияхповышенной запыленности. Абразивные частицы проникают в гидросистемучерез воздушный фильтр и уплотнители штоков гидроцилиндров, а также придозаправках рабочей жидкостью и ремонте.