Расчет гидросистемы роторного экскаватора

Ёмкость бака Vб, м3
-	-	-	-	-	-	0,0004	-	0,00063	-
0,001	-	0,0016	-	0,0025	-	0,004	-	0,0063	-
0,010	-	0,016	-	0,025	-	0,040	-	0,063	-
0,1	0,125	0,160	0,20	0,25	0,32	0,40	0,50	0,63	0,80
1,0	1.25	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0	5,0	6,3	8,0
10	-	-	-	-	-	-	-	-	-

 

       Принимаем   масляный бак объемом 0,80 м³.

4.5. Определение диаметров трубопроводов

 

Диаметры трубопроводов  определяются из условия обеспечения  допустимых эксплуатационных скоростей (V₀);

- всасывающие трубопроводы       0,6÷1,4 м/с;

- сливные трубопроводы                1,4÷2,0 м/с;

   - нагнетательные трубопроводы:

 

Таблица 3

Допустимые  эксплутационные скорости жидкости при

соответствующих давлениях

Давление, МПа	1,0	2,15	5,0	10	15	20	25	32
Скорость жидкости, м/с	1,3	2,0	3,0	4,5	5,5	6,0	6,3	6,5

 

       Диаметры трубопроводов (внутренний) находятся по формуле:

 

где, V₀ - эксплуатационная скорость движения жидкости м/с;

      

       По рассчитанному диаметру выбирается наиболее близкий к нему гостированный диаметр трубопровода (таблица 4).

 

 

Таблица 4

Размеры стальных бесшовных труб

Номинальное давление, МПа
до 6,4		до 10		до 20		до 32
dн	δ	dн	δ	dн	δ	dн	δ
8	1	10	2	14	3,5	14	3,5
10	1	14	3	18	4,5	18	4,5
12	1	18	3	22	5	22	5
14	1	20	3,5	25	5	25	5
18	1,4	22	3,5	28	6	28	6
22	1,4	28	3,5	34	6	34	6
28	2	34	4	42	7	42	8
38	2,5	42	4	50	7	50	8
45	3	50	4	60	8	60	10
57	3,5	60	5	76	10	76	12

Примечание: d_н - наружный диаметр, мм; δ - толщина стенки, мм.

       Принимаем  наружный диаметр трубопровода d_в=60 мм, и толщиной стенки δ_в=10 мм; d_с=50 мм, δ_с=8 мм; d_н=28 мм, δ_н=6 мм.

4.6. Выбор рабочей жидкости

 

        4.6.1. Марку рабочей жидкости выбирают исходя из условий эксплуатации, типа насоса и ответственности гидросистемы. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем менее вязкую жидкость следует выбирать и наоборот.      

       4.6.2. Выбор масел гидросистемы осуществляется по следующим основным показателям:

       1) диапазон рабочих температур (принимается согласно задания по

таблице 1);

   2) тип выбранного насоса (таблица 6).

Принимаем масло марки МВТ ГОСТ 1805-75 (плотность при -886 кг/м³; вязкость, м²/с, м²/с)

   4.6.3. Расчет максимальной и минимальной допустимой температуры жидкости.

       Минимальная температура рабочей жидкости определяется ее свойствами, температурой воздуха той климатической зоны, в которой эксплуатируется машина, типом выбранного насоса и находится по формуле:

 

 

       Максимальная  температура жидкостей зависит  от конструктивных особенностей гидросистемы, режима эксплуатации гидропривода и температуры окружающего воздуха. Максимальная температура определяется в результате теплового расчета. Ее граничное значение находится по выражению:

 

 

      Т. к. неравенство не выполняется, то соответственно принимаем

       4.6.4. Выбирается шаг по температуре жидкости Δt и начальная температура t^min.

       4.6.5. При этой температуре производится гидравлический расчет гидропривода, который начинается с расчета вязкости и плотности:

 

   где, с^-1 коэффициент крутизны вязко-граммы, с^-1 .

       ГОСТом установлены минимальные и максимальные вязкости жидкости для различных типов насосов .

 

Оптимальные вязкости

Тип насоса	Вязкость жидкости,
	Минимальная	Максимальная
Шестеренные Аксиально-поршневые  Лопастные (пластинчатые)	16-18 6-8	4500-5000 1800-2000

      

   Так как жидкость имеет вязкость, выходящую за рекомендуемые пределы, следует в конструкции машины предусматреть теплообменные устройства, которые позволяют (при необходимости) подогревать или охлаждать жидкость с целью получения оптимальной вязкости.

        4.6.6. Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формулам:

       Т. к. R_eв, R_eс, R_eн<2320, то режим ламинарный, отсюда

 

           

где, - число Рейнольдса;

        Коэффициент зависит от режима движения жидкости, которой в свою очередь характеризуется числом Рейнольдса (R_e):

 

где, v- кинематическая вязкость масла, - м²/с;

       d - диаметр трубопровода, м.

 

4.7. Определение потерь давления

 

       4.7.1. Определяется потери давления по длине каждой гидролинии и находится их сумма:

       

       Т.к.  в гидроприводе есть три гидролинии (всасывающая, нагнетательная, сливная), то i изменяется от 1 до 3.

, МПа

, МПа

 МПа

       Длина гидролиний определяется по листу с внешним видом машины, путем измерения их в масштабе листа.

       4.7.2. Подсчет потерь давления в выбранной гидроаппаратуре (фильтры, распределители и др.) производится по формуле:

 

 МПа

 

      

       4.7.3. Определение потерь давления в гидросистеме производится по формуле:

 

 МПа

      

       4.7.4. После этого уточняется рабочее давление насоса:

 

 МПа

 

4.8. Расчет коэффициентов полезного действия

 

       По результатам гидравлического расчета производится расчет коэффициентов полезного действия при данной температуре. Общий к.п.д. гидропривода определяется по формулам:

 

 

       К.п.д. насоса ( ) и гидромотора (гидроцилиндра) ( ) определяется по формулам:

 

 

       Гидравлический  к.п.д. гидролиний рассчитывается  по суммарным потерям давления:

 

 

       Гидравлический  к.п.д. гидроаппаратуры находится  по формуле:

       Объемный  к.п.д. гидроаппаратуры рассчитывается  по следующей зависимости:

       

4.9. Тепловой расчет гидросистемы

 

       4.9.1. Количество тепла, получаемое гидросистемой в единицу времени, соответствует потерянной в гидроприводе мощности и может быть определено по формуле:

 

 кВт

 

где, К_n - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой (таблица 8);

       - к.п.д. гидропривода при максимальной или минимальной нагрузке;

       N_ni - мощность привода насоса при максимальной или минимальной

нагрузке:

 

 кВт

 

     Таблица 8

Режим работы гидропривода

Режим работы гидропривода	Коэффициент использования  номинального давления, Кр	Коэффициент продолжительности работы под нагрузкой Кn	Число включений в  час	Область применения
Легкий	Менее 0,4	0,1-0,3	до 100	Системы управления, снегоочистители, трубо укладчики, рыхлители.
Средний	0,4 - 0.7	0.3 - 0,5	100-200	Скреперы, бульдозеры, авто грейдеры.
Тяжелый	0,7 - 0.9	0,5 - 0,6	200-400	Погрузчики, автокраны
Весьма тяжелый	более 0,9	0,8 - 0,9	400-800	Экскаваторы, катки, машины непрерывного действия

 

       Максимальная температура жидкости, которая достигается через 1 час после начала эксплуатации гидропривода и не зависит от времени, определяется по формуле:

где, Θ - Количество тепла, получаемое гидросистемой, кВт,

       К - коэффициент теплопередачи, кВт/м² °С.

     t_max – максимальная температура окружающего воздуха, °С;

Коэффициент теплопередачи  от поверхностей гидроагрегатов в окружающую среду определяется по формулам:

       Т. к. м/с , то  

где, v_в - скорость ветра, м/с (определяется по таблице 1).

       Суммарная площадь теплопередачей от поверхностей гидропривода находится по формуле:

 м²      

где, v_б - емкость масляного бака, м³.

       4.9.2. Так как установившаяся температура не превышает 70°С, то для охлаждения рабочей жидкости достаточно теплоотдачи с теплоизлучающих поверхностей гидропривода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Литература.

1. Алексеева Т.В. и  др. «Дорожные машины. Машины для  земляных работ». Издательство «Машиностроение». Москва 1972 год.

2. Давидович П.Я., Крикун В. Я. Траншейные роторные экскаваторы. М., «Недра», 1974, 320 с.

3. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение,

1981.

4. Каверзин С. В. Гидропривод строительных и дорожных машин.

Красноярск: КЛИ, 1975.

5. Шестопалов К.К. «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные

машины и оборудование»: учебное пособие. – М.: Мастерство, 2002. – 320 с.