95066

Расчет гидропривода подачи комбайна 1К101У

Курсовая

География, геология и геодезия

В качестве привода может применяться двигатель соединённый с редуктором, который имеет высокий кпд, но скорость подачи будет регулироваться ступенчато, что недопустимо. Возможно также использование гидропривода, он имеет следующие преимущества:простота предохранения приводящего двигателя...

Русский

2015-09-19

418 KB

4 чел.

- 21 -

Министерство общего и профессионального образования  Российской Федерации

                              Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

                        (технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

По дисциплине:                     Гидромеханика _______________________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Расчет  гидропривода  подачи комбайна_1К101У__________________________

Автор: студент гр. ЭР-96-1  _____________   /Авдюхов А.А./

                                                  (подпись)                           (Ф.И.0.)

ОЦЕНКА: ________

Дата:___________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта ____________  _____________ /___________ /

        (должность)                                               (подпись)                              (ФИО)

Санкт-Петербург

1999 год

 

 

                                                   Содержание:

1. Вводная часть                                                                                                     3

2. Общая часть                                                                                                        3

3. Специальная часть                                                                                             4

4. Выбор гидромотора вращательного действия                                                5

5. Выбор гидравлических устройств                                                                    6

6. Расчет трубопроводов                                                                                        7

7. Выбор насоса и электродвигателя                                                                    9

8. Расчет статических характеристик                                                                 11

9. Динамический расчет                                                                                       13

10. Список использованной литературы                                                            16


1.Вводная часть.

Комбайн 1К101У.

       Комбайн – предназначен для механизации выемки угля в лавах  пологих и наклонных ( дщ 350 ) пластов мощностью 0,75-1,2 м ( два типоразмера) с  подвиганием забоя по простиранию и до 8 градусов с подвиганием по падению или восстанию при сопротивляемости угля резанию до 2,7  кН./см.

2.Общая  часть.

2.1  Привод   подачи.

      Привод подачи должен  обеспечивать  движение рабочего органа  с  необходимой  скоростью,  бесступенчатое  плавное  регулирование  скорости  и  реверсирование  направления  движения.  Кроме  того, привод  подачи   должен обеспечивать  защиту   от  перегрузок.

2.2. Анализ  возможных  типов  приводов.

      В  качестве  привода  может  применяться двигатель соединённый  с редуктором, который  имеет  высокий  кпд, но скорость подачи будет регулироваться ступенчато, что недопустимо. Возможно также использование гидропривода, он имеет следующие преимущества:

- простота предохранения приводящего двигателя;

- возможность передачи больших сил и моментов, а также осуществление больших передаточных чисел при относительно небольшой массе и размерах; надежная смазка трущихся поверхностей;

- простота реверсирования, возможность получения плавного движения;

- простота управления и независимость  гидравлических устройств.

2.3. Задачи  гидропривода.

          Вид движения выходного звена гидропривода - вращательный; с гидромотора вращение передаётся на ведущий барабан. Реверсирование вращения барабана осуществляется с помощью реверсивного насоса; скорость привода регулируется изменением рабочего объёма насоса (объёмный способ регулирования)

    

2.4. Анализ возможных гидравлических систем.

      В мощных гидроприводах вращательного движения часто используется замкнутая циркуляция жидкости. Достоинства замкнутой циркуляции:

- давление при всасывании значительно больше атмосферного, что  позволяет применять более быстроходные и малогабаритные насосы; может быть любое направление потока в кольцевой линии. Разомкнутая система циркуляции жидкости применяется в многодвигательном гидроприводе с одним насосом. Поэтому выбираем замкнутую циркуляцию жидкости. Управление приводом должно осуществлять возможность дистанционного и автоматического управления.

             Рис. 1. Принципиальная схема гидропривода.

3.Специальная часть.

3.1 Работа привода.

        На рисунке 1 представлена гидравлическая схема проектируемого привода. Вращение от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя передаётся насосу 1 и сидящему на одном валу с ним подпиточному насосу 10. Основной насос 1 с гидромотором 6 образуют замкнутую гидропередачу. Вспомогательный насос 10 предназначен для покрытия утечек в гидроприводе. Масло засасывается из бака насосом 10 через приёмный фильтр12 и через фильтр тонкой очистки 5 подаётся к линиям подпитки к обратным клапанам 3. Защита насоса 10 и фильтра 5 осуществляется предохранительным клапаном 11. При повышении давления в гидропередаче выше уставки предохранительных клапанов 2 они срабатывают, защищая систему от перегрузки. Вращение с гидромотора передаётся на редуктор, и с редуктора на барабан, который зацепляется за цепь и сообщает машине поступательное движение.                                   

4.Выбор гидромотора вращательного действия.

,где

F-нагрузка,

V-скорость гидромотора,

-КПД гидромотора, = 0,87

Ncр = кВт.;       Nмах = кВт.

Средний и максимальный моменты сопротивления на валу гидромотора.

= H·м.

м.

Средняя и максимальная скорости вала гидромотора.

кг·м2.

Инерционная нагрузка:

Ми = м.

Пиковая нагрузка:

Ммп = М0смах + Ми = 14250+ 504,577= 14754,577м.

Выбираем гидромотор: МР-4500  

Его каталожные данные:

м3;  4,19 с-1; км.мах = 12,5 с-1; км.min.=  0,1 с-1;

= 25 МПа; р= 32 МПа; М = 13500 H·м; М = 17000 м; 

Jмк = 4,0077 кг·м2;

- КПД гидромеханический;-полный.

Проверяем условие выбора гидромотора:

М М, где 13500 > 11875 H·м.;

≥ , где 17000 > 14574,577 H·м.;

, где 12,5 > 0,49 > 0,1 с-1.

Что удовлетворяет данным условиям.

Перепад давлений на гидромоторе:

∆рм = МПа.

∆рмmax = МПа.

Давление в сливной магистрали принимаем рсл = рксл = 0,6 МПа,и определяем давление на входе гидромотора:

 Рм = рсл +∆рм = 18,4 + 0,6 = 19 МПа.

         рмmax = ∆рмmax + рсл = 22,08 + 0,6 = 22,68 МПа.

Уточняем объемный КПД при средней нагрузке:

Давление перед гидромотором:

МПа.

Расход гидромотора при средней скорости и средней нагрузке:

Qм =

Для ; ; ;

5. Выбор гидравлических устройств.

Клапаны 2 обеспечивают защиту привода при перегрузках гидромотора.

Выбираем предохранительные клапана:

-     МКПВ-20/3с - в магистрале;

-     МКПВ-10/3с - на сливе.

Выбираем обратные клапана: КОЛ 203.

Выбираем фильтры:

  •  всасывающий фильтр типа ФВСМ 32- 80/10,25.

Номинальный расход: Q = 40л/мин.

Номинальная тонкость фильтрации: 80мкм.

-    фильтр тонкой очистки типа ФГС 32- 05.

Номинальная тонкость фильтрации: 5мкм.

Номинальное давление: 32 МПа.

Номинальный расход при номинальном перепаде давлений вязкости: Q = 63 л/мин.

6. Расчет трубопроводов.

Задаемся предельными скоростями течения жидкости:

  •  в нагнетательной гидролинии 4м/с;
  •  сливной 2,0 м/с;
  •  всасывающей 1,2 м/с.

Определяем диаметр трубопровода:

= = 0,0127м.

= 0,0179м.

= 0,0232м.

Так как гидромотор реверсивный, диаметр трубопроводов на нагнетании и сливе принимаем одинаковыми: Dт/ = 15мм., на всасывании Dтвс/ = 25мм., жидкостьгидравлическое масло МГ-30 (ТУ38 – 10150 – 79), кг/м3.

Фактические скорости:

Uтвс = .

Uт = .

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для ν = 30мм2/с = = 3∙10-5м2/с, где ν – коэффициент кинематической вязкости, м2/с.

Reт =

λт - коэффициент гидравлического трения.

λт =

Reтвс = ;           λтвс =

Потери давления:

- в нагнетательной гидролинии :

∆ртн = λт

- в сливной :

∆ртн = ∆ртсл = 0,174 МПа.

- во всасывающей гидролинии :

∆ртвс = λтвсМПа.

Для максимальной частоты вращения :

Uтвсмах = .

Uтмах = .

Reтмах = ;                  λт =0,081

Reтвсмах = ;           λтвс = 0,112

∆ртмах = МПа.

∆ртвмах = МПа.

7. Выбор насоса и электродвигателя.

Определим давление на выходе из насоса:

рн = рм + ртн = 19 + 0,174  = 19,174  МПа.

Требуемая подача насоса:

Qн = Qм  = 30,486 л/мин. = 0,5081∙10-3 м3/с.,

т.к.будем считать, что утечки в предохранительных клапанах отсутствуют.

Для максимальной нагрузки и скорости:

рн max  = 22,68 +0,213+ 0,239 = 23,132  МПа;

Qн max = 35,28 л/мин = 0,588∙10-3 м3/с.

Для выбора насоса необходимо, чтобы ; .

Выбираем насос реверсивный, регулируемый типа НАР-74-90/320.

Тип насоса

,МПа.

, МПа.

, рад./с.

,рад./с.

НАР-74-90/320

32

40

104,2

157

122

Параметры насоса:

рабочий объём = 90 см3; - объемный КПД,- полный КПД.

Параметр регулирования: , J=0,018 кг∙м2

Определим объемный КПД для подачи Qн и Qнmax:

Полный КПД для средней нагрузки:

  

Определяем мощность на валу насоса при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора с учетом, что для проектируемого привода:

 

рнр = рн + ртвс = 19,174+ 0,00705  = 19,181 МПа.

Nвн =

Для максимальной нагрузки и угловой скорости:

рнр = рн + ртвс = 23,132 + 0,00858  = 23,14 МПа.

Nвн.мах. =

Момент на валу насоса при средней и максимальной нагрузке без учета скольжения асинхронного электродвигателя:

м

м

Выбираем элеектродвигатель типа 4А 160 М4У3.

Тип эл.двиг.

кВт.

4А160 М 4У3

18,5

120,5

177,15

2,2

18

157

Определяем скольжение при средней нагрузке:

= = 0,013

Угловая скорость насоса при средней нагрузке:

Емкость бака определим по трехминутной производительности насоса:

Полученную величину округляем до ближайшего большего значения по ГОСТу 12448-80 Wб = 250 дм3.

Составляем таблицу коэффициентов утечек.

Оборудование

Формула

Числовые значения коэффициентов, м4∙с/кг.

Гидромотор

МР-4500

аум =

аум =

Насос

НАР-74-90/320

аун =

аун =

8. Расчет статических характеристик.

Момент на валу насоса при средней нагрузке и средней угловой скорости гидромотора.

Коэффициент трансформации момента, передаточное число и КПД гидропередачи:

i =

Уточненный полный КПД гидромотора при средней нагрузке:

КПД гидросети:

КПД гидропередачи:

Значения КПД  совпадают, следовательно, расчет сделан правильно.

Построим механическую характеристику, соответствующую средней скорости вала гидромотора.

Определяем параметр регулирования насоса:

Определяем параметр холостого хода:

м

Па. = 2,04 МПа.

Рмх = рмх + рсл = 2,04 + 0,6 = 2,64 МПа.

Рнх = рмх + ртн = 2,64 + 0,174 = 2,814 МПа.

Пренебрегая скольжением на холостом ходу, определяем объемный КПД насоса:

Скорость холостого хода:

Точки с координатами (0,762; 0) и (0,49; 11875) определяют положение механической характеристики для .

Скоростную характеристику построим для средней нагрузки: Мм = М0c=11875 Нм

Зона нечувствительности при :

9 Динамический расчёт.

       Динамический расчёт проведём при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидромотор, которая зависит от угловой скорости w и коэффициента Х, характеризующего сопротивляемость породы резанью и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке Мм = Мс = 11875 Нм и        м = 0  = 0,49 c-1.

       Пренебрегая распределённостью параметров, примем рн(t) = рм(t).

       Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя с учётом э(t) = н(t) примет вид:

Т1 dMэ/dt + Mэ(t) =   (эс - н(t))

      Уравнение нагрузки электродвигателя:

Jн  dн/dt = Mэ(t) - (qнк  н / 2гмн) pн(t) + qнк pвс  н  / 2  г,где

                                                      

                                                         Jн =Jэк + Jкн .

           Уравнение нагрузки гидромотора:

Jм  dм/dt = qмк  гмм pн / 2 - qмк  гмм pсл  / 2 - kс(t)м(t)

      Уравнение движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, включая насос и гидромотор:

(W / Eп) dp/dt – qнк  н(t)н + qмк  м(t) / 2 + pн(t) (aум + aун)

      Перепишем систему в безразмерном виде , обозначая Мэ(t) = Мн Мэ(t) ;

н(t) = эсн(t); м = мм(t) ; рн(t) = рн рн(t) ; Кс(t) = Кс0Кс(t) ,

 и вычислим постоянные коэффициенты при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора.

       Тогда уравнение асинхронного двигателя примет вид:

T1 dMэ/dt + Mэ(t) = k1 – k1  н(t)

где Т1  =1/сsкр = 1 / 314 0,18 = 0,0177 c;

K1 =   эс / Mн  = Mэк / sк Mн = 120,5 / 0,022 73,883 = 74,13.

     Уравнение нагрузки электродвигателя в безразмерном виде :

T2 dн/dt = Mэ(t) – k2 pн(t)+k3

где T2 = Jнк + Jэк  н  / Mн  = (0,018 + 0,13) 154,88 / 73,833 = 0,31 c;

К2 = qнк  н  pнр / 2  гмм Mн = 90 10-6 0,26 19,181   106 / 6,28 0,93 73,883 = 1,04

К3 = qн  н pвс / 2  гмм   0.

     Уравнение нагрузки гидромотора в безразмерном виде имеет вид:

T3 dм/dt = pн(t) – k4 kс(t)  м(t) – k5 , где

Т3 = 2  Jм  м / qмк pн  гмм = 6,28 411,9 0,49 / 4,503 10-3 19,174 106 0,9 = 0,0163 с-1;

K4 = 2  M0c / qмк   pн  гмм = 6,28 11875 / 4,503 10-3 19,174 106 0,9 = 0,96;

K5 = pcл / pнр = 0,774 / 19,174 = 0,0404.

Уравнение движения жидкости в безразмерном виде:

T4 dpн/dt + pн(t) – k6  н(t) + k7  м(t) = 0

где       Еп = Eж / 1 +Eж  (Dт/   Eт) = 1700 106 / (1 + 1700 (15 / 2 2 105)) = 1598,12 МПа;

W =   (Dт )2  lтп / 4 = 3,14 (0,015)2   8 / 4 = 1,413 10-3 м3 ;

Т4 = W / Eп  ayi = 1,413 10-3  / 1598,12 106 11,52 10-12 = 0,0768 c ;

K6 = qнк  н  эс / 2  pн  ayi  = 90 10-6 0,26 157 / 6,28 19,174 106 1,152 10-12  = 2,65;

K7 = qнк  м / 2  pн  ayi  = 4,503 10-3 0,49 / 6,28 19,174 106 11,52 10-12 = 1,501

 После вычисления постоянных коэффициентов система уравнений принимает вид:

0,0177 dMэ/dt + Mэ(t) = 74,13 – 74,13  н(t)

0,31 dн/dt = Mэ(t) -  pн(t)

                                                                                 

                                   0,0163 dм/dt = pн(t) – 0,96 Kс(t)  м(t) – 0,0404                                  

0,0768 dpн/dt + pн(t) – 2,65  н(t) + 1,591  м(t) = 0.

       Учитывая что в статике производные равны нулю, определим  начальные условия при t = 0:

;

           Мэо = 74,13 – 74,13 ∙ 0,986 = 1,03;       pно1;   

 

 

   Результаты решения систем уравнений

t

M

P

0,00

1

1

1

1,

0,02

1,0168

1

0,882

1,028

0,04

1,0545

0,999

0,878

1,065

0,06

1,093

0,999

0,897

1,09

0,08

1,101

0,999

0,913

1,102

0,10

1,107

0,999

0,922

1,108

0,12

1,110

0,999

0,926

1,109

0,14

1,109

0,999

0,927

1,110

0,16

1,110

0,999

0,9277

1,110


10. Список использованной литературы.

 1. Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е. Справочник по  гидроприводам горных машин. М., Недра, 1974.

2. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М., Маши-

ностроение, 1979.

3. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Г. Элементы гидро-

привода. Киев, Техника, 1977.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68445. Аналіз фінансового стану неплатоспроможних підприємств і запобігання їх банкрутству 125.5 KB
  Нині діє Закон України «Про поновлення платоспроможності боржника або визнання його банкрутом», яким встановлюються умови та порядок поновлення платоспроможності суб’єкта підприємницької діяльності або визнання його банкрутом і застосування ліквідаційної процедури.
68446. Особливості фізичного виховання дітей із ослабленим здоров’ям 62.36 KB
  Дітям рекомендують додаткові оздоровчі фізичні вправи для підвищення рівня фізичної підготовленості. Тимчасово протипоказані плавання ходьба на лижах біг на ковзанах Дихальні вправи особлива увага приділяється диханню носом і подовженому видиху; вестибулярне тренування; ходьба; вправи на координацію...
68447. Особенности социально-политического и экономического развития России в начале ХХ вв. Первая мировая война. Февральская революция 1917 год 103.5 KB
  ХХ век в мировой истории Особенности социально-политического и экономического развития России в начале ХХ вв. Экономическое развитие России Российская империя оставалась самым крупным государством мира многонациональным около 100 народов и народностей и многоконфессиональным.
68448. Специфические особенности психологии как естественной и социальной науки 802.5 KB
  Наличием души пытались объяснить все непонятные явления в жизни человека. Задачи психологии наблюдение за поведением поступками реакциями человека. Психология это наука об отражательной деятельности мозга регулирующей поведение и деятельность наука об общих психических закономерностях...
68449. Русская литература начала XIX века 688.5 KB
  Цель данного пособия представить основные факты жизни и творчества писателей-классиков XIXв. Герои выбирались из простых людей идеалы извлекались из обыденной жизни. Важно высказать свое отношение к ней создать свой вымышленный образ мира часто по принципу контраста к окружающей жизни.
68450. Вплив підприємства на навколишнє середовище 148 KB
  Екологічна характеристика підприємства припускає оцінку прогресивності технологій повноту використання сировини та палива застосовані схеми очистки стічних вод та аеровикидів характеристику потоків які відходять від води та газу вилучаємої території загальну економічну оцінку шкоди яку наносить...
68451. Функції, форми та методи державного управління 132.5 KB
  Система державного управління складається із повсякденного здійснення певних функцій. Термін “функція” застосовують для позначення діяльності будь-яких державних органів незалежно від їх мети. Функціонувати – значить діяти, бути в дії, виконувати обов’язки. Функція є і обов’язок, і коло діяльності, і призначення.
68452. Товародвижение на фармацевтическом рынке. Элементы логистики. Организация деятельности оптового звена 30.56 KB
  Вторая часть пути связана с продвижением готовой продукции от производителя до конечного потребителя или пользователя и называется товародвижением. Новый объект который появился в процессе движения продукции стал предметом изучения науки логистики от греч.
68453. История развития информатики 219.5 KB
  Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, т.к. именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.