Описание принципиальной схемы гидропривода

При составлении принципиальной гидравлической схемы учитываем требования, изложенные в разделе 2. Схема изображена на рисунке 3.1.

Исходя из анализа работы экскаватора принимаем двухпоточную схему, обеспечивающую совместную работу любых двух гидродвигателей из разных контуров. Наиболее целесообразно включать в один контур гидродвигатели, редко работающие совместно. Поэтому в первый контур включаем гидромотор М поворота платформы и гидроцилиндр управления рукоятью Ц1, во второй – гидроцилиндры управления стрелой Ц2, Ц3 и ковшом Ц4.

Тем самым обеспечивается одновременное включение поворота платформы и перемещения стрелы, перемещения стрелы и рукояти, часто встречающиеся при транспортных операциях экскаватора, а также одновременное перемещение рукояти и ковша, что встречается при копании грунта.

Гидропривод оснащен трехпоточным насосом Н со встроенным регулятором мощности, исключающим перегрузку двигателя. Две секции насоса Н подают жидкость к распределителям Р1 и Р2 соответственно 1-го и 2-го контуров, а третья секция– к блокам управления БУ.

Распределители являются секционными и предназначены для управления гидродвигателями. Распределитель Р1 состоит из напорной секции, двух рабочих секций с блоками вторичных предохранительных клапанов и сливной секции. Распределитель Р2 отличается тем, что отсутствует блок вторичных предохранительных клапанов на отводах, идущих к гидроцилиндру ковша. Блоки вторичных предохранительных клапанов обеспечивают не только защиту гидродвигателей от инерционных и реактивных давлений, но и исключают кавитацию жидкости в напорных трубопроводах при обгонном режиме работы за счет обратных клапанов, имеющихся в блоках.

Для управления золотниками распределителей используются блоки дистанционного гидравлического управления БУ.

На трубопроводе, подающем жидкость в поршневые полости гидроцилиндров стрелы, установлен замедлительный клапан, ограничивающий скорость опускания стрелы, когда действуют попутные весовые нагрузки.

Очистка рабочей жидкости осуществляется фильтром Ф со встроенным предохранительным клапаном, обеспечивающим защиту фильтра при низких температурах, когда вязкость рабочей жидкости повышена, и при загрязнении фильтра.

Для контроля технического состояния гидросистемы устанавливают термометр Т и три манометра. Манометры МН1 и МН2 установлены в напорных магистралях рабочих контуров и служат для контроля давления в гидросистеме, манометр МН3 установлен в сливной магистрали для контроля технического состояния фильтра.

Рисунок 3.1– Принципиальная схема экскаватора

Необходимость установки теплообменника может быть выяснена после соответствующих расчетов.

 

Выбор номинального давления

Повышение давления жидкости в гидросистеме позволяет повысить производительность и снизить металлоемкость машины.

Для разрабатываемой гидросистемы привода экскаватора можно принять номинальное давление Р_ном=20 МПа, учитывая, что промышленность в достаточной степени освоила гидрооборудование, работающее при таком давлении.

 

Подбор гидродвигателей

Диаметр гидроцилиндра D с односторонним выходом штока определяется в зависимости от схемы его включения. Для предварительных расчетов, когда не известны потери давления в трубопроводах, можно использовать формулы:

– при выдвижении штока, когда рабочая жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра

D ;                                   (3.1)

– при втягивании штока, когда рабочая жидкость подается в штоковую полость гидроцилиндра

D ,                                   (3.2)

где Р - заданное усилие;

P_ц - перепад давления на гидроцилиндре;

_мц - механический КПД гидроцилиндра, _МЦ=0,95;

ψ - коэффициент мультипликации, принимаемый по технической документации [1]

,

где d– диаметр штока.

Длина хода штока гидроцилиндра выбирается исходя из кинематических особенностей рабочего оборудования. При выполнении курсовой работы длина хода штока выбирается по анализу машины.

Рабочий объем гидромотора q_м определяется по формуле

,                                        (3.3)

где М - заданный крутящий момент на валу гидромотора;

P_м - перепад давления на гидромоторе;

_мм - механический КПД гидромотора.

Перепад давления на гидроцилиндре P_ц и гидромоторе P_м для предварительных расчетов принимают на 10-20 % меньше выбранного номинального давления [1], т.е.

 

ΔP_ц(м)=(0,8…0,9)∙Р_ном

Для расчета гидроцилиндров подъема стрелы используем формулы (3.1) и (3.2). Для наших условий имеем ΔP_ц=0,9∙20=18 МПа и _мц=0,95 [1].

При Р=Р_с=90 кН по формуле (3.1) получим

 

D  м.

Коэффициент мультипликации принимаем равным 1,6 [1].

По формуле (3.2) определим требуемый диаметр гидроцилиндра при втягивании штоков, когда Р= Р¢_с=80 кН

 

D  м.

Этот режим работы гидроцилиндра является наиболее нагруженным.

Принимаем гидроцилиндр 1.20.1.У–100х63х800, обеспечивающий управление стрелой при наихудшем режиме нагружения– втягивании штоков. Поскольку гидроцилиндрами перемещается большая масса, принимаем гидроцилиндры с нерегулируемыми тормозящими устройствами в конце хода поршня.

Для гидроцилиндра рукояти расчетное рабочее движение осуществляется при выталкивании штоков. С учетом того, что Р=Р_р=70 кН, имеем

 

D  м.

Аналогично предыдущему, принимаем гидроцилиндр 1.20.1.У–80х50х710.

Для гидроцилиндра ковша при Р=Р_к=100 кН, получим

 

D  м.

Поскольку скорость перемещения штока низкая, принимаем гидроцилиндр без тормозящих устройств. Округляя значение диаметра в большую сторону, выберем гидроцилиндр 1.20.1.У–100х63х630.

Требуемый рабочий объем для гидромотора поворота платформы равен

 

 м³.

Значение механического КПД гидромотора _мм=0,958, используемого при вычислениях, определим из выражения:

 

,

где  и  – соответственно общий и объемный КПД гидромотора.

При =0,91 и =0,95 [1] имеем .

Принимаем гидромотор с ближайшим большим рабочим объемом, рассчитанный на принятое номинальное давление. Подходит гидромотор 310.20 с рабочим объемом 56 см³. В случае невозможности подбора гидромотора по крутящему моменту или по заданной частоте вращения, необходимо использовать промежуточные редукторы или другие механические передачи.