602
.pdf621 М749
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Н.В. МОКИН, Н.А. МАСЛОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, АППАРАТЫ И ПРИВОДЫ
Методические указания к выполнению контрольной и курсовой работ
НОВОСИБИРСК 2009
УДК 378.147:62–68 (07)
М749
М о к и н Н.В., Ма сло в Н. А. Гидравлические машины,
аппараты и приводы: Метод. указ. к выполнению контрольной и курсовой работ. — Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2009. — 60 с.
Изложены методические указания к выполнению контрольной и курсовой работ по дисциплинам «Гидравлические машины и аппараты», «Гидропневмопривод» и «Гидравлические и пневматические системы». Приведены основные требования к гидравлическим схемам машин и рекомендации по выбору гидравлических машин и аппаратов.
Предназначены для студентов специальностей «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», «Сервис технологических машин…», «Автомобили и автомобильное хозяйство» факультета «Строительные и дорожные машины» и заочного факультета.
Рассмотрены ирекомендованы к печатиназаседаниикафедры «Механизацияпутевых,погрузочно-разгрузочныхистроительных работ».
Ответственный редактор канд. техн. наук, доц. Ю.Н.Сырямин
Р е ц е н з е н т канд. техн. наук, доц. П.Т.Пономарев
Мокин Н.В., Маслов Н.А., 2009
Сибирский государственный университет путей сообщения, 2009
1.ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1.Цели выполнения контрольной и курсовой работ
Студенты дневной формы обучения выполняют курсовую работу, заочной — контрольную и курсовую работы.
Выполнение этих работ — эффективный способ освоения учебной дисциплины. В их содержание входит значительная часть экзаменационных и зачетных вопросов и задач.
Цель выполнения контрольной работы — изучение устрой-
ства, работы, свойствихарактеристикнасосов, гидродвигателей, распределителей, предохранительных и редукционных клапанов, фильтров и других элементов гидравлических и пневматических приводов и систем управления.
Цель выполнения курсовой работы — получение навыков в разработке, чтении и описании функционирования и свойств гидравлическихсхем, освоениеметодикивыбора насосов, гидродвигателей и аппаратов, в том числе средств защиты от чрезмерных перегрузок и поддержания допустимого диапазона температуры гидравлического масла в зимнее и летнее время.
Студент, выполнивший контрольную и курсовую работы,
должен уметь:
—читать, разрабатывать и оформлять гидравлические схемы машин;
—расчетным путем определять главные параметры, по справочникам и сайтам заводов-производителей выбирать насосы, гидродвигатели, гидроаппараты, трубопроводы игидравлически масла (МГ);
—определять давление настройки клапанов первичной и вторичной защит;
3
—рассчитывать потери давления и мощности в гидропередачах машины, определять силы и скорости выходных звеньев гидродвигателей и рабочих органов;
—рассчитывать параметры охладителя МГ;
должен знать:
—устройство, принцип действия, основные свойства и характеристикинасосов, гидромоторов, гидроцилиндров, распределителей, предохранительных и редукционных клапанов, а также марки, правила выбора и эксплуатации МГ.
На защите курсовой работы студент делает краткий доклад (примерно 8 мин), в котором излагает характеристику машины
иее принципиальной гидравлической схемы, алгоритмы и результаты выбора насосов, гидродвигателей и аппаратов, результаты проверки обеспечения требуемых сил, скоростей и перемещений рабочих органов, результаты проектирования тепловой защиты.
При необходимости, студенту могут быть заданы вопросы из приведенного ниже примерного перечня:
—действия оператора при включении и выключении гидродвигателей;
—работаисвойствасистемгидравлическогои электрогидравлическогосервоуправления распределителями, движениеуправляющих потоков;
—назначение пневмогидроаккумулятора в системе сервоуправления распределителем;
—движение потоков МГ во время разгона, установившейся работы и при чрезмерной перегрузке рабочего органа;
—определение КПД гидропередачи через значения КПД элементов;
—давление настройки предохранительных клапанов первичной и вторичной защит;
—работа управляемого предохранительного клапана непрямого действия в режиме предохранительного и переливного;
—определение мощности, необходимой на привод рабочего органа вращательного,поворотногои поступательногодействия;
—определение необходимой мощности и выбор дизельного и электрического двигателей;
4
—процедуры выбора насоса, гидромотора, гидроцилиндра, трубопроводов, распределителей, предохранительных клапанов, фильтров;
—как можно уменьшить толщину стенки напорного трубопровода;
—почему во всасывающей линии не допустима скорость МГ более 1 м/с;
—выбор МГ для зимних и летних условий;
—контроль степени засорения фильтров;
—работа системы охлаждения МГ, автоматическое отключение охладителя;
—определение потерь давления на различных участках гидропередачи и влияние этих потерь на силы и вращающие моменты на выходных звеньях гидродвигателей;
—отличие манометра, соединенного с напорной линией, от манометра, соединенного со сливной линией;
—что произойдет с гидропередачей, если перекрыть сливную линию гидродвигателя;
—чтопроизойдетсаксиально–поршневымгидромоторомили насосом, если перекрыть их дренажную линию;
—необходимая тонкость фильтрации МГ в силовых гидропередачах и в линиях сервоуправления;
—почему дренажные линии насосов и гидромоторов нельзя соединять со сливной линией;
—как определить расход МГ в дренажной линии насоса через его производительность;
—причины возможного несовпадения требуемых и полученных расчетом вращающих моментов, сил и скоростей рабочих органов;
—при соблюдении какого условия следует переходить к определению передаточного отношения привода рабочего органа;
—процедура корректировки передаточного отношения привода насоса в случае существенного отклонения скорости рабочего органа от требуемого значения;
—почему давление в сливной линии отрицательно влияет на силовые параметры и мощность гидродвигателей;
5
—в каких случаях и с какой целью между выходным звеном гидродвигателя и рабочим органом ставится механическая передача;
—с какой целью между дизелем и насосом ставится механическая передача;
—почемупри работегидропередачиповышается температура
МГ;
—понятие о максимальной и установившейся температуре МГ, зависимости для их вычисления;
—условия, при которых установка охладителя необходима;
—значения и единица коэффициента теплопередачи баком и охладителем;
—из какого условия определяется необходимая площадь охладителя;
—какие иные элементы кроме охладителя охлаждают МГ и какова их доля в балансе мощностей тепловых потоков;
—как конструктивно обеспечивается необходимая площадь охладителя;
—изкакогоусловия определяется производительностьвентилятора для охладителя;
—записать по памяти формулы для определения: производительности насоса; внутреннего диаметра напорного, сливного
ивсасывающего трубопроводов; необходимоймощностипривода насоса; вращающего момента на валу гидромотора; частоты вращения вала гидромотора; силы и скорости при выдвижении
ивтягивании штока гидроцилиндра (в предварительном и в проверочномрасчетах); передаточногоотношения привода рабочего органа из условия получения требуемого вращающего момента и из условия получения требуемой скорости.
1.2. Выполнение контрольной работы
Студенту выдается индивидуальное задание. В нем указаны типы гидромашин и аппаратов, для которых необходимо изобразить принципиальную схему и устройство (для сложных конструкций разрешается делать ксерокопии). По схеме, рисунку или чертежу дать описание устройства и работы, затем привести определения понятий и зависимости для вычисления геометрических, силовых, скоростных и энергетических характеристик
6
каждого агрегата. Например, характеристики аксиально — поршневого насоса:
—геометрические — диаметр поршня, угол наклона блока цилиндров к оси приводного вала, ход поршня, рабочий объем насоса;
—силовые — давление МГ номинальное и максимальное, вращающий момент на валу;
—скоростные — частота вращения вала номинальная, минимальная и максимальная, производительность насоса;
—энергетические—мощностьнавходе, мощностьна выходе, коэффициент полезного действия полный, объемный и гидромеханический.
Перед выполнением каждого пункта необходимо изучить соответствующие параграфы учебника. Тексты из учебника не следует дословно переписывать, их необходимо понять и дать ответ только на поставленный в задании вопрос. При необходимости использовать дополнительные источники — справочники, каталоги, сайты фирм, производящих гидромашины и гидроаппараты.
В ходе защиты студент должен показать знание и понимание устройства и работы агрегатов, а также зависимостей для определения их характеристик.
Объем контрольной работы: 15–20 страниц текста с рисунками.
1.3. Выполнение курсовой работы
Студенту выдается индивидуальное задание. В нем не указывается марка машины, но приводятся исходные данные для проектирования ее гидропривода - циклограмма работы, нагрузки, скорости и перемещения рабочих органов, температура воздуха, тип системы управления и др. Вместо характеристик рабочего органа могут быть заданы характеристики отдельных агрегатов гидропередачи — дизеля, электродвигателя, насоса, гидродвигателя и др.
Содержание заданий ежегодно изменяется. Следует внимательно прочесть задание, так как каждое его слово, каждая цифра имеют значение и должны быть правильно использованы при выполнении работы. Прежде всего — это тип схемы (с открытым или закрытым центром), тип управления распредели-
7
телями, характеристики циклограммы работы машины (продолжительность цикла, очередность работы рабочих органов), заданные количественные и иные характеристики элементов.
Характеристикиэлементовцепочки:дизельилиэлектродвигатель — механическая передача привода насоса — насос — трубопроводы — аппараты — гидродвигатель — механическая передача привода рабочего органа — рабочий орган зависят друг от друга. Поняв эти связи, можно от заданных характеристик одного или нескольких элементовперейти к искомым характеристикам других элементов и выбрать их.
Примерная последовательность расположения разделов в расчетно-пояснительной записке:
—описаниеработы исвойствгидравлической схемы машины;
—определение основных параметров и выбор первичных двигателей, насосов, гидродвигателей и аппаратов;
—определение потерь давления и проверка правильности выбора насосов, гидродвигателей и аппаратов;
—определение параметров тепловой защиты гидропривода машины.
Заданием может быть определено и иное содержание записки. Объем работы:
—схема гидравлическая принципиальная, одинлистформата А3 или А2, оформляется как самостоятельный графический документ;
—расчетно-пояснительная записка. Количество страниц око-
ло 20.
Графические и текстовые документы оформить с использованием компьютера. Работа сдается на проверку на бумажных носителях. К ней, при необходимости, устанавливаемой преподавателем, прилагается электронная версия на компакт-диске. В ходе защиты студент должен показать понимание и знание существа выполненной работы, а также умений самостоятельно, используя компьютер, внести исправления в расчеты, текстовые
играфические документы.
Текстовые и графические документы работы необходимо оформить в соответствии с требованиями стандарта организации (СТО) и стандартов ЕСКД.
8
2. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МАШИНЫ
В гидравлическую схему машины включить все элементы, необходимые для передачи энергии от первичных двигателей до рабочих органов, для управления, контроля и обеспечения следующих свойств привода:
—включение, выключение, реверсирование и регулирование скорости гидродвигателей;
—защита от недопустимо больших перегрузок;
—разгрузка насосов при выключении гидродвигателей;
—легкость и чувствительность управления распределителями;
—контроль давления в напорных линиях;
—фильтрация и охлаждение МГ;
—индикация засоренности фильтров;
—заправка бака.
Если заданием предусмотрена разработка технологической карты диагностирования элементов гидропередачи, необходимо в схему включить устройства для быстрого подсоединения соответствующих измерительных средств.
Принципиальную гидравлическую схему машины вычертить, используя стандартные условные графические обозначения элементов. Около каждого регулируемого элемента указать давление его настройки.
Описание работы и свойств гидропередач выполнить по принципиальной схеме со ссылками на буквенно–цифровые обозначения элементов. Описание должно содержать:
—общую характеристику гидроприводов машины (число потоков, тип схемы, наличие сервоуправления и др.);
—указания о действиях машиниста по включению, выключению и реверсированию гидродвигателей;
—перечисление элементов, через которые текут управляющие и силовые потоки при включении, реверсировании и выключении гидродвигателей;
—перечисление основных свойств гидропередач с указанием элементов,обеспечивающихэтисвойства(защиты отперегрузок, разгрузка, легкостьичувствительность управления, охлаждение
ифильтрация МГ, индикация засоренности фильтров, контроль давления и температуры МГ и др.);
9
— движение потоков МГ при работе первичной и вторичной защит.
Ниже приведен пример описания гидравлической схемы: «При постановке распределителя Р в нейтральную позицию подводящие к гидромотору М линии будут перекрыты и он, продолжая движение по инерции, перейдет в режим насоса. Сливная линия мотора М становится напорной, в ней резко повышается давление. Открывается предохранительный клапан
КП1, МГ идет через элементы:
Энергия теряется на преодоление сопротивлений в предохранительном клапане КП1. Гидродвигатель и рабочий орган за некоторое время (1–3 секунды) останавливаются. В контуре М1—КП1—КО1—М1 повышается температура МГ».
3.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
3.1.Проектирование с использованием дизеля в качестве
первичного двигателя
Цели расчета — определение параметров и предварительный выбор элементов привода.
Выбору подлежат только силовые элементы — первичный двигатель (дизельный), насосы, гидродвигатели, распределители, предохранительные клапаны, фильтры, трубопроводы, МГ для зимы и для лета. Возможны варианты заданий с выбором элементов систем регулирования и управления.
Для предварительного выбора любого элемента необходимо расчетомопределитьегонеобходимыепараметры.Взависимости от функционального назначения элемента это может быть мощность на входе или выходе, пропускная способность, диаметр условного прохода и др.
ВсоответствиисЕСКДрасчетвыполняютвпоследовательности:
1 0