602

621 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

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