МОДЕРНИЗАЦИЯ ГИДРОПРИВОДА КРАНО- МАНИПУЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ FASSI F150A.22 С ГРУЗОВЫМ МОМЕНТОМ 132,4 КНМ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1 Обзор патентной литературы 12
2. ОПИСАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ 19
2.1 Исходные данные 19
2.2 Модернизация 20
3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 23
3.1 Энергетический расчет при прямом ходе 24
3.2 Энергетический расчет при обратном ходе 28
3.3 Расчет поворотного гидродвигателя 32
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 34
4.1 Выбор рабочей жидкости 34
4.2 Расчет объёмных расходов рабочей среды 34
4.3 Расчет трубопроводов 35
4.4 Подбор гидроаппаратуры 39
4.5 Потери давления в напорной и сливной магистралях 44
4.5.1 Путевые потери 44
4.5.2 Местные потери 47
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 51
6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 53
6.1 Расчет теплообменника 54
7. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОПРИВОДА 56
8. РАСЧЕТ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЧАСТИ ГП 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 67
2
1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1 Обзор патентной литературы 12
2. ОПИСАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ 19
2.1 Исходные данные 19
2.2 Модернизация 20
3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 23
3.1 Энергетический расчет при прямом ходе 24
3.2 Энергетический расчет при обратном ходе 28
3.3 Расчет поворотного гидродвигателя 32
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 34
4.1 Выбор рабочей жидкости 34
4.2 Расчет объёмных расходов рабочей среды 34
4.3 Расчет трубопроводов 35
4.4 Подбор гидроаппаратуры 39
4.5 Потери давления в напорной и сливной магистралях 44
4.5.1 Путевые потери 44
4.5.2 Местные потери 47
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 51
6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 53
6.1 Расчет теплообменника 54
7. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОПРИВОДА 56
8. РАСЧЕТ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЧАСТИ ГП 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 67
2
Крано-манипуляторная установка (КМУ) является самым передовым решением в области подъёмно-транспортного оборудования, так как позволяет обойтись без дополнительного использования грузовика, подъёмника и рабочей силы.
Кран-манипулятор - это особенная разновидность специальной техники, которая представляет собой универсальное и многофункциональное средство, смонтированное на грузовом автомобиле или фундаменте, для подъема, перемещения и перевозки различных грузов.
В сравнении с другой техникой, крано-манипуляторная установка имеет ряд преимуществ, в который входят: мобильность техники, компактность, максимальная скорость погрузки и самое главное экономичность. Все эти достоинства определяют выбор в пользу манипулятора. Крано-манипуляторную установку часто используют для строительно-монтажных работ, а также для перемещения нестандартного груза весом до 5 тонн. Широкое применение манипуляторной установки обусловлено её относительно небольшой массой, малыми габаритами и возможностью перемещать грузы в труднодоступные места и производить погрузку в условиях ограниченного пространства. Главным преимуществом крана-манипулятора является то, что его можно установить на любое грузовое транспортное средство.
Установка комплектуется стреловым оборудованием, системой управления, грузозахватными приспособлениями, а также опорной рамой. Существует множество типов и моделей КМУ, отличающиеся по массе и габаритам, по грузоподъёмности, по виду шасси, а также по наибольшему вылету стрелы и высоте подъёма груза. КМУ зарекомендовала себя как экономически значимая замена самоходным кранам и постепенно производство видит пользу от применения крано-манипуляторной, так как водитель грузового автомобиля может выполнять операции и крановщика, и такелажника.
Таким образом, в рабочем процессе не задействованы лишние люди и, самое главное, энергоемкая, дорогостоящая спецтехника.
Цель дипломного проекта связана с модернизацией выносных опор крано-манипуляторной установки Fassi F150A.22 с грузовым моментом 132,4 кНм для повышения ее надежности и энергоэффективности.
Выносные опоры предназначены для поддержания крана- манипулятора в устойчивом положении во время работы КМУ. Однако при транспортировке КМУ на грузовом автомобиле они могут повреждаться при различных неблагоприятных дорожных и сезонных условиях (например, при наличии больших сугробов).
Чтобы повысить проходимость транспортного средства, на котором установлен кран-манипулятор, и добиться снижения риска повреждения опор, предложено установить дополнительную секцию гидрораспределителя и два поворотных гидродвигателя для управления поворотом опор на 180°.
Для упрощения конструкции гидропривода и способа управления выносными опорами принято решение заменить селекторные клапаны (девиаторы) на дополнительные секции распределителя. Таким образом, секционный гидрораспределитель будет состоять из четырех секций, управляющих соответственно:
- выдвижением опор в стороны (телескопирование опор);
- подъёмом/опусканием опор;
-выдвижением дополнительных опор в стороны;
- подъёмом/опусканием дополнительных опор.
Для повышения энергоэффективности работы насосной установки гидросистемы при различных скоростях движения выходных органов гидродвигателей предложена замена нерегулируемого насоса на авторегулируемый, подача которого изменяется автоматически в зависимости от давления в гидросистеме. В регулируемых аксиально¬поршневых насосах рабочий объём может регулироваться изменением угла наклона блока или шайбы, в зависимости от типа насоса - с наклонным блоком или же с наклонной шайбой (диском).
Для решения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ научно-технической и патентной литературы;
2. Доработать принципиальную гидравлическую схему с учетом предлагаемых в проекте изменений;
3. Выполнить энергетический и гидравлический расчеты и
энергетический расчет насосной установки с обоснованием выбора поворотных гидродвигателей, секционного распределителя и
авторегулируемого насоса;
4. Оценить необходимость использования в гидросистеме теплообменного аппарата в ходе выполнения теплового расчета;
5. Рассчитать показатели надежности гидропривода;
6. Спроектировать требуемое нестандартное гидрооборудование в специальной части проекта;
7. Подготовить конструкторскую документацию.
Кран-манипулятор - это особенная разновидность специальной техники, которая представляет собой универсальное и многофункциональное средство, смонтированное на грузовом автомобиле или фундаменте, для подъема, перемещения и перевозки различных грузов.
В сравнении с другой техникой, крано-манипуляторная установка имеет ряд преимуществ, в который входят: мобильность техники, компактность, максимальная скорость погрузки и самое главное экономичность. Все эти достоинства определяют выбор в пользу манипулятора. Крано-манипуляторную установку часто используют для строительно-монтажных работ, а также для перемещения нестандартного груза весом до 5 тонн. Широкое применение манипуляторной установки обусловлено её относительно небольшой массой, малыми габаритами и возможностью перемещать грузы в труднодоступные места и производить погрузку в условиях ограниченного пространства. Главным преимуществом крана-манипулятора является то, что его можно установить на любое грузовое транспортное средство.
Установка комплектуется стреловым оборудованием, системой управления, грузозахватными приспособлениями, а также опорной рамой. Существует множество типов и моделей КМУ, отличающиеся по массе и габаритам, по грузоподъёмности, по виду шасси, а также по наибольшему вылету стрелы и высоте подъёма груза. КМУ зарекомендовала себя как экономически значимая замена самоходным кранам и постепенно производство видит пользу от применения крано-манипуляторной, так как водитель грузового автомобиля может выполнять операции и крановщика, и такелажника.
Таким образом, в рабочем процессе не задействованы лишние люди и, самое главное, энергоемкая, дорогостоящая спецтехника.
Цель дипломного проекта связана с модернизацией выносных опор крано-манипуляторной установки Fassi F150A.22 с грузовым моментом 132,4 кНм для повышения ее надежности и энергоэффективности.
Выносные опоры предназначены для поддержания крана- манипулятора в устойчивом положении во время работы КМУ. Однако при транспортировке КМУ на грузовом автомобиле они могут повреждаться при различных неблагоприятных дорожных и сезонных условиях (например, при наличии больших сугробов).
Чтобы повысить проходимость транспортного средства, на котором установлен кран-манипулятор, и добиться снижения риска повреждения опор, предложено установить дополнительную секцию гидрораспределителя и два поворотных гидродвигателя для управления поворотом опор на 180°.
Для упрощения конструкции гидропривода и способа управления выносными опорами принято решение заменить селекторные клапаны (девиаторы) на дополнительные секции распределителя. Таким образом, секционный гидрораспределитель будет состоять из четырех секций, управляющих соответственно:
- выдвижением опор в стороны (телескопирование опор);
- подъёмом/опусканием опор;
-выдвижением дополнительных опор в стороны;
- подъёмом/опусканием дополнительных опор.
Для повышения энергоэффективности работы насосной установки гидросистемы при различных скоростях движения выходных органов гидродвигателей предложена замена нерегулируемого насоса на авторегулируемый, подача которого изменяется автоматически в зависимости от давления в гидросистеме. В регулируемых аксиально¬поршневых насосах рабочий объём может регулироваться изменением угла наклона блока или шайбы, в зависимости от типа насоса - с наклонным блоком или же с наклонной шайбой (диском).
Для решения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ научно-технической и патентной литературы;
2. Доработать принципиальную гидравлическую схему с учетом предлагаемых в проекте изменений;
3. Выполнить энергетический и гидравлический расчеты и
энергетический расчет насосной установки с обоснованием выбора поворотных гидродвигателей, секционного распределителя и
авторегулируемого насоса;
4. Оценить необходимость использования в гидросистеме теплообменного аппарата в ходе выполнения теплового расчета;
5. Рассчитать показатели надежности гидропривода;
6. Спроектировать требуемое нестандартное гидрооборудование в специальной части проекта;
7. Подготовить конструкторскую документацию.
В работе предложен вариант модернизации гидропривода крано-манипуляторной установки FASSI F150A.22 путем:
- замены нерегулируемого насоса на авторегулируемый аксиально- поршневой насос с целью повышения энергоэффективности гидропривода;
- установки поворотных гидродвигателей для осуществления поворота опор крано-манипуляторной установки на 180° с целью предотвращения повреждения опор при транспортировке крано-манипуляторной установки в неблагоприятных дорожных и сезонных условиях;
- замены девиаторов (селекторных клапанов) на четырехсекционный гидрораспределитель.
Выполнены необходимые расчеты: энергетический, гидравлический, энергетический расчет насосной установки, тепловой, расчет надежности гидропривода.
В энергетическом расчете определены: ускорение выходного звена, предельная мощность, полная внешняя нагрузка, а также рабочий объём каждого гидродвигателя. На основе полученных расчетных данных обоснован выбор гидродвигателей.
В ходе гидравлического расчета построена типовая циклограмма гидропривода и рассчитана гистограмма расходов. Определены путевые и местные потери давления на разных режимах работы гидродвигателей.
По результатам энергетического расчета насосной установки подобран аксиально-поршневой регулируемый насос, рассчитана мощность приводного двигателя.
Тепловой расчет выполнен с целью определения условий работы гидропривода, уточнения объема гидравлического бака и поверхностей теплоотдачи. Выявлено, что в гидроприводе есть необходимость установки
теплообменного аппарата, так как температура рабочей жидкости превышает максимально допустимую (+70°С).
Построена структурная схема надежности и определены показатели надежности гидропривода: вероятность безотказной работы, наработка на отказ, гарантийный ресурс.
В специальной части диплома спроектирован гидроцилиндр телескопирования первой секции удлинения, выполнены расчеты на прочность и на устойчивость. Подобраны стандартные изделия: уплотнительные резиновые кольца для неподвижного уплотнения соединения штока с поршнем, а также стандартные шпилечные соединения.
- замены нерегулируемого насоса на авторегулируемый аксиально- поршневой насос с целью повышения энергоэффективности гидропривода;
- установки поворотных гидродвигателей для осуществления поворота опор крано-манипуляторной установки на 180° с целью предотвращения повреждения опор при транспортировке крано-манипуляторной установки в неблагоприятных дорожных и сезонных условиях;
- замены девиаторов (селекторных клапанов) на четырехсекционный гидрораспределитель.
Выполнены необходимые расчеты: энергетический, гидравлический, энергетический расчет насосной установки, тепловой, расчет надежности гидропривода.
В энергетическом расчете определены: ускорение выходного звена, предельная мощность, полная внешняя нагрузка, а также рабочий объём каждого гидродвигателя. На основе полученных расчетных данных обоснован выбор гидродвигателей.
В ходе гидравлического расчета построена типовая циклограмма гидропривода и рассчитана гистограмма расходов. Определены путевые и местные потери давления на разных режимах работы гидродвигателей.
По результатам энергетического расчета насосной установки подобран аксиально-поршневой регулируемый насос, рассчитана мощность приводного двигателя.
Тепловой расчет выполнен с целью определения условий работы гидропривода, уточнения объема гидравлического бака и поверхностей теплоотдачи. Выявлено, что в гидроприводе есть необходимость установки
теплообменного аппарата, так как температура рабочей жидкости превышает максимально допустимую (+70°С).
Построена структурная схема надежности и определены показатели надежности гидропривода: вероятность безотказной работы, наработка на отказ, гарантийный ресурс.
В специальной части диплома спроектирован гидроцилиндр телескопирования первой секции удлинения, выполнены расчеты на прочность и на устойчивость. Подобраны стандартные изделия: уплотнительные резиновые кольца для неподвижного уплотнения соединения штока с поршнем, а также стандартные шпилечные соединения.