Исследование температурного режима работы гидросистемы

Гидросистема, гидродвигатель, гидропривод, вязкость, подача, трубопровод, турбулентный, ламинарный, утечки, гидромотор, дроссель.

Дипломная работа состоит из трех частей:
– основная часть;
– экономическая часть;
– безопасность и экологичность проекта.
В основной части дипломной работы разработаны методики и приведены примеры расчета объемного, гидравлического КПД, а также определены зависимости влияния температуры рабочей жидкости на объемный и гидравлический КПД.
В экономической части работы произведен пример расчета производительности экскаватора оснащенного средством регулирования температуры рабочей жидкости.
В разделе безопасность и экологичность проекта проанализированы опасности при работе на лабораторном стенде, а также методы защиты.

Содержание
стр.
Введение……………………………………………………………………..11
1.Основная часть…………………………………………………………….....12
1.1. Состояние вопроса………………………………………………………...12
1.1.1. Характеристика рабочих жидкостей, применяемых
в гидроприводах СДМ…………………………………………………...12
1.1.2. Влияние условий эксплуатации на состояние рабочей
жидкости…………………………………………………………………..17
1.1.3. Тепловое состояние гидропривода, как фактор его
работоспособности………………………………………………………..21
1.1.3.1. Влияние температуры на механические потери
энергии……………………………………………………………………..21
1.1.3.2. Влияние температуры на гидравлические потери
энергии ………………………………………………………………….23 1.1.3.3. Влияние температуры на износ гидрооборудования………………..28
1.1.3.4. Влияние температуры на объемные потери энергии………….……..34
1.1.3.5. Качественная связь работоспособности машины с основными
параметрами гидрооборудования ……………………………………...36
1.1.4. Описание лабораторной установки …………………………….……….41
1.2. Постановка задач исследования …………………………………….…….43
1.3. Методика исследования объемного КПД Гидросистемы………….…….49
1.4. Методика исследования гидравлического КПД гидросистемы….……...50
1.5. Обработка результатов………………………………………….………….51
1.5.1. Определение объемного КПД гидросистемы………………….……….51
1.5.2. Определение гидравлического КПД…………………………….………52
1.6. Основные выводы………………………………………………….……….61
2. Экономическая часть………………………………………………….……...62
2.1. Определение капитальных затрат……………………………………........62
2.2. Определение годовой эксплуатационной производительности
машины………………………………………………………………..……..64
2.3. Определение себестоимости машино-смены……………………….…….66
2.4. Определение основных показателей и экономической эффективности
капитальных вложений………………………………………………….….74
2.5. Определение экономического эффекта……………………………….…..75
2.6. Расчет трудоемкости разработки 1000 м грунта и экономия по
затратам труда…………………………………………………………….…76
3.Безопасность и экологичность проекта………………………………….…..79
3.1. Анализ опасностей проектируемого стенда……………………………...79
3.2.Оценка опасностей……………………………………………………….....80
3.2.1. Микроклимат…………………………………………………………......80
3.2.1.1. На рабочем месте……………………………………………………....80
3.2.1.2. Температура воздуха…………………………………………….…......81
3.2.1.3. Влажность…………………………………………………….…….…...81
3.2.2. Запыленность и загазованность………………………………….……....82
3.2.3. Освещенность……………………………………………………….…….82
3.2.4. Шум и вибрация…………………………………………………….…….84
3.3. Мероприятия по промсанитарии на проектируемом объекте……….......84
3.3.1. Освещенность……………………………………………………….…….84
3.3.2. Шум и вибрация проектируемого стенда………………………….…....85
3.3.3. Запыленность и загазованность помещения…………………….............86
3.3.4. Электрозащита проектируемого стенда…………………………….…...86
3.4. Пожароопасность………………………………………………….………..87
3.4.1. Мероприятия по снижению пожароопасности……………….………..88
3.5. Специальная часть…………………………………………………….…....89
3.5.1. Расчет освещенности……………………………………………….…….89
3.5.2. Расчет вентиляции……………………………………………….……….90
Заключение………………………………………………………….……….92
Используемая литература ………………………………………….……….93
Приложение…………………………………………………………….…..…95

Доклад

Уважаемая государственная аттестационная комиссия вашему вниманию предлагается прослушать дипломную работу на тему “Исследование температурного режима работы гидросистемы”.
Целью дипломной работы является оценка влияния температурного режима работы гидропривода на основные показатели, в качестве которых принят КПД.
Как известно рабочая жидкость, применяемая в гидроприводе является рабочим телом, при помощи, которой передается гидравлическая энергия источника к гидродвигателю. Кроме того, функцией рабочей жидкости является предохранение трущихся поверхностей от износа, отвода теплоты и продуктов износа. Применяемые жидкости в гидроприводе СДМ в настоящее время в основном минерального происхождения.
В виду того, что условия эксплуатации гидрофицированных машин характеризуются температурой окружающего воздуха, относительной влажностью, ветром и т.д. Применяемые рабочие жидкости эксплуатируются в широком температурном диапазоне от -60 до +100˚С. Так на графике 1 лист 1 изображена интенсивность окисления жидкости от температуры, что не благоприятно сказывается на основных свойствах масел.
Лист 1 (Состояние вопроса). Влияние температуры жидкости на механические потери энергии связаны с трением. Повышение сил трения в гидроцилиндрах гидромотора снижает полезные усилия на штоке (валу).
На графике зависимости силы трения уплотнителей в гидроцилиндре от (Лист 2) видно, что с повышением температуры увеличивается износ. Увеличение сил трения при низких температурах связано с повышением вязкости масла, т.е. повышением сил внутреннего трения, а увеличение сил трения при положительных температурах связано с уменьшением смазывающих способностей масла.
Влияние температуры на гидравлические потери связано с трением о стенки трубопровода, завихрением в местных сопротивлениях и инерцией вязкой жидкости.
На графике 4 лист 2 изображена зависимость потерь давления в напорном трубопроводе длиной 1 м от температуры рабочей жидкости. Из графика видно, что на величину гидравлических потерь существенное влияние оказывает отрицательные температуры.
Влияние температуры на объемные потери.
Производительность гидрофицированных машин зависит от величины объемного КПД, т.к. эта величина определяет скорость выходного звена, а следовательно и длительность рабочего цикла. Объемный КПД характеризуется величиной утечек, которые в свою очередь зависят от температуры рабочей жидкости. На графике 2 лист 1 изображена зависимость увеличения коэффициента утечек от температуры. На графике 2 лист 2 видно, что на величину объемного КПД гидромашин влияет температура рабочей жидкости. Шестеренчатые насосы при отрицательных температурах имеют лучшую всасывающую способность, однако, при положительных температурах у них резко падает объемный КПД. Аксиально-поршневые гидромашины более устойчивы при работе при положительных температурах, но обладают малой всасывающей способностью при отрицательных температурах. Уменьшение объемного КПД при положительных температурах связано с внутренними утечками, а при отрицательных неполным заполнением рабочих камер вследствие инертности вязкого масла.
В связи с этим нашей задачей является подтверждение существующих закономерностей.

__________________________________________________________________


Для определения поставленных задач мы используем экспериментальную установку гидропривода гидравлическая схема, которой изображена на листе 3. Для того чтобы осуществить наши опыты мы установили датчик температуры – ДТ и манометр в сливной магистрали – МН2. Установка включает в себя следующие гидроэлементы: регулируемый аксиально-поршневой насос – Н, нерегулируемый аксиально-поршневой гидромотор – М, предохранительный клапан – КП, гидробак – Б и трубопроводы. Для контроля частоты вращения имеются тахометры – ТХ1 и ТХ2. Для контроля за величиной давления имеются манометры – в напорном трубопроводе – МН1, в сливном – МН2. Нагрузку на валу гидромотора имитируем ленточным тормозом – ТЛ.
В результате анализа баланса потерь энергии в аксиально-поршневых гидромашинах определи, что 47% от всех потерь энергии составляют объемные, а остальные 53% – гидромеханические (см. диаграмма Лист 4). А как уже было сказано раньше объемные потери оказывают влияние на производительность, поэтому проведем методику исследования объемных потерь (Лист 4). В нашей лабораторной установке допускаем отсутствие утечек на участке насос – гидромотор, вследствие не значительной длины трубопроводов, а значит, все утечки возникают в гидроагрегатах, т.е. действительная подача насоса = действительному расходу гидромотора (1 – насос, 2 – гидромотор). Действительная подача насоса есть разность теоретической подачи насоса и величины утечек . Действительный расход гидромотора есть сумма теоретического расхода гидромотора и величины утечек . Для определения величины утечек, через какое-то сопряжение мы их заменяем абстрактным каналом, имеющим длину , ширину и высоту . Величина утек через абстрактный канал определяется по следующей формуле , где , и – геометрические размеры канала, – перепад давления на данном участке, а – динамическая вязкость, которая в свою очередь зависит от кинематической вязкости жидкости. Из данной формулы видно, что на величину утечек влияет вязкость жидкости. Учитывая наши допущения, получили что (где – параметр регулирования, – частоты вращения насоса и гидромотора – рабочие объемы насоса и гидромотора). Выразив из формулы частоту вращения гидромотора , получили, что она зависит от параметра регулирования насоса , т.к. рабочие объемы насоса и гидромотора равны. В свою очередь, объемный КПД равен , это условие будет верным при , , и , По данной методике определим величину объемного КПД при различных температурах, которые воспроизведем в следующих графических зависимостях (показываем Лист 5, 6) влияния объемного КПД от температуры рабочей жидкости, при 0,1; 0,2; 0,3 и различных величинах давлений, также изображены зависимости объемного КПД от параметра регулирования при различных температурах. Из графиков видно, что более высокие температуры оказывают существенное влияние на величину объемного КПД, который начинает уменьшаться при температуре 55 – 75˚С. С увеличением давления объемный КПД уменьшается вследствие увеличения утечек, а с увеличением скоростей потока объемный КПД увеличивается, т.к. жидкость не успевает просачиваться.
Для определения гидравлических потерь в гидросистеме лабораторной установки, в виду их малого значения произвели их определение, расчетом используя стандартные формулы для определения путевых и местных гидравлических потерь. На величину путевых потерь влияет коэффициент трения жидкости о стенки трубопровода , которые зависят от режима течения жидкости, т.е. от числа Рейнольдса, а в свою очередь на число Рейнольдса влияет кинематическая вязкость (температура).
Из графической зависимости Лист 7 видно, что на величину гидравлического КПД оказывают влияние отрицательные температуры, т.е. начиная от +20˚С и ниже гидравлический КПД начинает падать.

В экономической части произведен пример расчета экономического эффекта от оптимизации теплового режима экскаватора ЭО 4121А оснащенного средством регулирования (поддержания постоянной температуры). Экономический эффект данного внедрения начинается при температуре рабочей жидкости +60˚С и более.

В экологичности и безопасности проекта проанализированы возможные опасности при работе на лабораторном стенде, что работа по степени электробезопасности на стенде относится к повышенной опасности, а по степени пожароопасности применяемое масло относится к горючим жидкостям. Также наличие высокого давления в гидросистеме может быть причиной травматизма.

Доклад окончен!!!

Используемая литература

1. Чебунин А. Ф. Гидропривод транспортных и технологических систем: Учеб. пособие. – Чита: ЧитГУ, 2003. – 132 с.
2. Каверзин С. В. Работоспособность гидравлического привода самоходных машин при низких температурах: Красноярск: Краснояр, 1986. – 144 с.
3. Итинская Н. И., Кузнецов Н. А. Топливо, масла и технические жидкости: Справочник. – М.: Агропромиздат, 1989. – 304 с.
4. Internet – сайт: [email protected]
5. Васильев С. И., Мирзоян Г. С., Сабуренков С. Е. Метод. указ. М.: 1983. – 26 с.
6. Мирзоян Г. С., Мануйлов В. Ю., Васильев С. И. Метод. указ. М.: 1985. – 14 с.
7. Чебунин А. Ф. Расчет объемного гидропривода: Метод. указ. Чита: ЧитПИ, 1991. – в 2 частях.
8. Буралев Ю. В., Павлова Е. И. Безопасность жизнедеятельности на транспорте: Учеб. Для вузов. – М.: Транспорт, 1999. – 200с.
9. Филиппов Б. И. Охрана труда при эксплуатации строительных машин: Учеб. Для вузов. – М.: Высш. шк., 1984. – 247с.
10. Мурашева Н. В. Экономическая часть конструкторских дипломных проектов для студентов специальности 1709 Метод. указ. – Чита: ЧитГУ, 1997. – 64с.
11. Раннев А. В. Одноковшовые строительные экскаваторы: Учеб. – М.: Высш. шк., 1991. – 304с.
12. Приложение к журналу №11 – 2004 Строительные и дорожные машины: часть 2.
13. Сафронов В. И. Расчет освещенности промышленных предприятий Метод. указ. по Охране труда – Чита: ЧитГУ, 2003. – 16с.
14. Длин А. М. Математическая статистика в технике: М.: Советская наука, 1958. – 466с.
9 форматов А1 - компас