Этап конкретного проектирования силовой подсистемы

 

Приступая к конкретному проектированию после знакомства с «Общими положениями» следует иметь в виду, что не весь объем процесса проектирования, изложенный выше используется студентом при курсовом проектировании, а только части, указанные в алгоритме разработки проекта. Например:

Проектирование силовой подсистемы:

1. Расчет (выбор) нагрузки на рабочий орган (уточненный преподавателем совместно со студентом-исполнителем);

2. Построение в масштабе кинематической схемы механизма (уточненной преподавателем совместно со студентом-исполнителем);

3. Кинематическая привязка гидроцилиндра по длине хода штока;

4. Определение усилия действующего на гидроцилиндр;

5. Определение скорости перемещения поршня (штока) по скорости рабочего органа;

6. Определение (выбор) давления в системе;

7. Определение диаметра и выбор гидроцилиндра;

8. Определение по циклограмме одновременности работы гидроцилиндров и расхода;

9. Анализ возможности увеличения производительности насоса;

10. Выбор насоса.

 

Как видно в представленном списке алгоритма отсутствуют многие шаги общего процесса.

Для машин, предназначенных для погрузочных работ – грузоподъемность, которая задается (указывается) в техническом задании (в данном случае - преподавателем). В технологическом оборудовании нагрузка рассчитывается из параметров предмета труда:

- Для лесозаготовительных машин – максимальный диаметр (или объем) и порода деревьев. Эти данные можно получить из таксационных материалов и «справочных таблиц»*.

- Для землеройных машин и экскаваторов – характеристики грунтов и объемы рабочих камер.

- Для машин приречных складов основным элементом, формирующим нагрузку является объем захвата (вес пакета) грейферов.

Определение нагрузки при использовании специальных машин, механизмов и устройств следует производить в процессе работы над заданием с помощью преподавателя.

Следующим шагом является кинематическая привязка гидроцилиндра, которую следует начать с вычерчивания кинематической схемы механизма. Чертеж выполняется на формате А3, в карандаше в произвольном масштабе в виде черновика.* Как правило, приходится проводить несколько вариантов точек крепления, поэтому следует работать с «карандашом и резинкой». На чертеже обязательно указываются три масштаба: длины, силы и скорости, а также результаты графических (графо-аналитических) расчетов. Кроме того, обязательно указывается марка и характеристика гидроцилиндра. Черновик кинематической привязки прикладывается к пояснительной записке в качестве приложения.

Полученные значения нагрузки на шток гидроцилиндра и скорости его перемещения служат исходными данными для дальнейших расчетов и выбора гидроцилиндра. Однако для продолжения расчетов (определение диаметра гидроцилиндра) следует выбрать давление в системе. Для этого используются технические характеристики аналогов последних лет.

Давление, указанное в технических характеристиках апробировано практикой эксплуатации и технологиями изготовления гидроаппаратуры, поэтому недопустимо использовать какие-либо рекомендации по назначению давления, приводимые в литературе.

По известному усилию и давлению определяют «расчетный» диаметр гидроцилиндра используя известные формулы. Полученное значение диаметра рекомендуется сравнить с нормальным рядом диаметров государственного стандарта и выбрать ближайший в сторону увеличения. Можно избежать этой операции и выбрать сразу стандартный выпускаемый серийно гидроцилиндр (по ближайшему диаметру, давлению и ходу штока).

Следующий шаг – выбор насоса. Для этого, используя скорость движения поршня (штока), определяется расход гидроцилиндра (цилиндров). Затем по циклограмме определяется возможность одновременной работы цилиндров и суммарный расход.

Для упрощения (так как проект учебный) допускается принимать один цилиндр с введением коэффициента увеличения (одновременности). При отсутствии значений коэффициента одновременности, следует использовать методику его определения, изложенную в «Общих положениях».

Выбранный по расходу и давлению насос следует проверить по расходу, который будет иметь насос при максимальной нагрузке, используя значения рабочего объема и оборотов двигателя при максимальной нагрузке. Некоторые данные по характеристикам двигателей тракторов можно получить в учебном пособии [4]. Марки гидроцилиндров и насосов и некоторые характеристики вносятся в экспликацию принципиальной схемы.

Результатом этого этапа проектирования являются:

- Параметры гидроцилиндров (диаметр, ход штока, марка);

- Параметры насоса (давление, подача, марка).

 

Однако они не являются окончательными так как

- следует по конструктивным схемам компоновки машины-аналога проверить есть ли необходимость использовать «спаренные» гидроцилиндры;

- не выгодней ли перейти к комбинированной схеме с несколькими насосами;

- есть ли необходимость использовать секционные насосы;

- следует заглянуть в схему системного подхода (см. ниже) и решить нет ли возможности в следующих этапах использовать типовые блоки, схемы, приемы и т. д.

 

Некоторые из перечисленных вопросов решатся окончательно в следующем этапе – «Проектирование подсистемы управления». Такое «опережение» должно быть постоянным элементом проектирования так как постоянными элементами процесса проектирования являются:

- опережение – предвосхищение возможного;

- возврат и коррекция уже принятых решений.