Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Размещено на /

Министерство образования и науки

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный политехнический университет"

Механико-машиностроительный факультет

Кафедра "ГАК"


Пояснительная записка

к курсовому проекту

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА ЦИКЛОВОЙ АВТОМАТИКИ


Выполнил: студент Малыхин Г.Е.

Руководитель: Романов П.И.


СПбГПУ, 2010

Содержание


Введение

1. Задание

2. Силовой расчет

3. Кинематический расчет

4. Разработка гидравлической схемы

5. Расчет потерь гидропривода

5.1. Рабочий ход

5.2. Обратный ход

6. Определение КПД и мощности холостого хода

Выводы

Литература


Введение


В данном курсовом проекте необходимо спроектировать гидропривод фрезерного станка. Проектируемый гидропривод включает в себя насосную установку, гидроцилиндр, трубопроводы, соединяющих их, и гидропанель, на которой размещены распределители, дроссели и регуляторы расхода.

По мере выполнения курсовой работы ставятся следующие задачи:

- силовой расчет с целью выбора гидроцилиндра;

- кинематический расчет для определения расхода на типовых режимах работы и выбора насосной установки;

- разработка гидравлической схемы привода, подбор оборудования, обеспечивающего ее работу;

- проектирование гидропанели (необходимо предоставить сборочный чертеж и спецификацию);

- расчет потерь гидропривода для типовых режимов работы, а так же расчет КПД и мощности на холостом ходу.


1. Задание


Разработать гидропривод фрезерного станка по следующим данным:

Станок: фрезерный.

Максимальная скорость рабочего хода: 900 мм/мин.

Минимальная скорость холостого хода: 3,5 м/мин.

Усилие на рабочем органе: 5 кН.

Полное перемещение: 250 мм.

Длина рабочего хода: 180 мм.

Масса рабочего органа: 330 кг.

Способ регулирования: на выходе.

Тип регулирования: дроссельное.

Циклограмма работы гидропривода (рисунок 1): ИП, БВ, РП1, РП2, В, ОХ, Т.

Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис. 1 Циклограмма работы гидропривода



2. Силовой расчет


Данный расчет производится на основе статического равновесия силового исполнительного органа, т.е. гидроцилиндра. Рассмотрим гидравлический силовой орган для поступательного движения, схема которого изображена на рис. 2:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис.2 Расчетная схема гидропривода


На рис.2 изображены следующие элементы:

1– гидроцилиндр, 2 – поршень, 3 – шток, 4 – рабочий орган, 5 – направляющие.

Рабочая жидкость (расход Q, давление р) подается в левую полость цилиндра 1, что вызывает перемещение поршня 2 с рабочим органом 4 со скоростью V, преодолевая нагрузку R.

Таким образом, условие статического равновесия системы [1, c.4]:


pF-pПРF’=R+RП+RШ+RН ±mПроектирование гидропривода цикловой автоматикиg , (2.1)

где р – давление в рабочей полости цилиндра; рПР – давление в сливной полости цилиндра; F и F' – эффективные площади двух сторон поршня.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики, (2.2)


где dш – диаметр штока, R – полезная нагрузка (чистое сопротивление); RП – сила трения поршня; RШ – сила трения штока; RН – сила трения в направляющих, MПроектирование гидропривода цикловой автоматикиg – вес рабочего органа, в данном случае он направлен вниз, следовательно берем его со знаком «минус».

Уравнение (2.1) является статически неопределимым, т.к. для определения сил сопротивления (R, RШ) нужно знать параметры цилиндра (F), а для определения (выбора) цилиндра нужно знать силы сопротивления. Поэтому предварительный расчет ведется, исходя из расчетной силы сопротивления Rрасч, в зависимости от типа станка [1, c. 5]:


RРАСЧ =(1,25…1,5R). (2.3)


Рассчитаем силу сопротивления, согласно формуле (2.3): Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Исходя из (2.3), уранение равновесия имеет следующий вид:


pF=RРАСЧ , (2.4)


Из уравнения (2.4) находим параметры цилиндра F=RРАСЧ/p, подставив соответствующие значения, получим [1, c. 5]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Исходя из найденного диаметра поршня D= 51,4 мм и длины рабого хода, выберем стандартный гидроцилиндр с ближайшими к заданным значениями. Гидроцилиндр по ОСТ2 Г29-1-77 удовлетворяет требованиям и обладает следующими характеристиками [2]:

Номинальное давление: 10 МПа.

Диаметр поршня: 63 мм.

Диаметр штока: 32 мм.

Длина рабочего хода: 250 мм.

Найдем эффективные площади двух сторон поршня, по формуле (2.2):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Проектирование гидропривода цикловой автоматики


После выбора гидроцилиндра возвращаемся к уравнению статического равновесия и рассчитываем давление в нагнетательной полости цилиндра при рабочем и холостом ходе без учета гидравлических потерь [1, c. 6].

Давление при рабочем ходе:


рР=(R+RП+RШ+RН + MПроектирование гидропривода цикловой автоматикиg )/F, (2.5)


Давление при холостом ходе:


рХ=(RП+RШ+RН’- MПроектирование гидропривода цикловой автоматикиg )/F , (2.6)


Рассчитаем давление при рабочем ходе по формуле (2.5). Для этого найдем силу трения в направляющих:

RH=0,35∙R=0,35∙5000=1750 H,

RH’=M∙g∙Проектирование гидропривода цикловой автоматики=3300∙0,11=363 Н.

Так как в гидроцилиндре используются манжеты воротниковые, то формула для расчета потерь на трение в уплотненях цилиндров будет следующая [1, c. 24]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматикиПроектирование гидропривода цикловой автоматики

где D – диаметр уплотняемой поверхности (мм);

L – ширина рабочей части манжеты (мм); p – давление масла (МПа);

pk – контактное давление при монтаже манжеты (pk = 2…5 МПа).

Давление масла Проектирование гидропривода цикловой автоматики на рабочем ходе, на холостом ходе: Проектирование гидропривода цикловой автоматики, контактное давлениеПроектирование гидропривода цикловой автоматики.

Таким образом, получим значение силы трения в поршне:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Рассчитаем силу трения в штоке, так как используется регулирование

Проектирование гидропривода цикловой автоматики


на выходе, то, следовательно, давление


Проектирование гидропривода цикловой автоматики.


В итоге получаем давление на рабочем ходе:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Давление на холостом ходе:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


3. Кинематический расчет


Данный расчет заключается в определении расходов, необходимых для обеспечения заданных рабочих и холостых ходов рабочих органов и последующим выборе стандартных насосных станций с одним или несколькими насосами. Максимальный расход определяется по формуле [1, c.7]:


Qp max =F·Vp max , (3.1)


где Vp max - максимальная скорость перемещения рабочего органа.

Подставив соответсвующие значения в формулу (3.1), получим:


Qp max =Проектирование гидропривода цикловой автоматики.


Рассчитаем потребный расход для холостого хода [1, c.7]:


Qх =F·Vх ; (3.2)

Qх’=F’·Vх ,(3.3)


где Vx - скорость холостого хода. Следовательно,


Qх =Проектирование гидропривода цикловой автоматики; Qх’=Проектирование гидропривода цикловой автоматики.


Эффективность работы гидропривода зависит от коэффициента использования расхода при рабочем ходе [1, c.7]:


К= Qx/ Qp max=10,8/2,8=3,86.

При K>3 выбираем гидростанцию с двумя насосами, что позволяет существенно повысить к.п.д. привода. Выберем гидростанцию с двумя насосами Г48-2 по ТУ2-053-1806-86 [2,с.380] т.к. она комплектуется двухпоточным насосом, однако на этой насосной станции необходимо поменять насос. Выбираем насос типа 3БГ12-42 с параметрами подачи со стороны вала 3,3 л/мин, со стороны крышки 10,4 л/мин.

Выбор насоса и цилиндра проверяется расчетом погрешности фактической скорости Vx, относительно заданной, которая не должна превышать 10% [1,с.8].


Проектирование гидропривода цикловой автоматики (3.4)

Проектирование гидропривода цикловой автоматики.


Погрешность не превышает 10%, следовательно, насос является подходящим. Схема насосной установки изображена на рис. 3.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис. 3 Насосная установка Г48-2

4. Разработка гидравлической схемы


На основе циклограммы, указанной в индивидуальном задании, разработаем гидравлическую схему. На схеме (рис. 4) гидрораспределитель Р1 переключает движение рабочего органа РО на прямое (положенеие «а»), обратное (положение «б») и выстой (выключен). Так как регулирование происходит на выходе, распределитель Р2, направляющий поток к распределителю Р3, регуляторам расхода РР1, РР2, необходимо разместить на сливной магистрали.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис. 4 Гидравлическая схема


Режимы работы распределителей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Схема включения электромагнитов

Распределитель БВ РП1 РП2 В ОХ Т
Р1 a a a - b a
Р2 - a a
- a
Р3
a b

-

По разработанной схеме, согласно рассчитанным величинам расхода и давления, подбирается следующая аппаратура:

два трехпозиционных распределителя ВЕ 10 64б / В220-50 Д ГОСТ 24679-81

на схеме: Р1 и Р2;

двухпозиционный распределитель ВЕ 10 573 / В220-50 Д ГОСТ 24679-81 (реализуем на базе ВЕ 10 64)

на схеме: Р3;

Расшифровка обозначения гидрораспределителей:

В – гидрораспределитель золотниковый;

10 – диаметр условного прохода 10 мм;

Е – вид управления - электромагнитное;

исполнение по схеме - № 64б - для трехпозиционного распределителя,

№ 573 – для двухпозиционного.

В – переменный ток, 220В, 50Гц;

Д – электрическое присоединение электромагнита сверху.

Технические характеристики:

Расход масла, л/мин: номинальный 22; максимальный 33;

Давление, МПа: номинальное 32;

два регулятора расхода МПГ55-2 ГОСТ 21352 – 75,

на схеме: РР1 и РР2;

М – международные присоединительные размеры;

П – стыковое присоединение;

Г55-2 – обозначение по классификатору станкостроения;

2 – исполнение по диаметру условного прохода 2 (Dy = 10мм).

Номинальное давление 20 МПа.

Расход масла, л/мин: максимальный 25;

дроссель ПГ77 – 12 ТУ27-20-2205 – 78,

на схеме: Др1;

П – стыковое присоединение;

Г77 – обозначение по классификатору станкостроения;

Dу, мм: 10 – диаметр условного прохода;

Расход масла, л/мин: 0,06 – 20.


5. Расчет потерь гидропривода


Расчет потерь необходим для настройки предохранительных клапанов рабочего и холостого хода. На рабочем ходу расчет ведется для максимальной рабочей скорости 0,015 м/с (2,8 л/мин). Рассчитывается отдельно нагнетательная и сливная ветви гидропривода – определяются потери давления pн и pс соответственно. Формулы для расчета представлены ниже [1,с.22]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики (5.1)

Проектирование гидропривода цикловой автоматики (5.2)


где pн l, pс l - потери по длине; pн м, pс м – потери в местных сопротивлениях; pн а , pс а – потери в аппаратах;

pок – потери на подпорном клапане.


5.1 Рабочий ход


Расчетная схема для рабочего хода приведена на рис. 5:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис. 5 Расчетная схема привода для рабочего хода

1) Рассмотрим нагнетательную ветвь. Величина потерь по длине pн1 определяются максимальным расходом рабочего хода Qpmax=2,8 л/мин и общей длиной нагнетательной магистрали:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.1)


где l0=800 мм – длина трубопровода от гидростанции; l1 = 37 мм; l2=30 мм;

l3 = 45 мм; l4 = 47 мм – длины каналов в гидропанели; lр=200 мм - длина трубопровода от гидропанели до гидроцилиндра.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Определим характер течения в трубопроводе [1,с.25]:


Re = Проектирование гидропривода цикловой автоматики (5.1.2)


где v=30 сСт – кинематическая вязкость масла ИГП-30 ТУ 38.101413-97 при температуре 20°С [2]; Q=2,8 л/мин - расход; d=10 мм – диаметр отверстия.

Подставив в формулу соответствующие значения, получим:

Re = Проектирование гидропривода цикловой автоматики т.к. Re<2000 [1,с.25], то движение жидкости в трубопроводе является ламинарным.

При ламинарном течении потери по длине определяются по формуле [1, c. 25]:

Проектирование гидропривода цикловой автоматики,(5.1.3) где lн=1,084 м – длина трубопровода.

Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери в местных сопротивлениях определяются по суммарному коэффициенту Проектирование гидропривода цикловой автоматики местных сопротивлений [1, c. 25]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.4) где Проектирование гидропривода цикловой автоматики - коэффициент сопротивления.


В таблице 2 приведены значения коэффициента местных сопротивлений для некоторых элементов и потоков [1, c. 26].


Таблица 2. Значения коэффициента местных сопротивлений для некоторых элементов и потоков

Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Учитывая, соответствующие значения коэффициентов сопротивления, получим:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери в аппаратах на напорной ветви включают только потери в распределителе Р1. Потери определяются квадратичной интерполяцией [1, c.23]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.5)


где Q=33 л/мин – номинальный расход на распределителе; p=0,2 МПа – потери при номинальном расходе; Qрmax=2,8 л/мин – значение расхода на рабочем ходу.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Окончательно, потери на напорной ветви


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


2) Рассмотрим сливную ветвь.

Расход в сливной магистрали расход определяется по формуле [1,c. 23]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.6)

где Q=2,8 л/мин - расход; F и F' – эффективные площади двух сторон поршня.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Общая длина сливной магистрали:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.


7) где l5= 47 мм; l6= 45 мм; l7= 30 мм; l8= 157 мм; l9= 102 мм; l10= 158 мм; l11= 30 мм; l12= 45 мм; l13= 112 мм; l14= 45 мм; l15= 30 мм; l16= 160 мм; l17= 30 мм; l18= 45 мм; l19= 97 мм; l20= 185 мм – длины каналов.

Подставив соответствующие значения, получим:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери по длине по формуле (5.1.3):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Коэффициент сопротивления на сливной ветви:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Местные потери определим по формуле (5.1.4):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери в аппаратах складываются из потерь на трех распределителях и регуляторе расхода. При номинальном расходе Q=33 л/мин для распределителей и Q=25 л/мин для регулятора расхода, аппараты имеют следующие потери:

распределители p1=0,2 МПа; регулятор расхода p2=0,2 МПа.

Потери при фактическом рабочем расходе составляют:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.8)

Проектирование гидропривода цикловой автоматики.


Окончательно, потери на сливной ветви, учитывая Проектирование гидропривода цикловой автоматики:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Определим величину настройки рабочего давления предохранительного клапана:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.1.9)

Проектирование гидропривода цикловой автоматики

5.2 Обратный ход


Расчетная схема для обратный хода приведена на рис. 6:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

Рис. 6 Расчетная схема привода для режима «обратный ход»


1) Рассмотрим нагнетательную ветвь. Расчеты обратного хода будут отличаться от расчетов рабочего хода только значением расхода Qxх =10,8 л/мин.

Общая длина нагнетательной магистрали:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики(5.2.1)


где l0=800 мм – длина трубопровода от гидростанции; l1 = 37 мм; l2= 30 мм; l3 = 45 мм; l4 = 47 мм – длины каналов в гидропанели;

lр=200 мм - длина трубопровода от гидропанели до гидроцилиндра.

Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Определим характер течения в трубопроводе по формуле (5.1.2):


Re = Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Т.к. Re<2000, то движение жидкости в трубопроводе является ламинарным.

При ламинарном движении потери по длине определяются по формуле (5.1.3):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Местные потери при коэффициенте сопротивления равном Проектирование гидропривода цикловой автоматики считаем по формуле (5.1.4):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери в аппаратах состоят из потерь на распределителе Р1. При номинальном расходе Q=33 л/мин (для распределителя) потери равны p1=0,2 Мпа.

Потери при холостом ходе на аппаратуре составляют (5.1.8):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики

В итоге найдем потери на напорной ветви:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


2) Рассмотрим сливную ветвь.

Общая длина сливной магистрали:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


где l5=47 мм; l6=45 мм; l7=30 мм; l8=157 мм; l9=102 мм; l10= 158 мм; l11= 30 мм; l12=45 мм; l13=62 мм; l14=199 мм; l15=167 мм; l16=97 мм; l17=185 мм – длины каналов.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Расход жидкости в сливной магистрали находим по формуле [1]:


Проектирование гидропривода цикловой автоматики,(5.2.2)


где Qхх=10,8 л/мин - расход; F и F' – эффективные площади двух сторон поршня.


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери по длине найдем по формуле (5.1.3):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Коэффициент сопротивления на сливной ветви Проектирование гидропривода цикловой автоматики.

Местные потери посчитаем по формуле (5.1.4):


Проектирование гидропривода цикловой автоматики


Потери в аппаратах состоят из потерь на распределителях Р1 и Р2. При номинальном расходе Q=33л/мин (для распределителей) потери p=0,2 Мпа.

Найдем потери по формуле (5.1.5):


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: