Курсовой проект
по дисциплине
«Автоматизированные электрическиегидроприводы»
Разработал студент
группы Т-52
Трубин О.К.
Проверил: Л.В. Ручкин
Красноярск
Содержание
Техническое задание
Введение
1. Патентно-информационный поиск
2. Расчетная часть
2.1 Энергетический расчет
2.2 Гидравлический расчет
2.3 Тепловой расчет
2.4 Расчет направляющих
3. Устройство и принцип работыпривода
Заключение
Библиографический список
Приложения
Техническое задание
РАЗРАБОТАТЬГИДРОПРИВОД ПОДАЧИ СИЛОВОЙ ГОЛОВКИ АГРЕГАТНОГО СТАНКА
Исходныеданные:
1. Комплекснаядеталь ТЗ.АЭГП.09.05.3.04.000.
2. РТМ:ГОСТ 8, ГОСТ7035, ГОСТ7599, ГОСТ12.1.012, НтиЖ, типовые режимы и припуски.
3.Информационные:Параметры Единицы измерения Значения Приведенная масса кг 500 Перемещение силовой головки м 0,2 Средняя скорость силовой головки м/с 0,15 Технологическое усилие Н 6000 L1 м 4 L2 м 6 L3 м 6 L4 м 4 Кинематическая вязкость жидкости Ст 0,3 Плотность жидкости
кг/м3 900
1. Площадьпроходного сечения дросселя Sдр=10мм2.Коэффициентсопротивления дросселя Eдр=2
2.Сопротивление каждого канала распределителя заменить эквивалентной длиннойLp=100dt, фильтра Lф=200dt,где dt – диаметр трубопровода.
Пояснительнаязаписка: Титул, аннотация, введение, информационно-поисковая часть,технологическая часть, конструктивная часть, научно-исследовательская работа,заключение.
Введение
Существует множестворазличных агрегатных станков обладающих разнообразными размерами, конструктивномуоформлению, техническим характеристикам и принципам действия. При их созданиииспользуются все достижения машино- и приборостроения, электротехники иэлектроники, автоматики и информатики. Металлорежущие станки при их высокойпроизводительности, точности и универсальности являются основным видомтехнологического оборудования для размерной обработки деталей.Приводы являются составной частью всех технологическихмашин. Они обеспечивают в соответствии с заданным технологическим циклом работыперемещение, позиционирование и необходимое силовое воздействие рабочих органовмашины. Существует большое многообразие типов приводов: механические,электрические, электромагнитные, пневматические и гидравлические.Сейчас гидроприводы успешно используют в транспортных,горных, строительных, дорожных, путевых, мелиоративных и сельскохозяйственныхмашинах, на судах, летательных и подводных аппаратах, в станках,подъемно-транспортных механизмах и автоматических линиях на машиностроительных,металлургических и других предприятиях
1. Патентно-информационный поиск
Гидравлический привод
Патент РоссийскойФедерации
Суть изобретения: Гидравлический привод предназначендля агрегатных станков и автоматических линий для управления гидроцилиндрамисиловых столов подачи шпиндельных узлов при сверлении глубоких отверстий,например масляных каналов в распределительных и других валах. Привод управленияисполнительным гидроцилиндром содержит гидравлические распределители,соединяющие напорную и сливную магистрали с поршневой и штоковой полостямигидроцилиндра, механизм регулирования скорости перемещения штока и механизмпрерывания подачи, включающий двухпозиционный распределитель. Поршневая иштоковая полости гидроцилиндра сообщены с напорной и сливной магистралями черезразные двухпозиционные распределители, причем двухпозиционный распределительуправления штоковой полостью гидроцилиндра сообщен со сливной магистралью черезнапорный клапан, при этом механизм регулирования скорости перемещения штокагидроцилиндра выполнен в виде двух путевых клапанов, установленных последовательнов гидролинии связи поршневой полости гидроцилиндра с двухпозиционнымраспределителем управления этой полостью гидроцилиндра, и трехпозиционногораспределителя, установленного параллельно ближнему вдоль гидролинии связи кпоршневой полости путевому клапану и соединенного с напорной магистралью, амеханизм прерывания подачи выполнен в виде дозатора, установленного вгидролинии связи поршневой полости гидроцилиндра со сливной магистралью.Технический результат — расширение технологических возможностей гидропривода,упрощение схемы управления.
Номер патента:2148196
Класс(ы) патента:F15B11/12, B23B47/22
Аналоги изобретения: RU 2090785 C1, 20.09.97. СВЕШНИКОВВ.К. и др. Станочные гидроприводы. — М.: Машиностроение, 1988, с. 427 — 429,рис. 9.11. SU 1293368 A1, 13.08.84. SU 1804958 A1, 30.03.93. SU 1728542 A1,16.03.90.
Номер заявки:98103209/06
Дата подачи заявки:24.02.1998
Дата публикации:27.04.2000
Заявитель(и):Акционерное общество«АВТОВАЗ»
Автор(ы):Молотков В.П.
Патентообладатель(и):Акционерное общество«АВТОВАЗ»
Описание изобретения: Заявляемое техническое решениеотносится к станкостроению и может быть использовано в агрегатных станках иавтоматических линиях для управления гидроцилиндрами силовых столов подачишпиндельных узлов при сверлении глубоких отверстий, например масляных каналов враспределительных и других валах.
В гидравлическом приводеуправления исполнительным гидроцилиндром, содержащем гидравлическиераспределители, соединяющие напорную и сливную магистрали с поршневой и штоковойполостями гидроцилиндра, механизм регулирования скорости перемещения штока имеханизм прерывания подачи, соединенный со сливной магистралью черездвухпозиционный распределитель, поршневая и штоковая полости гидроцилиндрасообщены с напорной и сливной магистралями через разные двухпозиционныераспределители, причем двухпозиционный распределитель управления штоковойполостью гидроцилиндра сообщен со сливной магистралью через напорный клапан,при этом механизм регулирования скорости перемещения штока гидроцилиндравыполнен в виде двух путевых клапанов, установленных последовательно вгидролинии связи поршневой полости гидроцилиндра с двухпозиционнымраспределителем управления этой полостью гидроцилиндра, и трехпозиционногораспределителя, установленного параллельно ближнему вдоль гидролинии связи кпоршневой полости путевому клапану и соединенного с напорной магистралью, амеханизм прерывания подачи выполнен в виде дозатора, установленного вгидролинии связи поршневой полости гидроцилиндра со сливной магистралью.
Применение двух путевыхклапанов и установленного параллельно одному из них трехпозиционногораспределителя позволяет обеспечить две независимые рабочие подачи как поскорости, так и по положению переключения с ускоренного подвода на рабочую подачу,что расширяет технологические возможности гидравлического привода и позволяетприменять его в станках с программным управлением. А установка на входе впоршневую полость механизма прерывания подачи, выполненного в видедвухполостного дозатора, позволяет использовать гидравлический привод приобработке деталей из труднообрабатываемых материалов. Кроме того, применениедля управления силовым гидроцилиндром двухпозиционных распределителей инапорного клапана позволяет обеспечить дифференциальное подключениегидроцилиндра, упрощая схему управления исполнительным гидроцилиндром приповышении эффективности работы гидропривода путем сокращения количестваподаваемого масла при ускоренных перемещениях.
Формула изобретения: Гидравлический привод управленияисполнительным гидроцилиндром, содержащий гидравлические распределители,соединяющие напорную и сливную магистрали с поршневой и штоковой полостямигидроцилиндра, механизм регулирования скорости перемещения штока и механизмпрерывания подачи, включающий двухпозиционный распределитель, отличающийся тем,что поршневая и штоковая полости гидроцилиндра сообщены с напорной и сливноймагистралями через разные двухпозиционные распределители, причемдвухпозиционный распределитель управления штоковой полостью гидроцилиндрасообщен со сливной магистралью через напорный клапан, при этом механизмрегулирования скорости перемещения штока гидроцилиндра выполнен в виде двухпутевых клапанов, установленных последовательно в гидролинии связи поршневойполости гидроцилиндра с двухпозиционным распределителем управления этойполостью гидроцилиндра, и трехпозиционного распределителя, установленногопараллельно ближнему вдоль гидролинии связи к поршневой полости путевомуклапану и соединенного с напорной магистралью, а механизм прерывания подачивыполнен в виде дозатора, установленного в гидролинии связи поршневой полостигидроцилиндра со сливной магистралью.
Гидроприводпрерывистой подачи
Патент РоссийскойФедерации
Суть изобретения:Гидропривод предназначен дляобеспечения сверления отверстий малого диаметра с прерыванием подачи длядробления стружки, так и для выполнения зенковочных и расточных операций безперерыва подачи инструмента в агрегатных станках и автоматических линиях.Гидропривод прерывистой подачи включает исполнительный гидроцилиндр,соединенный с источником питания и со сливом через трехпозиционный реверсивныйраспределитель, регулятор потока, механизм прерывания подачи с обратнымуправляемым клапаном, установленным в линии связи штоковой полостигидроцилиндра со сливом, и двухпозиционный распределитель, согласно заявляемомутехническому решению в линии связи двухпозиционного распределителя со штоковойполостью гидроцилиндра установлен предохранительный клапан, соединенный своимвходом со входом управляемого обратного клапана и с выходом трехпозиционногораспределителя, а выходом — с двухпозиционным распределителем, причем линияуправления управляемого обратного клапана и выход предохранительного клапанапредназначены для поочередного соединения с насосом через двухпозиционныйраспределитель, а регулятор потока подключен входом к одному из выходовдвухпозиционного распределителя, а выходом — к поршневой полости гидроцилиндраи к ветке управления обратного клапана. Гидропривод повышает надежность работыи расширяет технологические возможности при упрощении конструкции гидропривода.
Номер патента:2128788
Класс(ы) патента:F15B11/12
Номер заявки:97107953/06
Дата подачи заявки:13.05.1997
Дата публикации:10.04.1999
Заявитель(и):Акционерное общество«АвтоВАЗ»
Автор(ы):Хныкин П.С.
Патентообладатель(и):Акционерное общество«АвтоВАЗ»
Описание изобретения: Заявляемое техническое решениеотносится к станкостроению и может быть использовано в гидроприводах агрегатныхстанков и автоматических линий как для обеспечения сверления отверстий в вязких,труднообрабатываемых материалах и для обеспечения сверления отверстий малогодиаметра с прерыванием подачи для дробления стружки, так и для выполнениязенковочных и расточных операций без перерыва подачи инструмента.
Формула изобретения: Гидропривод прерывистой подачи,содержащий исполнительный гидроцилиндр, поршневая и штоковая полости которогосообщены с источником питания и сливом через трехпозиционный распределитель,регулятор потока, подключенный выходом к поршневой полости, а входом — к выходудвухпозиционного распределителя, сообщенного с источником питания,предохранительный клапан, подключенный входом к линии связи штоковой полости свыходом трехпозиционного распределителя, а выходом — к сливу, и механизмпрерывания подачи, отличающийся тем, что он снабжен управляемым обратнымклапаном, установленным в линии связи штоковой полости с выходомтрехпозиционного распределителя, причем линия управления управляемого обратногоклапана подключена ко входу регулятора потока, вход управляемого обратного клапанасообщен с входом предохранительного клапана, выход которого сообщен с другимвыходом двухпозиционного распределителя, а выход управляемого обратного клапанаподключен к штоковой полости.
Гидропривод
Патент РоссийскойФедерации
Суть изобретения: Изобретение относится кгидроприводам, которые могут быть использованы в подъемных устройствах.Гидропривод содержит гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной ивспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигательпоступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость дляпринудительного перемещения соответственно плунжера, управляемыйгидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной исливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабженскалкой-трубопроводом. Плунжер гидродвигателя поступательного действия жесткосвязан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полостьпоследнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателяпоступательного действия. Управляемый гидрораспределитель содержит двадвухпозиционных распределителя, соединенных соответственно с плунжерной ивспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия. Изобретениеобеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Номер патента:2183187
Класс(ы) патента:B66F9/04, B66F9/22, B66F3/24,F15B15/16
Номер заявки:99118533/28
Дата подачи заявки:25.08.1999
Дата публикации:10.06.2002
Заявитель(и):Федеральное государственное унитарноепредприятие «Санкт- Петербургское морское бюро машиностроения»Малахит"
Автор(ы):Богданов А.С.; Вашнев Э.В.
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарноепредприятие «Санкт- Петербургское морское бюро машиностроения»Малахит"
Описание изобретения: Изобретение относится к областиобъемных гидравлических приводов, в частности, имеющих цепи ступеней,взаимодействующих с помощью гидравлических средств, и может быть использовано всудостроении, машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен гидравлическийпривод телескопического грузоподъемника автопогрузчика, обеспечивающий движениесиловым гидроцилиндрам /А.Б. Дранников. Автопогрузчики. — М.: Машгиз, 1962,с.171-172, фиг.80/. Известный привод содержит ряд гидрораспределителей,соединенных соответствующими гидролиниями с потребителями — гидроцилиндрами,при этом для подключения гидроцилиндра одностороннего действия, имеющегоплунжерную полость для перемещения плунжера, необходима одна гидролиния, агидроцилиндра двухстороннего действия, имеющего поршневую и штоковую полостидля выдвижения и убирания штока, — две гидролинии.
Известный приводобеспечивает одновременное и независимое относительное перемещение плунжера ипоршня гидроцилиндров, однако при необходимости получения суммированияперемещений обоих элементов устройство должно иметь в своем составе гибкиетрубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частямустройства, что можно считать недостатком устройства в аспектах упрощения иоптимизации конструкции.
Известно устройство(гидропривод) для подъема и опускания грузов (а.с. СССР 1481197 А1, опубл.23.05.89), содержащее гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной ивспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигательпоступательного действия, имеющий по крайней мере одну полость дляпринудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель дляподключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям: причемгидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом.
В известном устройственеобходимо использовать гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочейсреды к движущимся частям устройства при необходимости получения суммарногоперемещения плунжеров обоих гидродвигателей, что требует не менее трехгидролиний, соединяющих гидрораспределители с потребителями, снижаяэксплуатационные характеристики устройства как недостаточно оптимальнойконструкции.
Известный гидроприводвыбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.
Задача изобретения заключается в оптимизацииконструкции для исключения гибких трубопроводов, обеспечивающих подачу рабочейсреды к движущимся частям, при минимальном количестве гидролиний (две),соединяющих гидрораспределитель с потребителями, а также в расширениифункциональных возможностей в этих условиях за счет обеспечения одновременногои независимого действия гидродвигателей и сохранения работоспособностигидропривода в условиях аварийного обесточивания системы управления.
Задача решена тем, что визвестном гидроприводе, содержащем гидродвигатель одностороннего действия сплунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигательпоступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость дляпринудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель дляподключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причемгидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом, всоответствии с изобретением плунжер гидродвигателя поступательного перемещенияжестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжернаяполость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателяпоступательного перемещения, при этом управляемый гидрораспределитель содержитдва двухпозиционных распределителя, которые сообщены соответственно сплунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия.
Кроме того,скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, не превышающую величины отношениярабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости в гидродвигателе одностороннегодействия.
Технический результатизобретения состоит в исключении гибких трубопроводов за счет гидравлическойсвязи полостей обоих гидродвигателей при минимальном количестве гидролиний(две), соединяющих гидрораспределитель с потребителями при обеспечениинезависимого и одновременного перемещения плунжеров гидродвигателей, чтопозволяет обеспечить дистанционное ручное управление непосредственногидрораспределителем в случае аварийного обесточивания системы управления.
Кроме того, в фазе выдвинутогоположения плунжеров результирующее перемещение ступеней гидроприводаопределяется суммированием перемещений обоих элементов, а в случае крепленияобоих гидродвигателей к неподвижному элементу такая возможность исключается.
Формула изобретения:1. Гидропривод, содержащийгидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостямидля выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, покрайней мере, одну полость для принудительного перемещения соответственноплунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутыхгидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигательодностороннего действия снабжен скалкой-трубопроводом, отличающийся тем, чтоплунжер гидродвигателя поступательного действия жестко связан с плунжеромгидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнегосообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательногодействия, при этом управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционныхраспределителя, соединенных соответственно с плунжерной и вспомогательнойполостями гидродвигателя одностороннего действия.
2. Гидропривод по п.1,отличающийся тем, что скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, непревышающую величины отношения рабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости.
Гидроцилиндр
Патент РоссийскойФедерации
Суть изобретения: Использование: в машиностроении.Сущность изобретения: в полом штоке поршня размещен с возможностьювзаимодействия с объектом компенсатор ударных нагрузок. Компенсатор выполнен ввиде пружинных колец, опирающихся одно на другое и предварительно стянутыхболтом. Пружинные кольца выполнены коническими и установлены с возможностьюфрикционного взаимодействия встречных конических поверхностей соседних колец. Болтснабжен серьгой для закрепления объекта. 1 ил.
Номер патента:2031258
Класс(ы) патента:F15B15/22
Номер заявки:5067556/29
Дата подачи заявки:18.09.1992
Дата публикации:20.03.1995
Заявитель(и):Уральское конструкторское бюротранспортного машиностроения
Автор(ы):Унесихин В.П.; Дрягин Ю.М.
Патентообладатель(и):Уральское конструкторское бюротранспортного машиностроения
Описание изобретения: Изобретение относится кмашиностроению, а именно к машинам, имеющим гидравлические системы, в составкоторых входят силовые гидроцилиндры.
Известна конструкциягидроцилиндра, выбранная в качестве прототипа, содержащая корпус, полый поршеньсо штоком и размещенный в полости пружинный шток, компенсатор ударных нагрузок.
Недостатком гидроцилиндраявляется сложность конструкции гидравлического демпфера и высокая степеньточности изготавливаемых игольчатых дросселирующих устройств, а также егоэффективность только в конце хода поршня.
Целью изобретения является простота и технологичностьв изготовлении и эксплуатации.
Формула изобретения: Гидроцилиндр, содержащий корпус,поршень с полым штоком, размещенный в нем с возможностью взаимодействия собъектом компенсатор ударных нагрузок, выполненный в виде пружинных колец,опирающихся одно на другое и предварительно стянутых болтом, отличающийся тем,что пружинные кольца компенсатора ударных нагрузок выполнены коническими иустановлены с возможностью фрикционного взаимодействия встречных коническихповерхностей соседних колец, а стягивающий их болт снабжен серьгой длязакрепления объекта.
В качестве прототипа, какнаиболее близкого по области применения, выбираем гидравлический привод, предназначенныйдля агрегатных станков и автоматических линий для управления гидроцилиндрамисиловых столов подачи, с упрощенной схемой управления, патентообладателемкоторого является Акционерное общество «АвтоВАЗ».Номерпатента:2148196
2. Расчетная часть
2.1 Энергетическийрасчет
Определяем времясрабатывания Тср перемещения штока гидроцилиндра:
Тср = S / Vср = 0,2/0,15 = 1.33 с.
Принимаемтрапецеидальный закон изменения скорости выходного звена, т. е. разгон иторможение штока происходит с постоянным ускорением за время:
tp= tт = 0,2.t,
tp= tт = 0,2.1.33 = 0.266 с.
Определяем максимальнуюскорость перемещения штока:
/>/>,
где k1 — коэффициент пропорциональности k1=0,1-0,2. Принимаем k1=0,2
/>.
Ускорение штока приравноускоренном движении:
/>
Определяем полную внешнююнагрузку Fп на штоке:
Fп = mп. a + Fнагр,
Fп = 500 .0.703 + 6000 = 6351 Н.
Мощность N, необходимая для получениятребуемого закона движения:
N = Fп. vmax,
N = 6351 .0,187= 1,19 кВт.
Выбираем в качествеуплотнений подвижных соединений гидроцилиндра эластичные манжеты, при этомеханический КПД принимаем hмех=0,8.Принимаем в первом приближении гидравлический КПД привода hгидр=0,8. Мощность привода менее 5 кВт.Выбираемноминальное давление рн=4,0 МПа.т.к. оно обеспечивает заданный законперемещения и силовое воздействие цилиндра.
Площадь F поршневой камеры определяем изформулы:
F = Fп /pн. hгидр. hмех,
F = 6351/0,8.0,8.4.106= 0,24.10-2 м2.
Определяем необходимыйдиаметр D поршня:
/>
Из номинального ряда поГОСТ 12447-80 диаметр составит D=56мм.
Уточним площадь поршневойкамеры:
F = p. 0,0562/4=24.6 .10-4 м2.
Диаметр штока определим поформуле:
d = 0,5. D
d = 0,5. 0,056 = 0,028 м.
Выбираем ближайшеезначение из номинального ряда:
d = 28 мм.
Определяем коэффициент d отношения площадей:
d=1-(d/D)2
d=1-(28/56)2=0,75.
Для уплотнения поршняиспользуем две манжеты 50 х 40 с шириной l1=7 мм, для уплотнения штока — две манжеты 35 х 25 с шириной l2=7 мм. Принимаем контактное давление pк=0,2 МПа, коэффициент трения резины fтр=0,3. По формуле определяем силутрения РF, возникающую в уплотненияхгидроцилиндра:
РF1=p.D.fтр.pк.n,
где n- число манжет.
РF1=3,14.0,056.0,007.0,3.0,2.106.2= 147,7 Н.
РF2=3,14.0,028.0,007.0,3.0,2.106.2=73,85 Н.
Суммарная сила трениясоставит:
РF=147,7 +73,85 = 221,55 Н.
2.2 Гидравлическийрасчет
На данном этапе определимпроходные сечения магистралей (трубопровод) и гидроаппаратов, а такжегидравлических потерь давления при течении рабочей жидкости. Определимнеобходимый расход для напорной Qд и сливной Qс магистралей, принимая объемный КПД равный hо=0,9 по формулам:
Qд=F.vmax /ho,
Qд=24,6×10-4×0,187/0,9 = 0,51×10-3 м3/с или Qд=30,6 л/мин.
Qс=F.vmax.hо.d,
Qс=24,6×10-4.0, 187.0,75.0,9 = 0,31×10-3 м3/с или Qс=18,6 л/мин.
Принимая скорость потокажидкости :
для напорной магистрали uн = 5 м/с,
для сливной магистрали uc= 2 м/с.
Определяем диаметрусловного прохода dу для напорной и сливной магистрали поформуле:
dу=(4×Q/p×uн)0,5,
dу1=(4×0,51×10-3/3,14×5)0,5=0,011 м;
dу2=(4×0,31×10-3/3,14×2)0,5=0,014 м.
Выбираемближайшие значения из номинального ряда по ГОСТ 16516-80:
для напорного и сливноготрубопроводов dу1=12 мм. и dу2=16 мм.
Площадь условного проходатрубопровода:
Fy1= p×0,0122/4=1,13×10-4 м2.
Fy2= p×0,0162/4=2×10-4 м2.
Переходим к подборугидроаппаратов. Выбираем распределитель типа ПГ72-33 с диаметром условногопрохода dу =16 мм, номинальным расходом Qн=40 л/мин, максимальным расходом Qмах=80 л/мин. Выбираем предохранительныйклапан непрямого действия типа ПГ52-23 с dу=16 мм и Qн=40 л/мин. Выбираем фильтр типа Ф7М сdу=20 мм и Qн=63 л/мин.
Определяем гидравлическиепотери в напорной магистрали.
Потери давления надросселе:
∆Pдр=ξ×P×u2/2=2×900×4.52/2=0.018МПа
Потери давления в местныхсопротивлениях ( гидроаппаратах) равны: на фильтре-0,0024 МПа; на распределителе-0,0012МПа.
Уточняем значениескорости потока рабочей жидкости в напорной магистрали используя формулу:
uн = Q/Fу1,
uн=0,51×10-3/1,13×10-4=4,5м/с.
Определяем режим течениярабочей жидкости. В качестве которой принимаем минеральное масло ИГП-30 скинематической вязкостью ν=30сСт и плотностью r=900кг/м3.
Определяем числоРейнольдса:
Re = uн× dу1/ν
Re = 4,5×0,012/0,3×10-4 = 1800,
что меньше критическогочисла Re*=2300 для трубопроводов круглогосечения, следовательно, режим течения ламинарный.
Выбираем параметршероховатости D = 0,05 мм длястальных труб.
Определяем коэффициенттрения по формуле:
lт=64/Re,
lт=64/1800=0,0355.
Потери давления на трениепо длине lн=l1+l2=4+6=10 м для напорного трубопровода определим по формуле:
DрТ1=(lт×lн× uн2×r)/2× dу1,
DрТ1=0,0355×10×4,52×900/2×0,012 = 0,27МПа.
Потери давления на трениев напорной магистрали:
Dрд =0,27+0,0012+0,0024+0,018= 0,29 МПа.
Давление за насосомнаходим по формуле:
po=pм+ра,
где рм-магистральное давление ( магистраль),
ра — атмосферноедавление, МПа ра=0,1МПа.
ро= 4+0,1 =4,1 МПа.
Определяем давление впоршневой камере двигателя по формуле:
рд = ро-Dрд,
рд = 4,1-0,29= 3,81 МПа.
Определяем давление всливной камере. Потери давления на распределителе — 0,0012 МПа;
Уточняем значениескорости потока в сливной магистрали по формуле:
uc=Q/Fy2,
uc= 0,31×10-3 /2×10-4 =1,6 м/с.
Значение числа Рейнольдсасоставит:
Re=1,6× 0,016/0,3×10-4 = 853,
что также меньшекритического значения, следовательно, режим течения — ламинарный.
Коэффициент трения равен:
lт=64/853= 0,075.
Потери давления по длине lc=l3+l4=10 м для сливного трубопровода:
DрТ2=0,075× 10× 4,52× 900/2× 0,016 = 0,43 МПа.
Потери давления в сливноймагистрали:
Dрс=0,043+0,0012=0,43 МПа.
Определяем давление вштоковой камере двигателя по формуле:
рс = ра+Dрс,
рс = 0,1+0,43= 0,53 МПа.
Вычисляем максимальноеусилие, которое развивает гидроцилиндр при выбранных параметрах привода поформуле:
Рmax=F1×( рд-d× рс)-PF,
Рmax=24,6×10-4(3,81×106-0,75×0,53×106)-221,55 =8191 Н,
что больше полной внешнейнагрузки, т. е.т.к 8191> 6351, то Pmax
Определяем гидравлическийКПД привода по формуле:
hгидр=(рд-d× рс)/рн-ра,
hгидр=(3,81-0,75×0,53)/(4-0,1)=0,87.
Таким образом, выбранныепараметры обеспечивают заданный закон перемещения и силовое воздействиецилиндра.
2.3 Тепловой расчет
Целью этого расчетаявляется определение температуры жидкости, выбор необходимого по объемугидробака и определения основных параметров теплообменного аппарата. Определимпотери мощности DN при течениижидкости по формуле:
DN=DрТ1×Qд+DрТ2×Qс,
DN=0,29×106×0,51×10-3+0,43×106×0,31×10-3=0,281×103 Вт.
В первом приближениипринимаем полезный объем гидробака равным пятиминутной номинальной подаченасоса по формуле:
Vб=(180¼300)× Qс,
Vб=300×0,51×10-3=0,153 м3=153 дм3.
Выбираем ближайшеезначение из номинального ряда вместимостей гидробаков по ГОСТ 12448-80: Vб=160 дм3.
Выбираем цилиндрическуюформу гидробака. Площадь стенок бака Fст в этомслучае определяется по формуле:
Fст=5,5× Vб2/3,
Fст=5,5×0,162/3=1,64 м2.
Принимаем, что теплообменпроисходит при естественной циркуляции воздуха. Коэффициент kпт теплопередачи будет равен kпт=20 Вт/м2×оС.
Определим удельную мощностьтеплоотдачи в окружающую среду при перепаде температуры на 1 оС поформуле:
Рту=kпт× Fст,
Рту=20×1,64=32,8 Вт/оС.
Определяем изменениетемпературы рабочей жидкости при установившемся режиме работы привода:
DТ=DN/ Рту,
DТ=0,281×103/32,8=8,56 оС.
При температуреокружающей среды То=20оС температура рабочей жидкостисоставит Тж=20+8,56=28,56оС, что меньше максимальнодопустимой температуре эксплуатации. Следовательно, выбранные параметрыгидробака обеспечивают работу привода в допускаемом температурном режиме.
Насос гидропривода долженобеспечивать необходимую подачу. Определяем по формуле:
Qн=Qд+Qут,
Qн=30,6+0,2=31 л/мин,
где Qут=0,2 л/мин – утечки черезпредохранительный клапан.
В качестве насосавыбираем пластинчатый нерегулируемый насос типа
Г12-33М, обеспечивающийподачу35 л/мин.
Эффективная мощность N на валу насоса определяем поформуле:
N= Qн×рм/60,
N=31×4/60=2,06 кВт.
Потребляемую при этоммощность Nпотр насоса находим по формуле:
Nпотр=N/h,
Nпотр=2,06/0,82=2,51 кВт.
Крутящий момент М наприводном валу насоса определяем по формуле:
М=р×w/2×p×hмех,
где w- рабочий объем, см3.
М=4×40/2×3,14×0,9=28,3 Нм,
Выбранные параметрыобеспечивают работу привода в заданном режиме.
2.4 Расчет направляющих
В качестве направляющейвыбираем направляющую жидкостного трения с замкнутой гидростатической опорой срегулируемым расходом (рис. 1).
/>
Рис. 1 Схема питаниягидростатической направляющей
Данные для расчетанаправляющих:
B = 0,236 м (ширина направляющей);
L = 1 м (длина направляющей);
b = 0,15 м (ширина кармана);
l = 1 м (длина кармана);
h = 0,0001 м (величина рабочего зазора, выбирается в зависимости от длины);
ε = 0 м (относительное смещение направляющей);
k = 1 (относительное различие впротивоположных опорах);
Определяемгрузоподъемность:
P = pнFcFcp;
где: pн – давление на насосе;
pн = 2 МПа;
F – площадь кармана;
F = b.l;
F = 0,3 м2;
сF – коэффициент формы опоры и кармана:
сF = 1/6LB(2LB+lB+2lb+Lb);
сF = 1/1,416(0,472+0,236+0,3+0,15) =0,61
cp, сj– коэффициенты, зависящие от ε и k, определяются по кривым:
cp = 1, сj = 1;
P = 2.106.0,3.0,61.1= 0,366.106 кгс = 3,66.106 Н;
Определяем жесткостьопоры:
j = — 3pнFcFcj/h;
j = — 3.2.106.0,3.0,61.1/0,0001= — 14724.106 кгс.м2 = — 10980.106Н.м2;
Оптимальная динамическаявязкость рабочей жидкости:
μ = 10h2/υ(5pн2 /3срF)0.5;
μ = (0,32.10-6.(22,22.106)0,5)= 1,51 = 1,51 Па.с;
Выбираем индустриальноемасло марки ИГП – 18 с ρ = 900 кг/м3 и ν=16,7 сСт.
Определяем демпфирующуюсилу:
P = μL/h3(B3 – b3);
P = 1,51.1.0,033196/1.10-12 = 50,12.109 Н.
3. Устройство и принцип работы привода
Конструкция привода.
Гидроприводдвухстороннего действия состоит из гидроцилиндра ГЦ, распределителя Р,предохранительного клапана ПК, редуктора потока РП, фильтра Фи насоса Н.
Принцип работы привода.
Рабочая жидкость,подаваемая насосом Н, под давлением, определяемым настройкойпредохранительного клапана ПК, поступает через фильтр Ф ираспределитель Р в левую полость гидроцилиндра ГЦ. Поршеньцилиндра Ц находится в крайнем левом положении. После переключенияраспределителяР жидкость подается в левую полость цилиндра Ц,давление в ней начинает расти, а в правой полости, которая соединяется черезраспределитель и регулятор потока РП с баком, давление падает. Регуляторпотока РП обеспечивает постоянство скорости гидроцилиндра независимо от внешнейнагрузки. Когда перепад давлений на поршне достигнет величины, достаточной дляпреодоления сил сопротивления поршень начинает двигаться. После того какпоршень достигнет крайнего правого положения, по команде от системы управленияраспределитель Р переключается, соединяя правую полсть цилиндра Цс магистралью с давлением рм, а левую полость – черезраспределитель потока РП с баком. Поршень возвращается в исходноеположение в той же последовательности. Далее цикл повторяется. Таким образом,как при прямом, так и при обратном ходе имеется начальный перепад давлений напоршне.
Заключение
Качество разрабатываемыхприводов в значительной мере закладывается на стадии проектирования, успехкоторого связан с уровнем теоретических знаний инженера-конструктора, объёмомего практических навыков и умением работать творчески. Основы теоретическихзнаний составляет понимание физических процессов гидро- и пневмоприводов умениепредставлять их в математической форме и анализ свойства приводов поматематическим моделям. Практические навыки инженеру нужны для проведениярасчетов на ЭВМ, выполнения чертёжно-технической документации и участия в экспериментальныхисследованиях.
Важное условие творческойработы инженера – изучение и критическое осмысление накопленного опыта работы иэксплуатации гидро- и пневмоприводов.
Литература
1. Анурьев В.И. Справочникконструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т. 3, — 6-е изд., перераб. и доп. –М.:1982. – 576с.
2. Ручкин Л.В.Гидропривод технологических машин и оборудования Ч.1: Учеб. Пособие.Красноярск: САА, 1999. – 96 с.
3. Гидравлика,гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/Т.М.Башта,С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1982.– 423 с.: ил.
4. Навродский К. Л.Теория и проектирование Гидро- и пневмоприводов: Учебник для студентов вузов поспециальности «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». –М., Машиностроение, 1991.- 384с.
5. Свешников В.К.,Усов А.А. станочные гидроприводы: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 1988. – 512 с.: ил.