Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет імені ЮріяКондратюка
Кафедра будівельних машин та обладнання
КУРСОВА РОБОТА З ДИСЦИПЛІНИ:
Розрахунок гідросистеми верстата
“Гідро- та пневмоприводи”
Зміст
Вступ
1.Вибір робочого тиску
2. Розрахунок та вибір гідродвигунів
2.1 Розрахунок гідроциліндрів
2.2 Вибір гідроциліндрів
3. Розрахунок витрат робочої рідини
4. Розрахунок та вибір насосів і привідного двигуна
4.1 Розрахунок і вибір насосів
4.2 Вибір приводного двигуна
4.3 Вибір об'єму бака
5. Вибір гідроапаратури
6. Перевірний розрахунок
7. Опис роботи гідросистеми
Висновки
Список літератури
Завдання
Гідравлічна система туфофрезерного верстатаСМР – 018
/>
Б — бак; Н — гідронасос; Кл1 — запобіжнийклапан; Кл2 — клапан послідовності; Р1, Р2, Р4, Р5 — гідророзподільники зелектрокеруванням; Р1, Р2 — гідророзподільники; Гц1, Гц2 — гідроциліндри з параметрами:Fгц1 = 18 кН,
Fгц2 = 12 кН, vш1 = 3 м/хв, vш2 = 4 м/хв.
/>Познач. Найменування Кіл-сть Примітки ГЦ1 Гідроциліндр 70×36 1 ГЦ2 Гідроциліндр 56×28 1 Н Г12-32АМ 1
Vроб = 16 см3 Р1, Р2 Розподільник РХ10 2 3 позиції Кл1 Запобіжний клапан 10-10-1-11 1
Dу = 10 мм Кл2 Клапан послідовності Г54-32М 1
Dу = 10 мм РП Регулятор потоку МПГ 55-32 1
Dу = 10 мм Ф Фільтр Ф10 1
Dу = 10 мм М Манометр МТП-1 1 Б Бак 1
Vб = 25 дм3
Вступ
Метою даної курсової роботи є розрахунок гідросистемитуфофрезерного верстата СМР-018, гідравлічна схема якого, а також перелік всіх складовихчастин гідросистеми наведені в завданні до даної курсової роботи. Особливу увагуприділено основним параметрам, які розраховуються. До них можна віднести розміригідроциліндрів, необхідну подачу насоса, діаметр умовного проходу, що необхіднийдля підбору гідроапаратури. Згідно розрахованих показників було підібрано гідроциліндри,насос, апаратура, які в даний момент виробляються промисловими підприємствами.Слід зазначити, що при виборі відповідних гідромашин та гідроапаратів були використанідовідкові матеріали, що відповідають державним стандартам.
Після закінчення вибору гідроапаратури був проведенийконтрольний розрахунок, метою якого було встановити, чи забезпечує розрахована гідросистемапараметри, вказані у завданні на курсову роботу (зусилля на штоку Fгц1, а також Fгц2, швидкість штока V гц1 та V гц2). Після проведення відповідного розрахунку було встановлено, що розрахункипроведені вірно, оскільки дана гідросистема забезпечує згадані вище параметри.
Крім того було встановлено, що система працює внормальному режимі, тому додаткових змін не потребує.
У висновках наведено необхідні пояснення, в якихвказані головні особливості роботи гідравлічної системи туфофрезерного верстатаСМР-018, а також глибокий аналіз проведеної роботи.
1. Вибір робочого тиску
В загальному випадку для верстатів загального призначеннявикористовують тиск 2,5, 3,5, 4, 6,3 МПа. Оскільки більші значення тиску приймаютьсяпри розробленні верстатів спеціального призначення, а згідно завдання необхіднорозрахувати гідравлічну схему туфофрезерного верстата СМР-018, то попередньо приймемовеличину тиску РН=6,3 МПа, а потім при необхідності відкоригуємо її в залежностівід отриманих результатів.
Величина тиску зливу при попередніх розрахункахколивається в межах (0,1…0,2) РН ми ж приймаємо РЗ=0,15РН.Післяпроведення розрахунків дістанемо:
/> МПа.
Тоді згідно попередньоприйнятих значень і проведеннярозрахунків перепад тиску становитиме:
/> МПа.
2. Розрахунок та вибір гідродвигунів
2.1 Розрахунок гідроциліндрів
Оскільки згідно заданоїсхеми маємо справу з поршневим гідроциліндром двосторонньої дії з одностороннімштоком, який працює на прямому ході, то для розрахунку використаємо наступну формулу:
Dгц1=2√Fеф/ (π (pн-рз (1/φ)) ηм), де
Dгц1-діаметр гідроциліндра1;
Fеф-ефективне зусилля наштокові гідроциліндра;
рн-номінальний тиск;
рз-тиск зливу;
φ-приймаємо рівним1,33;
ηм-механічний ККДгідроциліндра (приймаємо рівним 0,98);
Тоді:
Dгц1=2√18ּ103/ (3,14(6,3-0,95 (1/1,33)) 0,98ּ103) =0,064 м.
Згідно довідкових матеріалів по ГОСТ 12447-80 приймаємоDгц1=70 мм.
Розрахунок гідроциліндра 2 проводимо за аналогічноюформулою:
Dгц2=2√12ּ103/ (3,14(6,3-0,95 (1/1,33)) 0,98ּ103) =0,053 м.
Аналогічно приймаємо Dгц2=56 мм.
Діаметри штоків гідроциліндрів розрахуємо за наступними формулами:
dш1=√Dгц12 — (Dгц12/φ);
dш1=√702-(702/1,33) =34,9 мм.
Згіднораніше прийнятих норм приймаємо dш1=36 мм.
Аналогічно маємо:
dш2=√Dгц22 — (Dгц22/φ);
dш2=√562-(562/1,33) =27,89 мм.
Приймаємо dш2=28 мм.
2.2 Вибір гідроциліндрів
За результатами розрахунків вибираємо гідроциліндриз розмірами відповідними ГОСТ 12447-80:
для ГЦ1: DГЦ1 = 70 мм, dШ1 = 36 мм;
для ГЦ2: DГЦ2 = 56 мм, dШ2 = 28 мм.
3. Розрахунок витрат робочої рідини
Витрати робочої рідини залежать від розмірів вибраногогідроциліндра та швидкості штока ГЦ, наведеної в завданні.
Формула для розрахунку витрати робочої рідини залежитьвід типу вибраного ГЦ. Оскільки в схемі використовується поршневий гідроциліндрз одностороннім штоком на прямому ході, то використаємо наступну формулу:
Qгц1=Vшπ (Dц2/4) (1/ηм), де
Vш-швидкість штока гідроциліндра,м/с.
Після підстановки чисел дістанемо:
Qгц1= (3/60) (3,14/4)(70ּ10-3) 2 (1/0,98) =0, 19ּ10-3 м3/с (11,4 л/хв).
За аналогічною формулою розрахуємо витрату рідинидля другого гідроциліндра:
Qгц1= (4/60) (3,14/4)(56ּ10-3) 2 (1/0,98) =0,17ּ10-3 м3/с (10,2 л/хв).
4. Розрахунок та вибір насосів і привідногодвигуна
4.1 Розрахунок і вибір насосів
При підрахунку сумарних витрат рідини в системіврахуємо той факт, що гідроциліндри працюють по черзі, тому вибір гідронасосу будемопроводити по максимальній витраті рідини Qmax=11,4 л/хв.
Згідно ГОСТ 13167-82 вибираємо пластинчастий гідронасосГ12-32АМ, який має наступні параметри:
робочий об”єм — 16 см3;
номінальна подача — 12,7 л/хв;
ККД при номінальному режимі — 0,83;
номінальна частота обертання — 960 об/хв;
номінальна потужність — 1,9 кВт;
номінальний тиск — 6,3 мПа;
маса 8,2 кг.
4.2 Вибір приводного двигуна
Приводний двигун для насоса підбирається за потужністюта частотою обертання, яка необхідна для приводу насоса. За даними параметрами вибираємодвигун АИР100L6, потужністю Р=2,2кВт і частотою обертання 945 об/хв.Решта параметрів має вигляд: номінальний ККД — 81%; маса — 27,5 кг;
Оскільки номінальна частота обертання приводногодвигуна відрізняється від номінальної частоти обертання насоса, то перерахуємо подачунасоса:Q=Vнnнηv, де
Vн — робочий об”єм насоса,м3;
nн — частота обертаннянасоса, об/с;
ηv — об”ємний ККДнасоса.
Після підстановки чисел отримаємо:Q=16ּ10-6ּ945ּ0,83=12,5ּ10-3 м3/хв=12,5 л/хв.
4.3 Вибір об'єму бака
Рекомендується потрібний об'єм бака приблизно визначатиза формулюю:
Vб= (1,5…3) Qхв, де
Qхв — об”єм рідини, який подає насос за одну хвилину.
Vб=2,25ּ12,5ּ10-3=28,12дм3.
Згідно ГОСТ 12448-80 вибираємо об”єм бака 25 дм3.
5. Вибір гідроапаратури
Для вибору гідроапаратури необхідно визначити діаметрумовного проходу:
Dy=√4Qрід/πVрід, де
Qрід — витрат рідини вгідролінії, м3/с;
Vрід — швидкість рідинив гідролінії, м/с.
Оскільки попередньо було задано величину номінального тиску 6,3мПа, то виберемо Vрід=3,5 м/с. Тоді діаметрумовного проходу буде дорівнювати:
Dy=√4ּ12,5ּ10-3/3,14ּ3,5ּ60=8,7ּ10-3м=8,7 мм.
ЗгідноГОСТ 16516-80 приймаємо Dy=10 мм.
За значенням діаметру умовного проходу і значенням номінального тиску підбираємогідроапарати, які входять до складу системи:
1). Гідророзподільники:
а) чотирьохлінійний трьохпозиційний гідророзподільник(Р1):
РХ10 з параметрами:
- діаметр умовного проходу: 10 мм;
- номінальний тиск: 32 Мпа;
- витрата рідини: 33 л/хв;
- тип керування: електричне.
в) чотирьохлінійний трьохпозиційний гідророзподільникіз розвантаженням насоса в режимі «стоп» (Р2):
РХ10 з параметрами:
- діаметр умовного проходу: 10 мм;
номінальний тиск: 32 Мпа;
- витрата рідини: 33 л/хв;
- тип керування: електричне.
2). Манометр
МТП-1 з діапазоном вимірювання 0 … 16 МПа.
3). Запобіжний клапан (Кл1):
клапан марки 10-10-1-11 з параметрами:
- тип: непрямої дії;
- діаметр умовного проходу: 10 мм;
- витрата рідини: 40 л/хв;
- тиск настройки: 0,3 — 10 МПа;
- керування: ручне;
- маса: 3,8 кг.
4). Клапан послідовності (Кл2):
клапан марки Г54-32М з параметрами:
- тип: прямої дії;
- діаметр умовного проходу: 10 мм;
- витрата рідини: 32 л/хв;
- тиск настройки: 1; 2,5; 6,3; 10; 20 МПа;
- керування: ручне;
- маса: 2,4 кг.
5). Фільтр марки Ф10 з параметрами:
- тиск: 6,3 МПа;
- Δ = 25 мкм;
- пропускна здатність: 25 л/хв.
6). Регулятор потоку марки МПГ 55-32 з параметрами:
- номінальна витрата рідини: 20 л/хв.;
- діаметр умовного проходу: 10 мм;
- номінальний тиск: 200 кгс/см2.
6. Перевірний розрахунок
Виконаємо перевірочний розрахунок і переконаємосяв тому, чи дійсно забезпечує розрахована гідросистема параметри задані у завданні.
Fгц1=Dгц12π (pн-рз (1/φ)) ηм/4;
Fгц1=0,072ּ3,14ּ (6,3ּ106- 0,95ּ106ּ (1/1,33)) ּ0,98/4=21 кН.
По аналогічній формулі розраховуємо зусилля на штоці другогогідроциліндра:
Fгц2=0,0562ּ3,14ּ (6,3ּ106- 0,95ּ106 ּ (1/1,33)) ּ0,98/4=13,48 кН.
Тепер виконаємо перевірку за швидкостями:
Vmax1=4Qηм/π Dгц12;
Vmax1=4ּ12,5ּ10-3ּ0,98/3,14ּ0,072=3,23 м/хв.
По аналогічній формулі розрахуємо швидкість штока другогогідроциліндра:
Vmax2=4ּ12,5ּ10-3ּ0,98/3,14ּ0,0562=5,05м/хв.
7. Опис роботи гідросистеми
Розглянемо принцип дії туфофрезерного верстатаСМР-018.
Насос (Н) засмоктує рідину з баку (Б) та подаєїї до лінії нагнітання. Для того, щоб тиск у системі не перевищував максимальнодопустимого, встановлюється запобіжний клапан (Кл1), який при необхідності обмежуєйого. Для того, щоб унеможливити потрапляння до напірної лінії разом з робочою рідиноюнебажаних домішок, встановлюється фільтр (Ф). Манометр (М) встановлюють для того,щоб візуально можна було вести контроль за рівнем тиску в гідравлічній системі.
Лінія нагнітання з’єднується із чотирьохлінійнимтрьохпозиційним гідророзподільником Р2, у якому:
при положенні І: лінія нагнітання з’єднується ізштоковою порожниною гідроциліндра Гц2 — шток гідроциліндра розпочинає рух вертикальновгору;
при положенні ІІ: лінія нагнітання з’єднуєтьсязі поршневою порожниною гідроциліндра Гц2 — шток гідроциліндру опускається вниз.
Коли тиск у гідролінії досягає певного значенняклапан послідовності (Кл 2) відкривається і лінія нагнітання з’єднується з гідророзподільникомР1, у якому:
при положенні 0: шток гідроциліндра Гц1залишаєтьсянерухомим;
при положенні І: лінія нагнітання з’єднується зпоршневою порожниною гідроциліндра Гц1 — шток гідроциліндра розпочинає рух вправо;
при положенні ІІ: лінія нагнітання з’єднуєтьсязі штоковою порожниною гідроциліндра Гц1 — шток починає рухатись вліво.
Регулятор потоку (РП) здійснює контроль за швидкістюруху потоку рідини. Слід зазначити, що для зручності користування верстатом, гідророзподільникиР1 та Р2 мають електричне керування.
Висновки
Під час виконання курсової роботи нами булопідібрано поршневі гідроциліндри, а також уся необхідна для роботи гідросистемигідроапаратура.Перевірний розрахунок дав наступні результати: Fгц1=21 кН, Fгц2=13,48 кН, Vmax1=3,23 м/хв,Vmax2=5,05 м/хв.Враховуючи те, що параметризадані в завданні дорівнюють 18 кН, 12 кН, 3 м/хв, 4 м/хв відповідно, можна стверджувати,що перевірні параметри взяті з запасом, але від заданих вони відрізняються незначно.Згідновище викладеного можна стверджувати, що схема є працездатною, тобто працює в нормальномурежимі. Тому додаткових змін вона не потребує і зроблені вони не були.
Список літератури
1. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — М.: Машиностроение,1972, 320 с. (621.22 Б33, АН-1)
2. Башта Т.М. Объемные насосы и гидродвигатели гидросистем. — Мю: Машиностроение,1974.
3. Башта Т.М., Руднев С.С. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1982, 423 с.
4. Иванов Г.М., Ермаков С.А. Проектирование гидравлических систем машин.- М.: Машиностроение, 1992.
5. Мандрус В.І., Лещій Н.П., Звягін В.М. Машинобудівна гідравліка. Задачіта приклади розрахунків. — Львів: Світ, 1995. — 264 с. (621 М23, УА — 24, ЧЗ1 — 1)
6. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро — и пневмомашин. — М.:Машиностроение, 1991. -384 с. (62 Н15, АН — 1, АУ — 8)
7. Немировский И.А., Снисарь Н.Г. Расчет гидроприводов технологическихмашин. — К.: Техника, 1992. -181 с. (62 Н50, АН — 1, ЧЗ1 — 1)
8.В.К. Свешников (ред. ). Гидро — и пневмопривод. — М.: Машиностроение,1992. — 512 с.
9. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы. Справочник.2-еизд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988. -512 с.
10. Гидро-пневмопривод и его елементы. Рынок продукции;Каталог/ Коллектив составителей. — М.: Машиностроение, 1992. — 232 с.