70707

Разработка дроссельного делителя потока для деления потока в соотношении 1:2

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Схемы синхронизации гидродвигателей создаются на базе дроссельных делителей и сумматоров потоков. Используя дросселирование потока жидкости, проектируют автоматические регуляторы, поддерживающие равными расходы жидкости в параллельных потоках независимо от нагрузок.

Русский

2014-10-24

573.5 KB

6 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра "Гидравлика и Гидропневмосистемы"

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине СД.03

"Гидропривод и гидравлические средства автоматики"

Руководитель

Лапин И.И.

"     "                     2006г.

Автор проекта

Студент группы АК-412

Литвинов Е.Н.

Проект защищен с оценкой

                                             .

"     "                     2006г.

Челябинск

2006

Содержание

Введение

1. Обоснование выбора конструктивной схемы и описание ее работы

2. Основные расчеты конструктивных параметров

  2.1 Расчет подводящего и отводящих каналов

  2.2 Расчет дросселя

  2.3 Расчет делительного золотника

  2.4 Расчет уравнительного золотника

  2.5 Расчет хода золотников

  2.6 Подбор уплотнений

3. Основные прочностные расчеты

  3.1 Расчет резьбовых соединений

4.Расчеты и графики основных характеристик

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Гидроприводы обеспечивают бесступенчатое регулирование скорости движения механизмов. На базе нормализованной гидроаппаратуры создаются простые и надежные схемы управления.

Во многих отраслях машиностроения применяют синхронные системы гидроприводов. Валки прокатных станов и текстильных машин, рабочие органы формующих машин,  прессов и механических ножниц, аутриггеры строительных и дорожных машин, посадочные щитки самолета, узлы металлообрабатывающих станков, стойки многоопорных грузовых платформ должны функционировать синхронно.

Схемы синхронизации гидродвигателей создаются на базе дроссельных делителей и сумматоров потоков. Используя дросселирование потока жидкости, проектируют автоматические регуляторы, поддерживающие равными расходы жидкости в параллельных потоках независимо от нагрузок.

Гидропередачи с делителями и сумматорами потоков дроссельного типа - наиболее простые средства синхронизации движения рабочих органов машин. Они позволяют почти исключить влияние утечек жидкости в насосах на точность синхронизации; значительно дешевле чем, например, системы с громоздкими дозаторами или следящими распределителями и гидротахометрами. Дроссельная синхронизация гидродвигателей допустима при больших перепадах нагрузок и осуществима в широком диапазоне скоростей движения гидродвигателей.

Делители и сумматоры можно применять в гидроприводах строительно-дорожных, погрузочно-разгрузочных и сельскохозяйственных машин, в прессах, прокатных станах, самолетах, судах, в подъемниках, домкратах и т.д. Кроме того они могут использоваться при автоматизации различных технологических и производственных процессов.

1. Обоснование выбора конструктивной схемы и описание ее работы

Для представленного мне задания наиболее подходящей считаю схему делителя расхода типа МКД-12/32, изображенную на рисунке 1.

Делители расхода типа МКД-12/32 состоят из корпуса 4, делительного золотника 2 со сменными диафрагмами 1 (каждый типоразмер комплектуется тремя парами диафрагм, обеспечивающими три настройки), уравнительного золотника 3 и пробок. При равном давлении в отводах золотники 2 и 3 находятся в средних положениях (при делении потока на равные части), перепады давления на диафрагмах одинаковы, и поток делясь на две равные части, поступает в отводные линии. Если давление в одной из отводных линий (например в правой) увеличивается, возрастает давление в правой торцовой полости золотника 3. Последний смещается влево, увеличивая сопротивление дросселирующей щели 5 и уменьшая сопротивление щели 6 до тех пор, пока давления на выходах из диафрагм 1 не станут равными. Установкой диафрагм с различными проходными сечениями достигается деление потока на неравные части.

Рисунок 1. Конструкция делителя расхода типа МКД-12/32

Данная схема обеспечивает деление потока как на равные так и на неравные части с высокой точностью деления. Вариации соотношений деления обеспечиваются подбором постоянных дросселей соответствующих площадей. Возможные ошибки компенсируются за счет дополнительного осевого смещения делительного золотника 2, который имеет возможность дросселирования потока в щелях 7 и 8. Также данная конструкция исключает заращивание зазоров между поверхностями трения делительного золотника и корпуса за счет вращения золотника 2 под действием потока рабочей жидкости, проходящей через тангенциальные отверстия 9.

2. Основные расчеты конструктивных параметров

2.1 Расчет подводящего и отводящих каналов

Основным параметром подводящего канала является условный проход, который можно определить из условия непревышения допустимой скорости движения жидкости в трубопроводе.

Из курса лекций по дисциплине "Гидропривод" мне известно, что скорость движения жидкости в напорных трубопроводах при давлении р=15...20 МПа соответственно равна V =8...10м/с. Тогда В моем случае целесообразно принять Vдоп =9 м/с.

Для расчета условного диаметра входного отверстия запишем две формулы по определению площади канала

Ак =,                                                        (1)

где Ак - площадь входного отверстия;

      Q - расход через делитель;

Ак =,                                                       (2)

где D - диаметр входного канала.

Тогда условный диаметр входного отверстия

Dу =,

где Qmax =16л/мин=м/с - наибольший расход,

Dу==6,14 мм.

Т.к. деление должно быть обеспечено в соотношении 1/2, то условные диаметры левого Dу1 и правого Dу2 отводных отверстий следует расчитывать для расходов Qmax1 = и Qmax2 =, соответственно.

Тогда имеем

D ==3,5 мм,

D = =5 мм.

2.2 Расчет дросселя

В выбранной мною схеме делителя применены дроссели, выполненные в виде диаграмм. Диаграммы представляют собой дросселирующие отверстия постоянного сечения, вырезанные в тонких пластинах, с длиной отверстия не более его диаметра.

Для определения площади дросселирующего отверстия потребуется следующая формула

,                                                 (3)

где  =0,6 - коэффициент расхода при круглом отверстии;

     - площадь дросселирующего отверстия;

     - плотность рабочей жидкости;

      Δp=0,2 МПа - перепад давления на дросселе.

При выборе рабочей жидкости будем руководствоваться данными, полученными из вязкостно-температурной характеристики, а также условиями эксплуатации дроссельных делителей.

Для работы делителей в основном используют минеральные масла, т. е. чистые рабочие жидкости без каких-либо присадок.

Вязкость таких рабочих жидкостей колеблется в диапазоне 18...60 мм /с, температура в районе 50  С.

Рисунок 2. ВТХ

Из рисунка 2 видно, что оптимальной рабочей жидкостью является индустриальное масло И-20 вязкостью =17...23 сСт и плотностью ρ=885 кг/м.

Рассчитаем основные размеры левой диафрагмы, расход через которую составляет 1/3 от общего расхода делителя.

Определим площадь дросселирующего отверстия

fдр1 ==7 мм2.

Теперь, зная пллощадь отверстия, можно расчитать его диаметр

=3 мм.

Для уменьшения зависимости точности деления от вязкости рабочей жидкости принимаем длину дросселирующей щели значительно меньше еедиаметра, а именно

lдр1=(0,3...0,5)dдр1=0,5·3=1,5 мм.

Повторим расчет параметров для правой диафрагмы, зная, что расход через которую составляет 2/3 от общего расхода делителя.

Площадь дросселирующего отверстия просто увеличится в 2 раза по сравнению с левой диафрагмой и составит

f =14 мм2.

Диаметр отверстия правого дросселя

=4,2 мм.

Длина дросселирующей щели

lдр1=(0,3...0,5)dдр1=0,5·4,2=2 мм.

2.3 Расчет делительного золотника

Рисунок 3. Делительный золотник

Диаметр цилиндрического золотника определяется по формуле [2,стр.141]

,                                                    (4)

где Vдоп=7,5м/с - допустимая скорость движения жидкости в океанах золотниковых пар при давлении рн=21МПа

=6мм.

В подавляющем большинстве золотники имеют следующее отношение диаметра шейки к диаметру самого золотника

,                                                       (5)

Откуда                                           =4 мм

Из соображений прочности и пропорциональности (dдр2=4,2 мм), а также руководствуясь ГОСТ 6636-69 представляю возможным увеличение диаметра шейки до 12 мм.

Тогда dз=16 мм.

Длину шейки найдем из пропорции, составленной по золотнику делителя - прототипа

lш==5мм.

2.4 Расчет уравнительного золотника

Рисунок 4. Уравнительный золотник

Исходя из формулы (4), определим величину диаметра уравнительного золотника

=6 мм.

Принимая во внимание зависимость диаметра золотника от давления рн на входе [2, стр. 141], выберу диаметр dз=8 мм.

По соотношению (5) определим диаметр шейки уравнительного золотника

=5,33 мм.

По ГОСТ 6636-69 округляю dш  до 5 мм.

Длину бурта и длину шейки найдем из пропорции, составлен- ной по золотнику делителя - прототипа

=2 мм,

=10 мм.

Для борьбы с облитерацией и для равномерности распределения окружного давления в зазорах золотниковой пары, на поверхности концов золотника, контактирующих с корпусом выполняются поперечные и продольные канавки шириной 0,3...1,5мм, расстояние между которыми 0,5...1,5мм.

2.5 Расчет хода золотников

Определим ход делительного золотника.

Рисунок 5. Ход делительного золотника

Для расчета хода золотника воспользуемся формулой по определению площади дросселирующей щели [2, стр.130 табл.94]

f =πdзx,

где x - ход золотника.

Т.к. расход - величина постоянная во всех сечениях каждого из каналов, то площадь дросселирующей щели примем равной площади отверстия диафрагмы. Т.к. система несимметрична, то ход следует рассчитывать в обе стороны.

Т.о. ход вправо составит

=0,3 мм.

Ход влево

=0,15 мм.

Определим ход уравнительного золотника

Рисунок 6. Ход уравнительного золотника

Для определения ходов уравнительного золотника воспользуюсь аналогичными выражениями

Ход вправо

=0,8 мм.

Ход влево

=0,4 мм.

2.6 Подбор уплотнений

Для уплотнения резьбового соединения применим кольца резиновые уплотнительные круглого сечения по ГОСТ 9833-73. Эти уплотнения отличаются простотой конструкции, малыми размерами, возможностью герметизации радиального соединения независимо от направления действия давления.

Подберем резиновые уплотнительные кольца:

- под пробки, закрывающие делительный золотник 020-024-25 (d2=2,5мм, d1=19,5мм);

- под пробки, закрывающие уравнительный золотник 011-015-25 (d2=2,5мм, d1=10,6мм).

Рисунок 7. Кольцо резиновое уплотнительное

3. Основные прочностные расчеты

3.1 Расчет резьбовых соединений

Будем вести расчет резьбового соединения пробок с корпусом.

Пробки подберем по ГОСТ 12202-66:

- пробки, закрывающие делительный золотник М20×1,5

D=26мм, l=18мм, l1=14мм;

для резьбы: D1=18,376мм, d2=19,026мм;

- пробки, закрывающие уравнительный золотник М12×1,25

D=17мм, l=14мм, l1=10мм;

для резьбы: D1=10,647мм, d2=11,188мм.

Рисунок 8. Пробка

Расчет резьбового соединения на смятие проводят по следующей формуле

,                                                (6)

где =135МПа – допустимое напряжение смятия для стали Ст3, из которой выполняют пробки;

 - проекция площади смятия на плоскость перпендикулярную нагрузке;

 - осевая сила, действующая на пробку.

Осевую силу определим как произведение давления на площадь пробки

Проекцию площади смятия найдем по формуле

,

где h – ширина площади смятия, определяется как разность наружного и внутреннего диаметров резьбы h=d-D1;

d2средний диаметр резьбы;

 z – число витков резьбы, определяется как отношение длины резьбы к шагу .

Т.о. формула (6) примет вид

.

Тогда для М20×1,5

Подобный расчет для М12×1,25 проводить бессмысленно, т.к. осевая сила для данной пробки меньше, а остальные параметры близки, тем более запас для М20×1,5 обеспечен более чем достаточный.

Расчет резьбы на срез проводится по следующей формуле

,                                                   (7)

где =50МПа – допустимое напряжение сдвига для Ст3

 - площадь среза болта, определяется по формуле

,

где К=0,87 для метрической резьбы.

Т.о. формула (7) примет вид

.

Тогда для М20×1,5

Т.к. запас обеспечен с лихвой, то расчет резьбы М12×1,25 не обязателен.

Делаем вывод, о пригодности выбранных пробок.

4.Расчеты и графики основных характеристик

Основными характеристиками делителей расхода являются зависимости расхода жидкости в менее нагруженной ветви от разности давлений между ветвями, а также зависимость отношения расходов от отношения давлений в ветвях.

Построим зависимости расхода жидкости в левой ветви от изменяющегося  давления правой q1=f(pн2) и  правой от расхода левой q2=f(pн1). Для этого воспользуемся  формулой для нахождения расхода в менее нагруженной ветви в зависимости от разности давлений в ветвях [? стр.33]

,

где

,

где - коэффициент расхода;

- направление реактивной силы;

- площадь действия давления.

;

 

;

,

где D0=8 мм – средний диаметр кольцевого зазора;

 z=0,03 мм – кольцевой зазор между плунжером 3 и корпусом 4;

Δрнн1н2 – перепад давлений в ветвях;

 μд=0,174·10-4 кг·с/м2;

 l=25 мм – длина кольцевого зазора.

Теперь построим зависимости q1=f(pн2), q2=f(pн1) и q1/q2=f(pн2/pн1)  в системе Mathcad.

Заключение

Целью курсового проекта была разработка дроссельного делителя потока для деления потока в соотношении 1:2.

Принципиально-расчетная схема делителя позволит наиболее полно использовать данный расход. Разработанный делитель не усложнился в эксплуатации в соответствии с прототипом. В результате уровень рентабельности не снизился.

В результате расчета была построена основная характеристика перепада давления от расхода.  

Список используемой литературы

1. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение. 1995. – 448 с.: ил. (Б-ка конструктора).

2. Элементы гидропривода: Справочник. Абрамов Е.И., Колеснеченко К.А., Маслов В.Т. – Киев: Техника, 1969.- 320 с.

3. Конструкции элементов гидропривода: методические указания / М.Е. Гойдо, Г.Э. Палей: Под ред. М.Е. Гойдо – Челябинск: ЧПИ, 1984. – 73 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.2, Т.3. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 557 с., ил.

5. Машиностроительная гидравлика. Т.М. Башта. М.: Машиностроение, 1971. – 672 с.

6. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

Листов

Лит.

Проектирование дроссельного делителя потока

Утверд.

Н. Контр.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

3

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

ист

Изм.

ЮУрГУ Кафедра Г иГПС

Реценз.

Лапин И.И.

Провер.

Литвинов Е.Н.

Разраб.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

2

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

6

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

7

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

8

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

9

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

10

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

11

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

12

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

13

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

14

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.12.00.ПЗ

15

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23202. Філософське мислення та його специфіка 30 KB
  Філософське мислення та його специфіка. Філософський стиль мислення з’являється тодіколи людина починає масштабно мислити і шукати оптимальний варіант свого життя. Філософський тип мислення є не тільки любов’ю до мудрості. рівнях: звичайний буденнийпочуття; теоретичниймислення; практичнийна осн.
23207. Діалектика та метафізика як філософські методи 38.5 KB
  Діалектика метод філософського дослідження при якому речі явища розглядаються гнучко критично послідовно з врахуванням їх внутрішніх протиріч змін розвитку причин і наслідків єдності і боротьби протилежностей. Метафізика метод протилежний діалекціку при якому об'єкти розглядаються: відособлено як самі по собі а не з точки зору їх взаємозв'язаної ; статично ігнорується факт постійних змінсамору хурозвитку; однозначно ведеться пошук абсолютної істини не приділяється уваги протиріччямне усвідомлюється їх єдність....
23208. Основні функції філософії 37.5 KB
  Основні функції філософії: У межах цілісної структури філософії основні функції філософії взаємопов'язані і взаємно детермінують одна одну. Розглянемо спочатку взаємний зв 'язок світоглядної і онтологічної функцій філософії. Але ще в античній філософії були розроблені різні варіанти онтології. Суттєвою функцією філософії є пізнавальна.