85435

Проект гидравлического привода поступательного движения

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; например если усилие на штоке гидроцилиндра становится слишком большим такое возможно в частности когда шток соединённый с рабочим органом встречает препятствие на своём пути то давление в гидросистеме достигает...

Русский

2015-03-25

391.78 KB

2 чел.

Лист

Изм.

Лист.

№докум.

Подпись

Дата

КП 151024.09.00.00 ПЗ

Введение

Гидропривод это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.  Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Гидропривод представляет собой своего рода "гидравлическую вставку" между приводным электродвигателем и нагрузкой (машиной и механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ременная передача, кривошипно-шатунный механизм ит.д.).

Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, -преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки(преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

Приводным двигателем насоса могут быть электродвигатель, дизель и другие, поэтому иногда гидропривод называется соответственно электронасосный, дизеленасосный и т.д.

Достоинства и недостатки гидравлического привода

Достоинства:

1.Простота осуществления различных видов движения поступательного, вращательного, поворотного.

2.Возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов.

3.Упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

4.Простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; например, если усилие на штоке гидроцилиндра становится слишком большим (такое возможно, в частности, когда шток, соединённый с рабочим органом, встречает препятствие на своём пути), то давление в гидросистеме достигает больших значений тогда срабатывает предохранительный клапан в гидросистеме, и после этого жидкость идёт на слив в бак, и давление уменьшается.

Недостатки:

1.Более низкий КПД чем у сопоставимых механических передач.

2. Пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах.

3. В сравнении с пневмо и электроприводом невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

4.Необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха, наличие которого приводит к нестабильной работе гидропривода, большим гидравлическим потерями нагреву рабочей жидкости.

Области применение гидравлического привода.

Объёмный гидропривод применяется в горных истроительно-дорожных машинах. В настоящее время более 50% общего парка мобильных строительно-дорожных машин (бульдозеров,экскаваторов,автогрейдерови.итд) является гидрофицированной. Это существенно отличается от ситуации 30-х - 40-х годов 20-го века, когда в этой области применялись в основном механические передачи.

В станкостроении гидропривод также широко применяется, однако в этой области он испытывает высокую конкуренцию со стороны других видов привода. Широкое распространение получил гидропривод в авиации. Насыщенность современных самолётов системами гидропривода такова, что общая длина трубопроводов современного пассажирского авиалайнера может достигать нескольких километров. Практически все комбайны для ведения очистных и нарезных работ, проведения подготовительных выработок имеют гидропривода подачи исполнительного органа на забой и механизмов для выполнения различных вспомогательных операций. Гидропривод является неотъемлемым элементом буровых установок. Большинство приводов шахтных конвейеров снабжено гидродинамическими муфтами.

Цель и задачи курсового проекта.

Цель спроектировать гидравлический привод поступательного движения.

Задача.

- произвести чертёж детали гидроцилиндра из хода из условий прочности;

- вычертить детали гидроцилиндра и сборочный чертеж в целом;

- выбрать рабочею жидкость из условий гидропривода;

- выбрать насос и гидроаппаратуру;

- произвести тепловой расчёт и КПД гидропривода.  

Данные для расчета.

1-Номер схемы 7F,kH 7+

2-Усилие на штокеF,kH 170

3-Длина хода поршня L,мм 250

4-Рабочее давление гидроприводар, МПа 9

5-Длина напорной линииl1,Ml2,M 14

6-Длина сливной линииl2,M 12

7-Число двойных ходов поршня в минутуm,мин-1 14

8-Температура окружающей среды Т,  -10-+55

9-Материал трубопровода 35ХГСА 35ХГСА

  1.  Описание принципиальной гидравлической схемы и перечень

её элементов.

Данные для расчета.

1-Номер схемы 7F,kH 7+

2-Усилие на штокеF,kH 170

3-Длина хода поршня L,мм 250

4-Рабочее давление гидроприводар, МПа 9

5-Длина напорной линииl1,Ml2,M 14

6-Длина сливной линииl2,M 12

7-Число двойных ходов поршня в минутуm,мин-1 14

8-Температура окружающей среды Т,  -10-+55

9-Материал трубопровода 35ХГСА 35ХГСА

3 Вид ГП

По виду питание насосный

По числу потоков однопоточные

По виду циркуляции разомкнутый

По возможности регулирования регулируемый

По вид управления цикловое

Перечень элементов гидравлической схемы и принцип работы

Б - бак

Н - насос

М1,М2 - манометр

КП1 - переливной клапан  

КП2- предохранительный клапан

Р - распределитель 4/3

Ц – гидроцилиндр

Принцип работы

Насос подает жидкость в провод

Если распределитель стоит в позиции 0; то РЖ сливается в бак а шток не подвижен. Если распределитель стоит в позиции А; то РЖ поступает в штоковую полость цилиндра и шток втягивается. И РЖ сливается с поршневой полости в бак.

Если распределитель стоит в позиции; В то РЖ поступает в поршневую полость и шток выдвигается в право. А РЖ с штоковой полости сливается в бак.  

    Дросель(Др) -  предназначен для регулирования скорости потока жидкости  в гидроприводе.

  Перелевной клапан(К1)-постоянно открытый предназначен для перелива жидкости в бак.

Предохранительный клапан(К2)-предназначен для защиты привода от пиковых давлений.

Моннометр(М1,М2)-предназначены для измерения давления.

ПневмоГидроАккумлятор(ПГА)-предназначен для подпитки приводка и при нехватке  давления в приводе.  

2 Расчётная часть

2.1 Определение силовых и геометрических параметров гидроцилиндра

Определяем перепад давлений в гидроцилиндре, МПа

(1)

где -давление в поршневой полости, МПа


                                             

-давление в штоковой полости, МПа

          (с дросселем)

                                 

                                

Определяем скорость прямого хода:

,

(2)

где L-ход штока, м

m-число двойных ходов штока в минуту

                                           

Определяем силу инерции движущихся частей гидроцилиндра:

,H

(3)

где -время разгона при прямом ходе

 с

-скорость прямого хода,

                   

Определяем силу фактическую нагрузка на штоке, Н

,H

(4)

где -статическая нагрузка на шток, Н

, Н

-сила инерции движущихся частей, Н

             

Определяем площадь поршня, м2

, м2

(5)

где -фактическая нагрузка на штоке, Н

-общий КПД гидроцилиндра,

-перепад давлений в гидроцилиндре, МПа

                          

Определяем диаметр поршня:

(6)

                       

       Выбираю диаметр поршня по ГОСТ 124470-80 280мм

Определяем диаметр штока:

(7)

                             

          По ГОСТ 1224470-80 выбираю значение диаметра: 140мм

Проверяем условие прочности по международному стандарту       DIN3320:

(8)

где -площадь штоковой полости

              

-площадь поршня

             

                                                                                                      (9)

          

         условие выполнено

Определение усилия, которое развивает гидроцилиндр принятых размеров:

(10)

             

условие выполнено

Определяем количество жидкости (подачу) в поршневой и штоковой полости при отсутствии сопротивления на сливе:

(11)

                                                       

                                                       

                    

                                                       

                                                      

(12)

Определение скорости штока при условии, что в схеме установлены дроссели или регуляторы расхода:

-при максимальном открытии дросселя:

                                                          

(13)

                                                          

                                                          

(14)

                                                           

                                                           

(15)

                                                           

-при минимальном расходе через дроссель, когда:

              

                                                            

(16)

        

(17)

2.2 Расчет штока на устойчивость и прочность

Определяем максимально допустимое рабочее усилие на штоке гидроцилиндра:

(18)

где -критическая сила, при которой шток теряет устойчивость и прогибается, Н

-коэффициент запаса прочности,

(для стали)

(19)

где Е-модуль упругости, МПа

где -приведённая длина стержня, м

,

(20)

               длина штока, м

                                                         (21)

условие выполнено.

2.3 Определение размеров гильзы цилиндра

Толщина стенки для стальных цилиндров:

(22)

где -допускаемое напряжение смятия

МПа (для кованой углеродистой стали)

Выбираю  толщину стенки гидроцилиндра

(23)

где -условное рабочее напряжение в гидроцилиндре при испытании, МПа

Внешний диаметр гидроцилиндра:

(24)

-цилиндр тонкостенный

Определяем толщину днища:

мм

(25)

мм

Выбираю толщину днища-13мм

(26)

                                       13

                                       

Определяем резьбу для крепления днища гидроцилиндра:

Обозначаем резьбу по ГОСТ 9150-79 и ГОСТ 9150-84 М:

 

шаг резьбы

210 мм

287 мм

285 мм

Проверяем прочность резьбового соединения:

(27)

где -шаг резьбы, мм

-длина резьбы, находящейся в соединении, мм

(28)

МПа

(29)

                        

2.4 Выбор уплотнения в гидроцилиндре

   Для поршня.

          Манжеты уплотнительные резиновые по ГОСТ 6678-72

Манжета 1-280-3 ГОСТ 6678-72      

280 мм

        мм

   Выбор поршневого кольца.

       280 мм

        мм

   Сила трения при уплотнении манжетами с шевроным

(30)

(V-образным)профелем.

       

      


  Где d-диаметр уплотняемого соединения;

  k-удельная сила трения .равная0.22Мпа

 l- ширина уплотнения (определяется на основе данных).

 

Для штока.

Манжета 2-140-3 ГОСТ 6678-72 

мм

мм

          
 

Выбор грязесъемной манжеты (по МН2253-81)

d=154 мм

      D=170 мм

      H=20 мм

2.5 Выбор рабочей жидкости

Выбираем рабочую жидкость в связи с температурным режимом: Веретенное АУ -40 +60

            со следующими свойствами:

-пожаро-безопасность

-малое пенообразование

-хорошая деаэрация

-противоизносные свойства

-хорошая теплопроводность

-экологическая безопасность

Достоинства:

-препятствует образованию эмульсии

-предохраняет оборудования от износа и коррозии

-хорошие смазывающие свойства

-низкая сжимаемость

-работает в условиях широких температур

Недостатки:

-пары масла взрывоопасны

-необходима установка кондиционеров

-дорогостоящие по сравнению с эмульсиями  

-вязкость при

-40 +60 -пределы рабочих температур

р-плотность

-модуль упругости

2.6 Определение подачи насоса и выбор типа насоса

Определяем полезную мощность исполняемого звена гидродвигателя:

(31)

                                  

На штоке гидроцилиндра:

                         

Определяем мощность насосной установки:

           (32)

где -коэффициент запаса по усилию

-коэффициент запаса по скорости

,-число одновременно работающих цилиндров в моторов

По рассчитанной мощности насосной установки определяется расход жидкости в гидросистеме:

(33)

где -номинальное рабочее давление в гидросистеме

2.6 Выбор насоса

Выбираю насос:

Аксиально-поршневой насос типа ПД ГОСТ2. 782-88

Тип насоса: НАР 16/200

Расход:

Производительность:  

Рабочее давление:  

          Общий КПД:  

Масса, кг:  

Аксиально-поршневой насос-это объемно роторный насос у

которого    рабочие камеры расположены в внутри ротора под поршнями.  

Принцип работы аксиально-поршневого насоса:

Эти насосы исполняются в двух исполнениях:

1) Диск не подвижен, а поршни поджимаются пружиной.

2) Диск вращается вместе с валом, а поршни шарнирно-соединены с диском.

При вращении вала насоса, вращается шарнирно-соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательное движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня, цилиндр движется над пазом всасывания и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытиснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки. Далее цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется.

     

Достоинства

  1. Небольшие размеры и масса

  2. Высокие выходные давления и подача

  3. Большая долговечность

  4. Высокий КПД

5. Частота вращения до 4000 об/мин

6.Герметичность рабочих камер, которая обеспечивается                                                      малыми зазорами между    поршнями  и  расточками в      блоке.

  7. Возможность регулирования подачи и направления ее       движения;   

8.Насосы, работающие при больших давлениях, достигающих 32-40 мПа при этом со сравнительно малыми объемными потерями, составляющими 3-5% номинальной подачи.

Недостатки

1. Большая стоимость

2. Высокая пульсация

3.Высокая чувствительность к загрязненной жидкости.

4.Более высокий уровень шума, чем у пластинчатых и шестеренных с внутренним зацеплением.

5.Высокая стоимость.

2.7 Расчёт трубопровода

Определение условного прохода напорного трубопровода:

(34)

где - скорость жидкости,

Выбираем по ГОСТу 16516-80

мм

                                                                       (35)

                           

 

Определение условного прохода всасывыющего трубопровода:

(36)

где - скорость жидкости,

Выбираем по ГОСТу 16516-80

мм

Определение условного прохода сливного трубопровода:

где - скорость жидкости,

Выбираем по ГОСТу 16516-80

мм

Проверяет напорный трубопровод на прочность

Диаметр ТП:

где  l-длина напорной линии трубопровода, м

-плотность жидкости

-время разгона, с

с

-мощность, отдаваемая в гидросистему насосом, Вт

                                               (37)                

(38)

                 2.7Прочностный расчет ТП

Определяем толщину стенки:

(39)

где -предел прочности, МПа

-коэффициент безопасности

-максимальное давление, МПа

Выбираю:

(40)

2.8 Определение потерь давления в трубопроводе

(41)

где  - коэффициент гидравлических линейных сопротивлений

-коэффициент местных сопротивлений

длина напорной линии, м:

(42)

Суммарный коэффициент местного сопротивления:

(43)

19

определяем число Рейнольдса:

(44)

.66

Линейные сопротивления для ламинарного режима:

(45)

Таблица 1-Расчет коэффициентов местных сопротивлений

Вид сопротивления

Количество

Значение

Повороты

12

0,2

Распределители

1

2-4

Входы в Гидроцилиндр

2

1,6

Дроссели

1

2-4

Фильтр

0

4

Клапаны

2

3-4

2.8 Выбор гидроаппаратуры

Выбираю насос исходя из рабочего давления и подачи по каталогу BoschRexroth

2.11 Определения мощности и КПД гидропривода

Полная мощность гидропривода равна мощности, потребляемой насосом, кВт:

                   (46)

где подача насоса,

давление, развиваемое насосом, МПа;

общий КПД насоса

Полезная мощность гидропривода , определяется как сумма действительных выходных мощностей гидродвигателей данной гидросистемы, которые определяется по их действительным выходным параметрам, полученным в проверочном расчете:

-действительная мощность на штоке гидроцилиндра

                                                    (47)

где усилие на штоке гидроцилиндра, Н;

действительная скорость перемещения выходного звена гидроцилиндра,  ;

Полный КПД проектируемого гидропривода:

                        (48)

    

  

Проектирование гидроцилиндра

Проектирование гидроцилиндра производится подетально:

-проектирование гильзы

-проектирование поршня

-проектирование штока

- проектирование крышки передней

- проектирование крышки задней

После этого производится вычерчивание сборочного чертежа.

Рисунок 1-Модель гильзы в 3D

в

Рисунок 2-Модель поршня в 3D

Рисунок  3-Модель штока в 3D

Список использованной литературы

  1.  Юнусов Г.С. Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования [Электронный ресурс]: Уч. пособ. ЭБС Лань, 2011.-160с.- Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/2043/
  2.  Воронкин Ю.Н. методы профилактики и ремонта промышленного оборудования [Текст]: Уч. пособ. Для СПО/Воронкин Ю.Н.- М.:Академия,2010.- 240с.
  3.  Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические системы и приводы. Часть 2. Гидравлические приводы и системы. Основы. Уч. Пособие/

А.С. Наземцев, Д.Е. Рыбальченко- М.: ФОРУМ, 2007-304

4. Свешников В.К. Станочные гидроприводы [Текст]: справочник/

В.К. Свешников. - 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2004-512с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9135. Частотный анализ систем автоматического управления 1.68 MB
  Частотный анализ систем автоматического управления Предварительно рассмотрим комплексные числа и основные операции над ними. Существует три формы записи комплексного числа. Обычная форма W = Wx+ j Wy, j = - мнимая единица. ...
9136. Составление уравнения системы 793 KB
  Составление уравнения системы Классический способ составления уравнения системы Уравнение системы - это зависимость выходной (регулируемой) величины или ошибки (рассогласования) от команды и возмущающих воздействий...
9137. Точность регулирования Точность в установившемся режиме 182 KB
  Точность регулирования Точность в установившемся режиме Качество работы любой системы регулирования в конечном счете определяется величиной ошибки, равной разности между требуемым (заданным) и действительным (фактическим) значениями регу...
9138. Устойчивость САУ Нули и полюсы передаточной функции 1.49 MB
  Устойчивость САУ Нули и полюсы передаточной функции Корни полинома в числителе передаточной функции называются нулями, а корни полинома в знаменателе - полюсами передаточной функции. Полюсы одновременно корни характеристического уравнения, или...
9139. Критерии качества регулирования 56 KB
  Критерии качества регулирования Качество работы любой системы регулирования в конечном счете определяется величиной ошибки, равной разности между требуемым и действительным значениями регулируемой величины. Величина мгновенного значения ошибки...
9140. Повышение точности систем регулирования 1001 KB
  Повышение точности систем регулирования Методы повышения точности, т.е. уменьшения ошибки регулирования можно разделить на общие и специальные. К общим относятся увеличение общего коэффициента усиления, повышение порядка астатизма, применение регули...
9141. Повышение качества переходного процесса 974.5 KB
  Повышение качества переходного процесса Под улучшением качества процесса регулирования, помимо повышения точности в типовых режимах, понимается изменение динамических свойств системы регулирования с целью получения необходимого запаса устойчивости и...
9142. Синтез системы автоматического регулирования 376 KB
  Синтез системы автоматического регулирования Под синтезом системы регулирования понимается направленный расчет, имеющей конечной целью отыскание рациональной структуры системы и установление оптимальных величин параметров ее отдельных звеньев. По от...
9143. Личность ученика как субъекта образования и развития 116 KB
  Личность ученика как субъекта образования и развития В каждом человеке живет несколько потенциальных личностей, любую из которых можно развить и воспитать. Именно образование, в широком смысле слова, можно назвать средством, позволяющим каждом...