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

3 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

58333. Теоретические основы и характеристика исследования этномиграционных процессов 48.95 KB
  Объект моего исследования: совокупность этнических групп, проживающих на территории Приморского края, участвующая в миграционных процессах.
58335. Основы алгоритмизации и программирования. Игра «Информатик-бизнесмен» 356.5 KB
  Каждая команда получает задание подготовить вопросы для соперников в конкурсах консультантов президентов кассиров и охранников и правила игры. План урока: Конкурс разминка. Конкурс банкиров. Конкурс консультантов.
58337. Урок информационной безопасности 117.5 KB
  Обучающая: расширить кругозор учащихся об информационной защите о видах вирусов о существующих законах о защите информации; Воспитательная: воспитывать у учащихся чувство дружбы формировать умении работать в коллективе.
58338. Человек. Информация и информационные процессы 635 KB
  Цель: ввести понятия информационных процессов: передача хранение обработка; познакомить учащихся с понятиями: источник и приемник информации канал связи. Что общего в восприятии информации и информационных процессов в неживой природе и в живой...
58339. Нумерация многозначных чисел 205.5 KB
  Цель: Закрепление и обобщение знаний, умений и навыков учащихся по теме «Нумерация многозначных чисел» Задачи: 1. закрепить знания учащихся по теме «Нумерация многозначных чисел»; читать, записывать числа в пределах миллиона...