95058

Проектирование гидропривода БГА-3

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Буровая машина с гидравлической подачей БГА-3 предназначена для бурения и разбуривания скважин. Бурение производится из основных и вспомогательных выработок в пластах любого падения снизу вверх в плоскости их залегания. Вращение бурового инструмента осуществляется через редуктор электродвигателем, а подача двумя гидроцилиндрами.

Русский

2015-09-19

283 KB

1 чел.

Министерство образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине                        ГИДРОПНЕВМОПРИВОД

 

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:   Проектирование гидропривода БГА-3

 

 

 

Автор:студент гр.: ЭР-97-1                               

                                                                    ______________                                                                                     /Щербо  А.В./  

(Ф.И.О.) (подпись)

ОЦЕНКА:  

Дата:  

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта            ассистент                                                                     /Шорников В.В. /                      (должность)              (подпись)

(Ф.И.О.)  

Санкт-Петербург

2000 год

Министерство  образования

Российской Федерации

Санкт-Петрбургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой


__________ /
Б.С.Маховиков/

“___”_________2000 г.

Кафедра     РСУ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине                        “Гидропневмопривод”

ЗАДАНИЕ

Студенту группы:  ЭР - 97 – 1      Щербо А.B. 

1. Тема проекта:  Расчет и проектирование гидропривода  БГА-3

  1.  Исходные данные к проекту:

Нагрузка на гидродвигателе: средняя 54000 Н; максимальная 60000Н.

Скорость (частота вращения) гидромотора: минимальная 0,5м/мин; средняя 1,0м/мин; максимальная 1,4 м/мин.

Масса (момент инерции) подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора: 800кг.

Приведенные длины трубопроводов: всасывающего 1,5м; нагнетательного 2,5м; сливного 1,3м.

Особые условия работы привода:

Время перехода на новый режим работы при внешнем возмущении: t<0,3с.

Закон изменения нагрузки на гидродвигателе в динамике: Т(t)= t срK,t<0  K=1

t>0    K=1,2

Вид динамического возмущения:  апериодический  ; .

  1.  Содержание пояснительной записки должно соответствовать требованиям методических указаний.
  2.  Перечень графического материала: схема принципиальная гидравлическая, механическая, скоростная и динамическая характеристики.

5.  Срок сдачи законченного проекта         май  2000г.

Руководитель проекта      ассистент    ___________________  /Шорников В.В./

Дата выдачи задания:         4 апреля 2000г.

 

Содержание

Аннотация  __________________________________________________стр.2

Общая часть _________________________________________________стр.3             

Специальная часть ____________________________________________стр.4

Работа гидросистемы ____________________________________стр.4

Выбор гидромотора _____________________________________стр.5

Выбор гидравлических устройств управления _______________стр.7

Расчет трубопроводов ___________________________________стр.8

Выбор насоса и электродвигателя _________________________стр.9

Расчет статических характеристик _________________________стр.12

Динамический расчет гидропривода _______________________стр.14

Список используемой литературы _______________________________стр.17

                   

            СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                             ЛИСТ

ОБЩАЯ ЧАСТЬ                                                                                     3

1 Задание                                                                                                 5                                                                                                                                              

2 Краткая техническая характеристика БГА-3

3 Гидравлическая схема проектируемого привода                                                                               

4 Выбор гидромотора поступательног действия

2.2 Элементы схемы и их назначение                                                  6

3 Данные, принятые по проекту                                                            6

4 Выбор оборудования для гидропривода                                           7

5 Статический расчет                                                                             11            6Динамический расчет гидропривода                                                  12

7 Список использованной литературы                                                 15

1. Задание

Спроектировать гидропривод механизма подачи инструмента бурового станка. Разработать принципиальную схему, выбрать оборудование, построить механическую и скоростную характеристики, рассчитать динамические характеристики по следующим данным:

  Нагрузка на гидромоторе: средняя То = 54 кН

                                               максимальная Tmax = 60 кН

  Скорость гидромотора:     средняя Vср=1  м/мин

                                               максимальная Vmax=1,4 м/мин

  Масса подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора:

                                               m = 800  кг

  Время разгона гидромотора до средней скорости:

                                               Т  0.3  с

2.Краткая техническая характеристика установки БГА-3

Буровая машина с гидравлической подачей БГА-3 предназначена для бурения и разбуривания скважин. Бурение производится из основных и вспомогательных выработок в пластах любого падения снизу вверх в плоскости их залегания.

Вращение бурового инструмента осуществляется через редуктор электродвигателем, а подача двумя гидроцилиндрами.

Длина скважин    <60 м

Диаметр скважин 500  мм

Частота вращения шпинделя  75 мин

Мощность электродвигателя  22 кВт

Габариты бурового станка 1350*1150*2150  мм

Масса бурового станка   1250 кг

Насосная станция

Мощность электродвигателя 3-5,5 кВт

Давление  <11 Мпа

Число насосов  2

Габариты  1350*430*530  мм

Масса (без )  250 кг

Проектом предусматривается проектирование гидроцилиндра, который служит для сообщения входному звену поступательного движения

Исходные данные:

Fo=54000 Н, Fomax=60000 Н, Vo10,5 м/мин,Vср=1 м/мин, Vмах=1,4 м/мин ,Т=0,5 с, m=800 кг

Закон изменения нагрузки на гидромоторе:

Т(t)= tср K,t<0  K=1

t>0    K=1,2

Приведенные длины трубопроводов: всасывающего-1,5 м,нагнетательного-2,5 м,сливного-1,3 м

Конструкция буровых станков для подачи бурового става принято два гидродвигателя  с поступательным движением выходного звена, насос постоянной подачи и дроссель-регулятор

3.Гидравлическая схема проектируемого привода

От электродвигателя 1 вращение передается на насос 2. Рабочая жидкость из резервуара 3 поступает в насос 2, а затем под давлением через предохранительный клапан 4, дроссель-регулятор 5 к гидрораспеделителю 6.

При перемещении гидрораспределителя  в одно из крайних положений рабочая жидкость поступает в поршневые или штоковые полости гидроцилиндров 1 и 8, в результате чего осуществляется подача бурового инструмента на забой и его перехват во время бурения.

Отработанная рабочая  жидкость из штоковых или поршневых полостей гидроцилиндров через фильтр 9 и обратный клапан 10 сбрасывается в бак 3.

Для придания необходимой жесткости механической характеристике привода в качестве привода используется дроссель-регуллятор 5, установленный парралельно с гидроцилиндрами.

Ориентировочная величина средней мощности привода:

N=F*V/ =54000*1/60*0,39=2300 Вт ,N= 2,3 кВт

F-среднее усилие на штоке гидроцилинра,Н

V-скорость выходного звена гидродвигателя при средней нагрузке , м/c

-ориентировочное значение КПД гидропередачи

 4  Выбор гидромотора поступательного действия.

4.1 Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров.

Вычислим инерционную нагрузку на штоках  гидроцилиндров, пологая, что в период разгона ускорение поршней постоянно.

 

Суммарная пиковая нагрузка в период разгона исполнительного органа составит:

 4.2 Выбор гидроцилиндра: 

Задавшись предельным давлением в гидросиcтеме pм=6.0 Мпа и  давлением на сливе pсл= 0.25 МПа найдем  рассчетный диаметр гидроцилиндра:

,

С учетом одновременной работы двух гидроцилиндров , расчетный диаметр поршня:

Dp1=115.5/2=51 мм

Отсюда принимаем Dp1= Dp2=60 мм Dш=36 мм, Lш=450 мм , походной диаметр щтуцера d=8 мм . По способу крепления гидроцилиндров подводу рабочей жидкости принимаем типоразмер гидроцилиндра К.31.60.630

Давление в гидросистеме при произвольной нагрузке с учетом, что гидроцилидры жестко связаны и работают в одном направлении

 4.3 Расчет параметров потока.

             Для двустороннего штока:

где A и B-постоянные величины;

         f – коэффициент трения резины по стали  f=0.07     

         p-давление на контактную поверхность. Для резиновых манжет  p=3,5Мпа;

         bп и bш – ширина манжет на поршне и штоке соответственно. Для принятого гидроцилиндра  bп = 12.5 мм  bш =8.1мм.

 

C учетом выбранных величин имеем:

Давление перед гидроцилиндром  в функции нагрузки определим по       формуле:

Определим расход рабочей жидкости при выдвижении штока:

 ,

 ,

Для двух гидроцилиндров:

QД=

QДмах=

Расход рабочей жидкости при втягивании:

QД=

QД=2

QДмах=2

4.4 Выбор распределительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

4.4.1 Выбор распределителя

По давлению на входе в гидрораспределитель

Pp=9.51+0.38=9.89 Мпа

Pхол=0,334+4,2 10-3=0,338 Мпа

Pмах=10,5+0,5=11 Мпа

Т.к. Q=1.8 л/мин выбираем гидрораспределитель 64 Г74-22 ( Qpk=0.3 10-3 м3/с,

 Ppк=80 МПа)

Потери давления ,

Pp=9.85+0.035=9.885 МПа      Ppmax=11+0.052=11.052 МПа

По давлению Ppmax=11,052 МПа и расходу

 (Qpmax=1.316 10-4 м3/с (1,8 л/мин)-0,05=1,15л/мин) выбираем предохранительный клапан СТП 2075-71: Qкл махк=15 л/мин,Qкл минк=3 л/мин, Ркл махк=17 Мпа,

Ркл минк=6 Мпа

Утечки приняты ,

Pкл=9,885+0,5=10,393 Мпа , Pкл мах=11,052+0,6=11,62 Мпа

Выбираем дроссель-регулятор Г-55-32А

др=0,055 л/мин; др мах =0,098 л/мин; Qдр=5,7 л/мин

Qдр мах=7,8+0,078+0,098=7,9 л/мин

4.4.2 Расчет трубопровода.

Принимаем металлические круглые трубы .Задаемся предельными скоростями течения: в нагнетательной гидролинии 2,5 м/с, сливной 1,3 м/с, всасывающей 1,5 м/c.

По формуле определим диаметры нагнетательного, сливного и всасывающего трубопроводов:

Фактические скорости:

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для  =40мм2/с=4.510-5 м2p=895 кг/м3 , в качестве рабочей жидкости принимаем масло индустриальное

И-40А(ГОСТ 20799-75)

              

          

Определим потери давления в трубопроводах:

в сливной гидролинии:

pтсл=pтн=0.026МПа

4.4.3 Выбор фильтра.

Фильтр 3: типоразмер Г43-53

Номинальный расход Q3к= 40 л/мин

Номинальное давление р3к = 20 МПа

Потери давления р3к = 0.1 МПа

4.4.4 Выбор дросселя – регулятора.

Дроссель – регулятор : типоразмер ПГ55-43А

Номинальный расход Q5к=35 л/мин

Номинальное давление р5к = 6.3  МПа

Утечки через дренаж Q5к = 0.666 см3

4.4.5 Выбор предохранительного клапана.

           Предохранительный клапан обеспечивает защиту привода при перегрузках гидромотора и должен быть настроен на давление p2=pmax=6.3МПа;

Клапан 2: типоразмер Г52-23

Номинальный расход Q2=35 л/мин

Пределы регулирования от 2 до 20МПа

4.4.6.Выбор гидрозамка

Типоразмер Г-14

Номинальный расход Q6к= 35 л/мин

Номинальное давление р6к = 20 МПа

4.5Выбор насоса.

            Давление и подачу на выходе из насоса определим по формулам для средней нагрузки и скорости:

pн=pср + p5 + p4+ pтн=5.6+0.047+0.026+0.1= 5.77МПа

Qн=Qм + Q2 + Q4 + Q5;       Q2 =0

Qн=34+0+0.03+0.00005=34 л/мин

      Выбираем насос  типоразмера Г-12-23

      Рабочий объем Qнк=35 л/мин

Номинальное давление pнк = 6.3 МПа

Объемный КПД = 0,77

Полный КПД = 0,62

Номинальная частота nномк=1440 об/мин

Частота работы w=150.8 рад/сек

Определим объемный КПД для подачи Qн:

Полный КПД для средней нагрузки:

4.6 Расчет  мощности на валу насоса.

Найдем разряжение во всасывающей гидролинии:

Отсюда мощность на валу насоса:

Момент на валу насоса при средней нагрузки без учета скольжения асинхронного электродвигателя:            

Выбираем электродвигатель типоразмера 4А100L4УЗ:

Мощность паспортная Nэк=4 кВт

Скольжение паспортное sк=4/6 %

Скольжение критическое sкр=31.5 %

Момент инерции Iэ=0.011 кгм2 

Скольжение при средней нагрузке:

Момент на валу насоса при средней нагрузке с учетом скольжения:

Выбор маслобака.

W=3

Выбираем из ряда стандартных баков по ГОСТу 12448-80 СТ СЭВ 524-77:

W= 125 дм3

                                     5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Полный КПД

           

1) Площадь гидроцилиндров

    F=D2/4=3.140.1102 /4  =0.009498 м2

Qд=VF=(1.8/60)0.009498=2.7510-4м3/c 

2)Qh=3510-3/60=5,810-4 м3/c

  1.  Определяем утечки

      ay=aнздр

м3/c 

4)Скорость гироцилиндров

а) T=0    V=1.6

б) T=To   V=1.3 м/мин

На основании полученных данных строим механическую характеристику (см. чертеж).

5)Построим скоростную характеристику

Для построения скоростной характеристики, тоже необходимо две точки. параметр регулирования дросселя – регулятора  0    

Первая точка при  = 0

 V=2.8

при  = 0585

            V=1.3

а при Vт = 0

. Смотри скоростную характеристику на чертеже.

6 Динамический расчет гидропривода.

Динамический расчет проведем при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидроцилиндр, которая в данном случае зависит от коэффициента kс, характеризующего сопротивляемость породы бурению и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

Tср=150000 кН  и  V0=1.8 м/мин.

Пренебрегая распределенностью параметров, примем pн(t)=pм((t).

Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя с учетом э(t)=н(t) примет вид:

T1+Mэ(t)=k1-k(t)

T1=1/сSкр=1/(314)=0.0101  с

k=Mэк/SкMн=48.5/(0.046)=39.64

Уравнение нагрузки электродвигателя:

T2=Mэ(t)-k2pн(t)+k3

T2=(Jн+Jэ)н/Mн=(0.016+0.0011)148.5 /26.6=0.095 c

k2=qнкнpнр/гмнMэ=                                                    k3=qнкнpвс/гмнMэ=0.5810-30.840.015103/(150.80.8426.6)=0

Уравнение нагрузки гидромотора:

T3=pн(t)-k4Fс(t)-k5

T3=mпV/bpн  =1=10001.8/(60374094.2)=0.000191 с

k4=а/вpн=9630/(4.137409)=0.056

k5=Т/вpн=150000/(4.237409)=0.955

Уравнение движения жидкости

T4+pн(t)-k(t)+k7Vм(t)=0

E=

T4=W/Eпаyi= вDт2/4Eпаyi=30.0223.14/(4141310621.2310-12)=0.031 с

k6=нкqэс/кpнаyi=5.810-4157/(150.84.210621.2310-12 )=5.77

k7=FVм/pнаyi=1.89.510-3/(604.210621.2310-12)=4.2

Система уравнений примет вид                                                                  0.01+Mэ(t)=39.64-39.64щн(t)

0.095Mэ(t)-0.83pн(t)

1.910-4=pн(t)-0.056-kсV(t)

0.031=-pн(t)+5.77н(t)-4.2Vм(t)-0.58535

Начальные условия:

 =0.977                        p=1.005

 M=1.025                          V=1.038

Результаты решения  системы уравнений:

t,,c       Y1                Y2             Y3         Y4

0.00       1                   1               1            1

0.01    1.085             0.995        0.915      1.157

0.02    1.184             0.995        0.943      1.147

0.03    1.181             0.997        0.944      1.147

0.04    1.144             0.997        0.946      1.147

0.05    1.135             0.997        0.944      1.147

0.06    1.145             0.996        0.943      1.147

0.07    1.152             0.996        0.944      1.147

0.08    1.150             0.997        0.944      1.147

0.09    1.146             0.997        0.944      1.147

0.10    1.146             0.997        0.944      1.147

0.11    1.148             0.997        0.944      1.147

0.12    1.148             0.997        0.944      1.147

7 Список использованной литературы.

1. Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е.

Справочник по гидроприводам горных машин. М.,Недра,1974.

2. Маховиков Б.С. Гидропривод горных машин. СПб.,1993

  1.  Братченко Б.Ф., Машины и оборудование для проведения

горизонтальных и наклонных горных выработок., М., Недра,1975


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65748. Лизинг как современное направление финансирования бизнеса в России на примере ОАО «Московский завод химконцентратов» 1.22 MB
  Лизинговая операция выгодна всем участвующим: одна сторона получает кредит, который выплачивает поэтапно, и нужное оборудование; другая сторона – гарантию возврата кредита, так как объект лизинга является собственностью лизингодателя или банка...
65749. Учет продукции основного молочного стада и анализ ее производства в современных условиях хозяйствования на примере СПК «Прогресс-Вертелишки» 642.5 KB
  Целью данной дипломной работы является разработка теоретических и практических рекомендаций по совершенствованию учета продукции молочного стада, а также анализ эффективности производства молока в современных условиях хозяйствования и выявление резервов его увеличения.
65750. Изучение рекреационных ресурсов побережья северо-западного Причерноморья 8.59 MB
  Упоминания о природе Черного моря встречаем в римских церковных и арабских хрониках и в описаниях арабских путешественников. Начиная с IVV веков описания Черного моря встречаем в славянских и византийских летописях в сказаниях норманнов и прибалтийских народов.
65753. Терроризмге қарсы күресудің ғылыми-теориялық аспектілері 513.5 KB
  Қазақстан Республикасы терроризммен күресудегі басқа мемлекеттермен ынтымақтасуы. Өткен XX ғасыр ғылым мен технологиядағы бас айналдырар жылдамдықтағы жаңалықтардың ғасыры ғана емес сонымен қатар 100 миллионға тарта адамдар құрбан болған...
65755. Фиторазнообразие сеяного луга польдера «Покалюбичи» в пойме р.Сож 309.5 KB
  Цель работы состоит в максимально всестороннем изучениии и анализе видового состава сеяного луга польдера "Покалюбичи" .Она предусматривает также анализ видового состава сеяного луга в систематическом, экологическом, биоморфологическом и хозяйственно-ботаническом отношениях...