95059

Проектирование гидропривода БГА-4

Курсовая

География, геология и геодезия

Буровая машина с гидравлической подачей БГА-4 предназначена для бурения и разбуривания скважин. Бурение производится из основных и вспомогательных выработок в пластах любого падения снизу вверх в плоскости их залегания.

Русский

2015-09-19

394.5 KB

2 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-4

Автор:студент гр.: ЭР-97-1

______________                                                                                     /Колышкин Д.А/

(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     Колышкину Д.А.

1. Тема проекта:  Расчет и проектирование гидропривода  БГА-4

  1.  Исходные данные к проекту:

Нагрузка на гидродвигателе: средняя 90000 Н; максимальная 100000Н.

Скорость (частота вращения) гидромотора: минимальная 0,5м/мин; средняя 0.9м/мин; максимальная 1.3 м/мин.

Масса (момент инерции) подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора: 1300кг.

Приведенные длины трубопроводов: всасывающего 1.2м; нагнетательного 2.0м; сливного 1.0м.

Минимальный сброс через переливной клапан в долях минимальной подачи насоса 1

Коэффициент расхода дросселя 0.66

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=1.1

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   15   мая  2000г.

Содержание

Аннотация…………………………………………………….4

Задание………………………………………………………..6

Краткая техническая характеристика установки…………..7

Гидравлическая схема пролектируемого гидропривода…..8

Выбор гидроматора поступательного действия……………8

Статический расчет……………………………………….....15

Динамический расчет………………………………………..16

Результаты решения системы уравнений…………………..18

Список использованной литературы………………………..21

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 = 90 кН

максимальная Tmax = 100 кН

Скорость гидромотора:     средняя Vср=0.9  м/мин

максимальная Vmax=1.3 м/мин

Масса подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора:

m = 1300  кг

Время разгона гидромотора до средней скорости:

Т  0.3  с

2.Краткая техническая характеристика установки БГА-4

Буровая машина с гидравлической подачей БГА-4 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    <150 м

Диаметр скважин 500-1150  мм

Частота вращения шпинделя  120 мин

Мощность электродвигателя  22 кВт

Габариты бурового станка 1350*1150*2150  мм

Масса бурового станка   1500 кг

Насосная станция

Мощность электродвигателя 3-3,5 кВт

Давление  <11 Мпа

Число насосов  2

Габариты  1350*430*530  мм

Масса (без масла )  250 кг

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

Исходные данные:

Fo=90000 Н, Fomax=100000 Н, Vomin=0,5 м/мин,Vср=0.9 м/мин, Vмах=1.3 м/мин ,Т=0,5 с, m=1300 кг

Закон изменения нагрузки на гидромоторе:

Т(t)= tср K,t<0  K=1

t>0    K=1,2

Приведенные длины трубопроводов: всасывающего-1.2 м,нагнетательного-2.0 м,сливного-1.0 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

Гидравлическая схема гидропривода изображена на чертеже

От электродвигателя 5 вращение передается на насос 4. Рабочая жидкость из резервуара 7 поступает в насос 4, а затем под давлением через предохранительный клапан 2, дроссель-регулятор 3 к гидрораспеделителю 1.

При перемещении гидрораспределителя  в одно из крайних положений рабочая жидкость поступает в поршневые или штоковые полости гидроцилиндра  10, 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 7 и обратный клапан 8 сбрасывается в бак 3.

Для придания необходимой жесткости механической характеристике привода в качестве привода используется дроссель-регуллятор 3, установленный парралельно с гидроцилиндрами.

Ориентировочная величина средней мощности привода:

N=F*V/ =90000*0.9/60*0.4=3375 Вт ,

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=6.3 Мпа и  давлением на сливе pсл= 0.25 МПа найдем  рассчетный диаметр гидроцилиндра:

,

С учетом одновременной работы двух гидроцилиндров , расчетный диаметр поршня:

Dp1=0.145/2=0.0725 мм

Отсюда принимаем Dp1= Dp2=0.08 м Dш=0.04 м, Lш=0.5 м

Для определения перед гидроцилиндром составляем уравнение равновесия всех сил в станине. Для одного гидроцилиндра с односторонним штоком получим:

=1874 H

=989H

4.3 Расчет параметров потока.

Давление в гидросистеме при призвольной нагрузке с учетом, что гидроцилиндры жестко связаны и работают в одном направлении:

=2824

=

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 = 0.0106м  bш =0.0083м.

Определим расход рабочей жидкости при выдвижении штока для двух гидроцилиндров:

 ,

Расход рабочей жидкости при втягивании для двух гидроцилиндров:

QМ=

QМ=2

4.4 Выбор дополнительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

4.4.1 Выбираем гидрораспределитель  64Г74-22

p=0.035Мпа,   Q=0.044

Выбираем дроссель-регулятор Г-55-32А

др=0,052 м/с;   МПа

Выбираем предохранительный клапан  СТП 2075-71

     

4.4.2 Расчет трубопровода.

Принимаем металлические круглые трубы .

По формуле определим диаметры нагнетательного, сливного и всасывающего трубопроводов:

По ГОСТ 16516-80  D=8мм,  D=10мм,   D=16мм

Фактические скорости:

              

          

       

В качестве рабочей жидкости применяем масло индустриальное И-40А (ГОСТ 20799-75)   кг/м     мм/с

Определим потери давления в трубопроводах:

4.4.3 Выбор фильтра.

Фильтр  Г43-52

Номинальный расход Qфк= 16 л/мин

Номинальное давление рнк = 0.06 МПа

Потери давления рфк = 0.016 Мпа

4.4.4  Обратный клапан

Типоразмер ПКРС 16/20

Номинальны расход  Q=40л/мин

Номинальное давлние  p=25 Мпа

Потери давления  p=0.007 МПа

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=pн+pвс+

+pнагн+pсл+=(4.7+0.005+0.13+0.04+0.035+0.05+0.1)==

=5.06 Мпа

Подача насоса:

Qн=Qм + Qгидр + Qкл + Qдр=(1.5+0.044+0.015+0.052)=1.611

По полученным данным: pПа,  Q=9.7 л/мин Выбираем насос  типоразмера  НШ-10Е.

Параметры насоса: ,

Полный КПД для средней нагрузки:

Определим фактическую подачу насоса

Параметр регулирования

Мощность потребляемая на валу

N

N

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

Выбираем электродвигатель типоразмера ВАО-41-6:

Мощность паспортная Nэк=3 кВт

Скольжение паспортное sк=5 %

Скольжение критическое sкр=21 %

Момент инерции Iэ=0.0425 кгм2

Скольжение при средней нагрузке:

Угловая скорость при средней нагрузке:

Емкость бака определяется по трехминутной производительности насоса:

W

По ГОСТу 12448-80 выбираем бак с W

5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Полный КПД гидроматора при средней нагрузке:

Параметр регулирования насоса:

S

  1.  Определяем утечки

Механическая характеристика при номинальной определяется точками с координатами (0.0385;0) и (0.015;90000) при  параметре регулирования

Уравнение скоростной характеристики

На основании полученных данных строим механическую и скоростную характеристики (см.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.

Уравнение динамической характеристики имеет вид:

T1+Mэ(t)=

T1=1/сSкр=1/(167.47)=0.027  с

k=Mэк/SкMн=30.17/(0.05)=76.2

Уравнение нагрузки электродвигателя:

T2=(Jн+Jэ)н/Mн=(0.0425+0.0425)156 /7.92=0.31 c

k2=qнкpнр/гмнMн=                                                    k3=qнкнpвс/2гмнMэ=0.6410-50.25106/(20.857.92)=0.0014

Уравнение нагрузки гидромотора:

T3=2m/pн  =23.14/(0.85)=0.029 с

k4=

k5=p/pн=0.31/5.06=0.054

Уравнение движения жидкости

T4+pн(t)-k(t)+k7Vм(t)=0

E=

T4=W/Eпаyi=5.02/(1537=0.333 с

k6=qнкэс/=

k7=

Система уравнений примет вид                                                                  0.027+Mэ(t)=76.2-76.2(t)

0.31Mэ(t)-0.99pн(t)+0.0014

0.029=pн(t)-0.917kсV(t)-0.054

0.333=-pн(t)+4.98н(t)-3.72V(t)

Начальные условия:

                       p=1.002

M=0.991                         V=1.047

Результаты решения  системы уравнений:

T

Y1

Y2

Y3

Y4

0.05

0,991

0,987

1,052

1,002

0,15

1,035

0,986

0,912

1,053

0,1

1,096

0,985

0,94

1,112

0,15

1,13

0,985

0,976

1,144

0,2

1,143

0,985

0,995

1,156

0,25

1,147

0,985

1,003

1,16

0,3

1,148

0,985

1,006

1,161

0,35

1,148

0,985

1,006

1,161

0,4

1,148

0,985

1,006

1,161

0,45

1,148

0,985

1,006

1,161

0,5

1,148

0,985

1,006

1,161

0,55

1,148

0,985

1,006

1,161

0,6

1,148

0,985

1,006

1,161

0,65

1,148

0,985

1,006

1,161

0,7

1,148

0,985

1,006

1,161

0,75

1,148

0,985

1,006

1,161

0,8

1,148

0,985

1,006

1,161

0,85

1,148

0,985

1,006

1,161

0,9

1,148

0,985

1,006

1,161

0,95

1,148

0,985

1,006

1,161

1

1,148

0,985

1,006

1,161

1,1

1,148

0,985

1,006

1,161

1,2

1,148

0,985

1,006

1,161

                                        Таблица приведенных значений динамических характеристик.

T

Y1

Y2

Y3

Y4

0

1

1

1

1

0,05

1,0444

0,998987

0,86692

1,050898

0,1

1,105954

0,997974

0,893536

1,10978

0,15

1,140262

0,997974

0,927757

1,141717

0,2

1,15338

0,997974

0,945817

1,153693

0,25

1,157417

0,997974

0,953422

1,157685

0,3

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,35

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,4

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,45

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,5

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,55

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,6

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,65

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,7

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,75

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,8

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,85

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,9

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

0,95

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

1

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

1,1

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

1,2

1,158426

0,997974

0,956274

1,158683

Диаграмма приведенных значений динамических характеристик

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

4. Гидропривод горных машин. Методические указания к курсовой работе,

ЛГИ, 1988г


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27828. Состав и назначение схемы территориального планирования субъекта РФ 14.68 KB
  На картах показываются административные границы земли лесного фонда земли ООПТ границы земель обороны и безопасности границы земель с х назначения территории объектов культурного наследия границы зон с особыми условиями использования территории границы территорий подверженных риску возникновения ЧС и т. Чертеж отражающий современное состояние использования территории – опорный каркас отражает состояние в котором территория находится сейчас На опорном плане должны быть: границы административные ранжированные по численности населения...
27829. Понятие инвестиционного климата и регулирование инвестиций в регионе РФ 24.84 KB
  Государственное регулирование инвестиционной деятельности Государство для выполнения своих функций регулирования экономики использует как экономические косвенные так и административные прямые методы воздействия на инвестиционную деятельность и экономику страны путем издания и корректировки соответствующих законодательных актов и постановлений а также путем проведения определенной экономической в том числе и инвестиционной политики. Сущность форм и методов государственного регулирования инвестиционной деятельности осуществляемой в...
27830. Основные требования к устройствам АПВ и расчет их параметров. Схемы устройств на переменном и выпрямительном оперативном токе в установках высокого напряжения 177.5 KB
  Основные требования к устройствам АПВ и расчет их параметров. Применение АПВ обязательно для всех ЛЭП всех напряжений на шинах ПС. Основные требования к устройству АПВ и расчет их параметров. АПВ бывают трёх и однофазные.
27831. Дифференциальное реле с торможением: принцип действия, устройство дифференциаль 173 KB
  Дифференциальное реле с торможением: принцип действия устройство дифференциального реле с магнитным торможением на принципе сравнения абсолютных значений двух электрических величин. Использование в схемах ДЗ реле с торможением. 1 – уставка тока срабатывания реле обычного. 2 – ток небаланса реле в зависимости от тока внешнего КЗ.
27832. Дифференциальное реле с механическим торможением. Применение и устройство насыщенного трансформатора тока в дифференциальной защите 86 KB
  Дифференциальное реле с механическим торможением. Система сочетает принцип БНТ и принципы реле с торможением: большинству току небаланса соответствует автоматически больший ток торможения в тормозных обмотках. При КЗ в зоне К2 – реле действует но остается тормозной момент что снижает чувствительность. Rмг мало а коэффициент трансформации велик поэтому ток не баланса по прежнему плохо трансформируется в рабочую обмотку и реле КА загрублено.
27833. Фильтры симметричных составляющих токов и напряжений в релейной защите 95 KB
  Фильтры бывают: RL, RC и трансформаторные. Бывают простые и комбинированные, ток на выходе пропорционален всем составляющим.
27834. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты 162.5 KB
  F1 – F2 = Fном I1ω1 – I2ω2 = Iномω1 разделив на ω2: I`1 – I2 = I`ном следовательно I`1 = I2 I`ном Если ТТ идеальный Iном = 0 I`1 = I2 – это хорошо но не возможно сделать без Iном т. Для идеального ТТ nт = nв Векторная диаграмма для ТТ Угол γ определяется потерями в стали трансформатора Е2 – опережает Ф на 90 I2 – отстает от Е2 на угол φ который определяется R и Х нагрузки и вторичной обмотки z2 и zн Угол δ – угловая погрешность ТТ ΔI – токовая...
27835. Расчет выдержек времени МТЗ 76 KB
  Основным пусковым органом МТЗ с независимой выдержкой времени является реле РТ40 а МТЗ с ограниченной выдержкой времени – РТ80. Реле РТ80 Сложное большое реле которое совмещает в себе токовое времени и указательное реле. Соответственно защита на этом реле имеет преимущества. В этом реле РТ80 есть два элемента: индукционный элемент эл.
27836. Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты 87 KB
  max Котс – учитывает неточность расчета погрешности в работе реле. Iвз – максимальное значение тока при котором пусковой орган защиты – реле тока – возвращается в первоначальное состояние. коэффициент возврата защиты 1 всегда Iвз = Кв Iсз эта формула получена для первичных реле где Iсз = Iср Iкз = Iсз Схема включения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду для этой схемы Iр = Iср при КЗ...