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

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-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

74569. Современный этап в развитии науки 38.56 KB
  Как известно XIX век – это период дисциплинарного оформления науки. Дифференциация научного знания приведшая к появлению новых научных дисциплин со своим предметом и специфическими средствами познания продолжала оставаться ведущей тенденцией развития науки того времени. Сформировались образ науки как дисциплинарно организованного знания и дисциплинарный подход ориентированный на изучение специфических частных закономерностей и явлений.
74570. Возникновение науки, основные стадии её исторической 36.5 KB
  Наука была всегда с момента зарождения человеческого общества т. Наука начинает отсчет с египетской цивилизации. Наука возникла в Древней Греции т. Наука возникла в Западной Европе в 1214 веках поскольку появился интерес к опытному знанию и математике.
74571. Научное знание Древнего Египта 41 KB
  Цивилизация Древнего Египта того времени располагала глубокими знаниями в области математики медицины географии химии астрономии и других областях. За тысячи лет до талантливых мужей Эллады жрецы Древнего Египта в совершенстве изучили и овладели секретами которые мы заново открываем в наш стремительный век.
74572. Горные породы 734 KB
  Горные породы различаются по цвету структуре текстуре минеральному составу и форме залегания. Текстура характеризует относительное расположение и распределение составных частой породы. Минералы образующие горные породы называются породообразующими.
74573. МАГМАТИЗМ 431.5 KB
  Подъем магмы и прорыв ее в вышележащие горизонты происходят вследствие так называемой инверсии плотностей при которой внутри литосферы появляются очаги менее плотного но мобильного расплава. В зависимости от характера движения магмы различают магматизм интрузивный и эффузивный. Преобладающим компонентом магмы является кремнезем.
74574. Метаморфизм 53 KB
  Преобразованию могут подвергаться любые горные породы осадочные магматические и ранее образовавшиеся метаморфические. В физикохимических условиях отличных от тех в которых образовались горные породы происходит изменение их минерального состава структуры и текстуры. без изменения химического состава метаморфизуемой породы и метасоматически т.
74575. Тектонические движения и деформации земной коры 1.08 MB
  Среди них различают следующие основные формы: моноклинали флексуры и складки. Складки – это изгибы слоев горных пород без разрыва сплошности под действием давления. Складки являются основной формой пликативных дислокаций. Антиклинальными называются выпуклые складки в которых пласты падают в противоположные стороны а в центральных частях залегают более древние породы чем на периферии рис.
74576. Геологические науки и их задачи 74 KB
  Общим этот курс называется потому что рассматривает общие сведения о Земле начиная с положения Земли в мировом пространстве и кончая геологической деятельностью человека. Свое продолжение он находит в ряде последующих геологических дисциплин изучающих вопросы строения наружной оболочки Земли земной коры ее химический вещественный состав физические свойства геологическую историю. Каждая геологическая наука имея общую цель изучение Земли в то же время решает свои задачи. Историческая геология изучает историю и закономерности...
74577. СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ 4.66 MB
  В твердом теле Земли выделяют три внутренние оболочки: центральную ядро промежуточную мантию наружную земную кору рис. Как внутренние так и внешние оболочки объединяют под общим названием геосфер Земли. История изучения внутреннего строения Земли насчитывает несколько столетий и тесно связана с развитием представлений о происхождении Солнечной системы.