95062

Проектирование гидропривода подачи комбайна 2ГШ68Б

Курсовая

География, геология и геодезия

Составлена принципиальная схема гидропривода для конкретных условий работы. Элементы схемы изображены согласно действующим ГОСТам. В работе содержится описание работы схемы и назначение всех её элементов. Произведен обоснованный выбор серийного гидравлического оборудования и конструктивные расчеты элементов гидропривода.

Русский

2015-09-19

524.5 KB

4 чел.

Министерство образования Российской Федерации

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

(технический университет)

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:__Гидропневмопривод_______________________________________

_________________________________________________________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:___Проектирование гидропривода подачи комбайна 2ГШ68Б                       ____

_______________________________________________________________________________  

Автор: студент гр. ЭР-98-2                                                             /_Страшков М.Ю._/

                            (подпись)      (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ:_____________

Руководитель проекта:   ассистент                                                  /_Шорников В.В. /

              (должность)        (подпись)                                      (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2001 год

Аннотация

Курсовая работа на тему “Проектирование гидропривода подачи комбайна 2ГШ68Б“ выполнена в процессе изучения дисциплины “Гидравлика и гидропривод”.

Составлена принципиальная схема гидропривода для конкретных условий работы. Элементы схемы изображены согласно действующим ГОСТам. В работе содержится описание работы схемы и назначение всех её элементов. Произведен обоснованный выбор серийного гидравлического оборудования и конструктивные расчеты элементов гидропривода. Рассчитаны статические и динамические характеристики. Построены механические и скоростные характеристики, а также переходной процесс. Произведен анализ динамики работы привода.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки объёмом 24 листа, включающей общую и специальную части и графический материал                (1 рисунок, 3 графика).

The summary

Course work on a theme "Designing of a hydrodrive of submission of a combine 2ГШ68Б" is executed during studying discipline "Hydraulics and a hydrodrive".

The basic circuit of a hydrodrive for concrete operating conditions is made. Elements of the circuit are represented according to working ГОСТ. Work contains the description of work of the circuit and purpose of all of its elements. The proved choice of the serial hydraulic equipment and constructive calculations of elements of a hydrodrive is made. Are designed static and dynamic characteristics. Mechanical and high-speed characteristics, and also transitive process are constructed. The analysis of dynamics of work of a drive is made.

Course work consists of a settlement-explanatory note in volume 24 sheets, including the general both special parts and a graphic material (1 figure, 3 diagrams).


Оглавление

[1] ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

[2] Аннотация

[3] The summary

[4]
Оглавление

[5]
Общая часть

[6]
Специальная часть

[7]
Выбор гидромотора вращательного действия

[8] Выбор гидравлических устройств управления

[9] Расчет трубопроводов

[10]
Выбор насоса и электродвигателя

[11]
Расчет статических характеристик

[12]
Динамический расчет гидропривода

[13] Результаты решения системы уравнений

[14]
Заключение

[15]
Список использованной литературы


Введение

В настоящее время объёмный гидропривод получил широкое распространение во многих областях техники. Применительно к горной промышленности основными достоинствами гидропривода являются малая масса, приходящаяся на единицу мощности, хорошие динамические характеристики, возможность получения любого вида движения выходного звена. Гидроприводом снабжены горные комбайны, бурильные установки, станки для бурения взрывных скважин, механизированные крепи и другое технологическое оборудование.

Во всех этих машинах и механизмах нашли широкое применение гидравлические системы, которые наиболее удачно отвечают требованиям технологии добычи угля (большие мощности и усилия при малых габаритах устройств, сглаживание пиковых нагрузок, податливость, регулирование и др.). Широкое применение гидравлические системы нашли в современных проходческих и погрузочных машинах. Гидравлическая энергия широко применяется при гидромеханизации добычных и вспомогательных работ. С помощью пневмоэнергии добывается значительная часть руды и угля как в России, так и за рубежом. Знание законов гидравлики необходимо при проектировании и эксплуатации насосных, вентиляторных, компрессорных, холодильных, обогатительных и других установок, являющихся неотъемлемой частью современного предприятия горнодобывающей промышленности.

В практической деятельности горному инженеру-механику или электромеханику приходится сталкиваться с вопросами эксплуатации гидроприводов, их ремонта и проектирования. Часто могут возникнуть проблемы замены одного оборудования на другое, поэтому необходимо знакомство с основами проектирования гидроприводов горных машин - умением составить схему гидропривода, выбрать оборудование, рассчитать отдельные узлы гидравлических машин или аппаратов, получить статические и динамические характеристики.


Общая часть

1. Описание машины

Комбайн 2ГШ68Б предназначен для механизации выемки угля в очистных забоях пологих пластов мощностью 1,4—2,5 м с углом падения до 35° при подвигании по простиранию и до 8° по падению и восстанию при сопротивляемости угля резанию до 3 кН/см. Имеет бесцепной механизм подачи и систему автоматического управления САУК-М. Комбайн 2ГШ68Б оснащен производительными насосом 1НП-200 и гидромотором 1ДП4; имеет автоматическое

механогидравлическое тормозное устройство, позволяющее применять комбайн на пластах с углом падения до 35° без предохранительной лебедки. При работе комбайн перемещается при помощи зубчатого колеса по цевочной рейке, закрепленной на раме конвейера.

2. Анализ возможных типов привода

Привод подачи должен обеспечивать движение рабочего органа с необходимой скоростью, бесступенчатое плавное регулирование скорости и  реверсирование направления движения. Кроме того, привод подачи должен обеспечивать  защиту от перегрузок.

В качестве привода может применяться двигатель, соединённый с редуктором, который имеет высокий КПД, но скорость подачи будет регулироваться ступенчато, что недопустимо. Гидропривод имеет следующие преимущества:

- простота предохранения приводящего двигателя;

- возможность передачи больших сил и моментов, а также осуществление больших передаточных чисел при относительно небольшой массе и размерах; надежная смазка трущихся поверхностей;

- простота реверсирования, возможность получения плавного движения;

- простота управления и независимость гидравлических устройств.

 

3. Задачи гидропривода

          

Вид движения выходного звена гидропривода - вращательный; с гидромотора вращение передаётся на ведущее зубчатое колесо. Реверсирование вращения барабана осуществляется с помощью реверсивного насоса. Скорость привода регулируется изменением рабочего объёма насоса (объёмный способ регулирования)

4. Анализ возможных гидравлических систем

       

В мощных гидроприводах вращательного движения часто используется замкнутая циркуляция жидкости. Достоинства замкнутой циркуляции: давление при всасывании значительно больше атмосферного, что позволяет применять более быстроходные и малогабаритные насосы; может быть любое направление потока в кольцевой линии. Разомкнутая система циркуляции жидкости применяется в многодвигательном гидроприводе с одним насосом. Поэтому выбираем замкнутую циркуляцию жидкости. Управление приводом должно осуществлять возможность дистанционного и автоматического управления.


Специальная часть

Рис. 1. Принципиальная схема гидропривода

На рис. 1 приведена принципиальная схема гидропривода с объемным регулированием. Насос 1 подает рабочую жидкость в напорную магистраль 2, по которой она поступает в гидромотор 5. После гидромотора жидкость поступает во всасывающую магистраль 6. Для покрытия утечек в системе служит подпиточный насос 8, который подает жидкость из бака 9 через фильтр 7 и обратный клапан 4 во всасывающую магистраль 6. Переливной клапан 10 служит для сброса лишней жидкости, подаваемой подпиточным насосом, а предохранительные клапаны 3 — для защиты гидропривода от перегрузок. При реверсировании насоса напорная и всасывающая магистрали меняются местами. Вращение с гидромотора передаётся на редуктор, а с редуктора на зубчатое колесо, которое зацепляется за цевочную рейку и сообщает машине поступательное движение.


Выбор гидромотора вращательного действия

Средний и максимальный моменты сопротивления на валу гидромотора:

    где F0, F0max – средняя и максимальная нагрузки на выходном звене гидромотора;

R – радиус приводной шестерни.

Средняя и максимальная скорости вала гидромотора:

    где , - средняя и максимальная линейная скорость подачи комбайна.

Момент инерции подвижных частей, приведённый к выходному звену гидромотора:

    где m – масса подвижных частей, приведённая к выходному звену гидромотора.

Инерционная нагрузка:

    где  - время разгона гидромотора до заданной скорости.

Пиковая нагрузка:

 

Гидромотор выбирают из условий:

    где  и - номинальный и максимальный момент на валу гидромотора по каталогу;

и  - максимальная и минимальная угловая скорость вала гидромотора по каталогу.

Выбираем радиально-поршневой гидромотор МР-6300/160. Его каталожные данные:

номинальная угловая скорость ;

рабочий объём ;

номинальное давление перед гидромотором ;

КПД:       полный

 объёмный

 гидромеханический

 

Перепад давлений на гидромоторе при средней и максимальной нагрузках с учетом, что в статике :

Давление в сливной магистрали примем  и определим давление на входе в гидромотор:

Уточним объёмный КПД гидромотора при средней и максимальной нагрузке:

Расход гидромотора при средней и максимальной нагрузке:

Выбор гидравлических устройств управления

Предохранительные клапаны 2 (рис.1.) обеспечивают защиту привода при перегрузках гидромотора и должны быть настроены на давление рМmax:

Выбираем клапаны непрямого действия К3.16.01:

 условный проход ;

 максимальный расход ;

диапазон регулирования давления 5 – 42 МПа.

Переливной клапан 11 обеспечивает защиту привода при работе насоса на другие потребители, его тип уточняется после выбора насоса. Давление настройки должно быть больше чем в клапанах 2 на 5 – 10 %.

Расчет трубопроводов

Принимаем круглые металлические трубы. Задаёмся предельными скоростями течения: в нагнетательной гидролинии 4 м/с, сливной 2 м/с, всасывающей 1,2 м/с.

Диаметры трубопроводов:

нагнетательного:

 

сливного:

всасывающего:

Диаметры трубопроводов на нагнетании и сливе принимаем одинаковыми , на всасывании .

Рабочая жидкость – гидравлическое масло МГ-30 (ТУ38-10150-79).

Параметры жидкости:

коэф-т кинемат. вязкости: ; ; ;

тонкость фильтрации 40 мкм;

плотность жидкости .

Фактические скорости:

Числа Рейнольдса и коэф-ты гидравлического трения для :

 

Потери давления:

в нагнетательной гидролинии

сливной

всасывающей

Для максимальной частоты вращения:


Выбор насоса и электродвигателя

Давление на выходе из насоса для средней нагрузки и скорости:

Подача (считая, что утечки в предохранительных клапанах отсутствуют):

Для максимальной нагрузки и скорости:

 

По условиям загрузки принимаем насос НАР-74-90/320. В нём имеется встроенный вспомогательный насос, который можно использовать в схеме.

Параметры насоса:

 рабочий объём ;

 номинальная угловая скорость вала ;

 давление за гидронасосом: номинальное ;

               максимальное ;

 КПД: полный ;

          объёмный .

Параметр регулирования: ; .

Для вспомогательного шестеренного насоса .

Объёмный КПД для подачи QН и QHmax:

Полный КПД для средней нагрузки:

Мощность на валу насоса при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора с учетом, что для проектируемого привода :

Для максимальной нагрузки и угловой скорости:

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

 

По мощности и моменту на валу насоса выбираем электродвигатель 4А180М4У3 с техническими параметрами:

номинальная мощность ;

момент на валу: номинальный ;

      максимальный ;

скольжение: номинальное ;

            критическое ;

синхронная угловая скорость ротора ;

момент инерции .


Скольжение при средней нагрузке:

Угловая скорость при средней нагрузке:

Емкость бака для сбора жидкости определяем по трёхминутной производительности насоса:

Округляем до ближайшего большего значения по ГОСТу 12448-80:

Коэффициенты утечек:

гидромотора

насоса


Расчет статических характеристик

Момент на валу насоса при средней нагрузке и средней угловой скорости гидромотора:

Коэф-т трансформации момента:

Передаточное число:

КПД гидропередачи:

Уточнённый полный КПД гидромотора при средней нагрузке:

КПД гидросети:

КПД гидропередачи:

Значения КПД совпадают, следовательно, расчет сделан правильно.

Построим механическую характеристику, соответствующую средней скорости вала гидромотора.

Параметр регулирования насоса:

Параметры холостого хода:

момент сопротивления ротора

перепад давления на гидромоторе

давление на входе в гидромотор

давление за насосом

Пренебрегая скольжением на холостом ходу, определим объёмный КПД насоса:

Подача насоса на холостом ходу:

Скорость холостого хода:

Точки с координатами (1,46; 0) и (1,1; 14100) определяют положение механической характеристики для  (рис. 2). При изменении  получается новая механическая характеристика.

Рис. 2. Механическая характеристика


Скоростной характеристикой называют зависимость . Для средней нагрузки уравнение скоростной хар-ки имеет вид:

Зона нечувствительности при :

 

Скоростная хар-ка представлена на рис.3.

Рис. 3. Скоростная характеристика


Динамический расчет гидропривода

Динамический расчет проведём при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидромотор, которая в данном случае зависит от угловой скорости  и коэф-та , характеризующего сопротивляемость породы бурению и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке.

Пренебрегая распределённостью параметров, примем .

Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя с учетом :

Уравнение нагрузки электродвигателя:

    где .

Уравнение нагрузки гидромотора:

Уравнение движения жидкости в нагнетательном трубопроводе, включая насос и гидромотор:

Перепишем систему уравнений в безразмерном виде, обозначив:

Вычислим постоянные коэф-ты при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора.

Тогда уравнение асинхронного двигателя примет вид:

    где  - круговая частота электросети.

Уравнение нагрузки электродвигателя после деления всех членов на коэф-т при :

Уравнение нагрузки гидромотора после деления на коэф-т при :

Уравнение движения жидкости после деления на коэф-т при :

После вычисления постоянных коэф-тов система уравнений принимает вид:

Учитывая, что в статике производные равны нулю, определим начальные условия при t = 0:

Решение системы уравнений получим на ЭВМ по программе, написанной на языке программирования QBASIC.

Параметр, характеризующий сопротивляемость породы, зададим в виде:

Полученные результаты представлены на графике (рис. 4).

Результаты решения системы уравнений

0

1

0,983

1

1

0,02

1,04

0,983

0,868

1,049

0,04

1,085

0,983

0,904

1,092

0,06

1,11

0,983

0,929

1,116

0,08

1,125

0,983

0,942

1,128

0,1

1,133

0,983

0,95

1,135

0,12

1,135

0,983

0,953

1,138

0,14

1,139

0,983

0,955

1,14

0,16

1,141

0,983

0,956

1,141

0,18

1,142

0,983

0,957

1,142

0,2

1,142

0,983

0,957

1,142

0,22

1,142

0,983

0,957

1,142

0,24

1,142

0,983

0,957

1,142

0,26

1,142

0,983

0,957

1,142

0,28

1,142

0,983

0,957

1,142

0,3

1,142

0,983

0,957

1,142

Рис. 4.


Заключение

1. При скачкообразном увеличении нагрузки на 20 % угловая скорость электродвигателя практически не изменяется.

2. Время перехода на новый установившийся режим составляет 0,2 с, что значительно меньше заданного времени разгона привода .

3. Вид переходного процесса по каналам   апериодический с динамическим забросом.

4. При новом установившемся режиме параметры привода принимают значения: . Подставив эти значения в уравнения динамики привода, вычислим производные:

Равенство нулю производных показывает, что новый режим установился, а уравнения динамики составлены и решены правильно. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что спроектированный гидропривод удовлетворяет заданию.


Список использованной литературы

1. Гидропривод горных машин: Методические указания к курсовой работе. СПб., 1993.

2. Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е. Справочник по гидроприводам горных машин. М., Недра, 1974.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7143. Электронная коммерция на примере интернет-магазина www.OZON.ru 307 KB
  Электронная коммерция на примере интернет-магазина www.OZON.ru Введение Начиная с середины 90-х годов, во всем мире наблюдается рост активности в области онлайновой торговли. Вслед за крупными компаниями, производящими компьютерное оборудование в Се...
7144. Финансирование строительства 183 KB
  ВВЕДЕНИЕ Кардинальная перестройка хозяйственного механизма основана на широком использовании товарно-денежных отношений, присущих рыночной экономике. Важнейшим экономическим инструментом товарно-денежных отношений служит кредит, который способствует...
7145. Исследование RC - автогенераторов для операционных усилителей с мостом Вина 1.76 MB
  Исследование RC - автогенераторов для операционных усилителей с мостом Вина Задание к курсовой работе: Задать номер варианта следующим образом: N=M M - две последние цифры номера зачетной книжки. Значение N определить по форму...
7146. Денежная масса и движение денег во внутреннем экономическом обороте страны 401.38 KB
  Введение Проблемами денег, организации денежного обращения человеческая мысль была занята больше, чем всеми остальными экономическими проблемами. С глубокой древности до наших дней вопросами теории денег занимались экономисты, философы, юристы. И се...
7147. Понятие первобытной культуры. Культура Средневековья и Возрождения 115.5 KB
  Лекция 3. Мировая культура. Часть 1 Шаяхметова А.М., Коровина С.В. А. Понятие первобытной культуры. Б. Культура Древних цивилизаций. В. Античная культура. Г. Культура Средневековья и Возрождения. Понятие первобытной культуры Первобытность - эт...
7148. Основное уравнение передачи по световоду 81 KB
  Основное уравнение передачи по световоду. Рассмотрим волоконный световод без потерь двухслойной конструкции, приведенный на рис...
7149. Построение принципиальной схемы 147 KB
  Построение принципиальной схемы Принципиальная схема строится с учетом помех, фильтров, по входу/выходу, с учётом нагрузок способности, для чего ставятся различные фильтры низких или высоких частот. В результате принципиальные схемы реализуют те же ...
7150. Особенности и периодизация культуры Нового времени. Личность и культура 70 KB
  А. Особенности и периодизация культуры Нового времени. Б. Культура ХХ века. В. Личность и культура. Роль интеллигенции в обеспечении духовного развития общества. Особенности и периодизация культуры Нового времени Специфические особенности рассматрив...
7151. Типы волн в световодах. Критические длины и частоты 76 KB
  Типы волн в световодах. Критические длины и частоты. В сетоводах могут существовать два типа волн: симметричные E0m , H0m несимметричные дипольные EHnm, HEnm. В индексе n - число изменений поля по диаметру m - число изменений поля по периметру. Сим...