95081

Спроектировать гидропривод подачи комбайна 2К52М4

Курсовая

География, геология и геодезия

Изменение направления движения выходного звена гидромотора реверсирование осуществляется изменением позиции распределителя а регулирование скорости этого движения – увеличением или уменьшением рабочего объёма жидкости. Разрыв циркуляции происходит в баке при этом исключается возможность реверсирования гидромотора путем изменения...

Русский

2015-09-19

531 KB

0 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

По дисциплине_                                     Гидропневмопривод                                           _______

___________________________________________________________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:

Спроектировать гидропривод подачи комбайна 2К52М4                        ______________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Автор: студент гр. ЭР–97–1     _____________   / Котов Д.Е. /

                                                          (подпись)                             (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: ________

Дата:___________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта доцент  _____________ / Кабанов О. В. /

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

Санкт-Петербург

2000 год

Аннотация

В данной курсовой работе представлен проект гидропривода подачи комбайна 2К52М4. Описана схема гидросистемы, выбраны элементы гидросистемы: гидромотор, гидравлические устройства. Рассчитаны трубопроводы. Выбраны насос гидросистемы и электродвигатель. Произведён расчёт статических характеристик и динамический расчёт. Построены статические характеристики и переходные процессы.

Abstract

In the given course work the account of performances shortclosed  of a drive is resulted 2K52M4.  Potencies consumed from a web, fase of a current, velocities of movement, a nominal, starting and maximum moment, a critical sliding with the help of spreadsheets. Are designed and the working performances of an asynchronous drive are constructed: dependence of a potency consumed from a web, power coefficient, efficiency, current and moment from a potency on the shaft of a drive.     

Содержание

[1] 1.Общая часть

[2] 2. Специальная часть

[2.1] 2.1 Схема гидросистемы

[2.2] 2.2. Работа гидросистемы

[2.3] 2.3 Выбор гидромотора

[2.4] 2.4 Выбор гидравлических устройств

[2.5] 2.5  Расчёт трубопроводов

[2.6] 2.6 Выбор насоса и электродвигателя

[2.7] 2.7 Расчёт статических характеристик

[2.8] 2.8 Динамический расчёт

[3] Заключение

[4] Список использованной литературы

1.Общая часть

Конструкция вращательно - подающего механизма (ВПМ) определяет принципиальные различия моделей станков (вне зависимости от их типа), диапазоны изменения частоты вращения и скоростей подачи инструмента, величины осевых нагрузок, крутящих моментов, а также длительность вспомогательных операций по приведению бурового става в рабочее положение и его подъёму после окончания бурения скважины.

В зависимости от силовой схемы нагружения става привод вращения может размещаться внизу (на платформе) или наверху (на подвижной каретке бурового става).

По характеру нагружения штанги осевым усилием различают схемы с нижним приложением нагрузки (обычно осуществляемым зажимным патроном) и с верхним, действующим на всю длину штанги.

Наиболее разнообразные конструкции ВПМ применяются на шарошечных станках. В настоящее время как на отечественных, так и на зарубежных станках шарошечного бурения применяются три типа ВПМ: патронный, шпиндельный и роторный. Наиболее распространенным типом ВПМ является шпиндельный с канатной или цепной подачей.

Вращатели всех буровых станков по принципу действия одинаковы и состоят из двигателя, редуктора, а ряд конструкций имеет патрон.

Применяются две конструктивные схемы буровых станков с точки зрения устройства вращателя. В одной из них вращатель вместе с буровым снарядом перемещается вниз по мере углубления скважины, в другой – вращатель неподвижен, а вместе с буровым снарядом перемещается только захват и одно из зубчатых колес, передающих вращение на захват. Зубчатое колесо скользит по шлицевому или профильному валу, длина которого должна быть равна ходу подачи.

По первой схеме работают станки вращательного, пневмоударного и огневого бурения, по второй – станки шарошечного бурения, где ход подачи ограничен.

На вращателях могут применяться электродвигатели переменного и постоянного тока и гидродвигатели. Последние два типа двигателей (постоянного тока и гидравлические) позволяют непрерывно регулировать скорость вращения инструмента и работать на всех породах с оптимальным режимом.

2. Специальная часть

2.1 Схема гидросистемы

2.2. Работа гидросистемы

Насос 2 засасывает жидкость из бака 8 и нагнетает её в гидромотор 3 через трехпозиционный гидрораспределитель 4 с ручным управлением. Из гидромотора жидкость движется через другой канал распределителя и сливается в бак. Предохранительный клапан 5 отрегулирован на предельно допустимое давление, равное 32 Мпа, и предохраняет систему гидропривода с приводящим двигателем 1 от перегрузок.  

В системе также предусмотрены фильтр грубой и тонкой очистки масла 6 и 7.

Для улучшения условий всасывания жидкости из бака и предотвращения кавитации в насосе в гидроприводе применен бак с наддувом, т.е. с давлением газа над поверхностью жидкости выше атмосферного.

Изменение направления движения выходного звена гидромотора (реверсирование) осуществляется изменением позиции распределителя, а регулирование скорости этого движения – увеличением или уменьшением рабочего объёма жидкости.

Разрыв циркуляции происходит в баке, при этом исключается возможность реверсирования гидромотора путем изменения направления подачи насоса (реверса подачи). Для этой цели обязательно применение распределителя.

2.3 Выбор гидромотора

Цепь круглозвенная: 2692-9

Диаметр звёздочки:  ,

где р - шаг цепи (92); z - число лучей звёздочки (9)

1.   Инерционная нагрузка:

Нм

  1.   Пиковая нагрузка

Нм

Выбираем гидромотор типа МР4500. Его технические показатели: м3; рад/с; рад/с;  рад/с; Мпа; Мпа;                                                                                Нм; ; ; кгм2;

Рабочая жидкость-масло гидравлическое МГ-30. Характеристики рабочей жидкости: мм2/с;  мм2/с;  мм2/с; плотность фильтрации-40мкм.

3.   Перепад давлений на гидромоторе при средней и максимальной нагрузках с учётом, что в статике:  ;.

Мпа;

Мпа.

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

Мпа;

Мпа.

  1.  Уточним объёмный КПД гидромотора при средней нагрузке=0,87104 Нм и угловой скорости  =1,06 рад/с:

,

где объёмный К.П.Д. по каталогу:

Давление перед гидромотором по каталогу:

МПа

Расход гидромотора при средней  скорости  =1,06 рад/с и средней нагрузке

=0,87104 Нм:

м3/с= 50,4 л/мин.

  1.   Для = 1,2  рад/с и = 13180,6 Нм получим:

;

м3/с= 58,8 л/мин

2.4 Выбор гидравлических устройств

Клапаны 2 обеспечивают защиту привода при перегрузках гидромотора.

Выбираем предохранительные клапана: КПЕ-32

Выбираем обратные клапана: Г 51-25

Выбираем фильтры:

приемный фильтр типа Г 42-35.

Номинальный расход: Q = 80 л/мин.

Номинальная тонкость фильтрации: 80мкм.

-    фильтр тонкой очистки типа ФП7-.

Номинальная тонкость фильтрации: 25мкм.

Номинальное давление: 30 МПа.

Номинальный расход при номинальном перепаде давлений вязкости: Q=60 л/мин.

2.5  Расчёт трубопроводов

Принимаем металлические трубы. Задаёмся предельными скоростями:в нагнетательной

гидролинии- 4м; сливной- 2м; всасывающей- 1,2м.

Определим диаметры трубопроводов нагнетательного, сливного, всасывающего при угловой скорости вращения гидромотора 1/с:

м;

м; м.

Так как мотор реверсивный, диаметры трубопроводов на нагнетании и на сливе принимаем одинаковыми: мм; на всасывании: мм, жидкость- гидравлическое масло МГ-30 (ТУ38-10150-79): = 890 кг/м3; = 30 мм2/с = 310-5 м2

Фактические скорости:

м/с;

м/с.

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для м2/c:

;

;

; .

Потери давления:

в нагнетательной гидролинии:                        

Па;

сливной: ;

всасывающей:

Па.

Для максимальной частоты вращения:

м/с;

м/с;

;  ;

; .

Па;

МПа;

2.6 Выбор насоса и электродвигателя

Давление и подача на выходе из насоса определяем для средней нагрузки и скорости.

14,08 Мпа;

Qн = Qм = 50,4 л/мин = 0,8410-3 м3/с.

Для максимальной нагрузки и скорости:

Pн max = 23,2 Мпа;

Qн max = 58,8 л/мин = 0,9810-3 м3/с.

Выбираем насос НАР–7490/320 . Его технические характеристики:

Определяем объемные КПД:

Полный КПД для средней нагрузки:

.

Определим мощность на валу насоса при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора с учётом, что  

Для максимальной нагрузки и скорости:

.

Момент на валу насоса при средней и максимальной нагрузке без учёта скольжения ассинхронного двигателя:

;

Выбираем электродвигатель 4А160M4У3:

Скольжение при средней нагрузке:

Угловая скорость насоса при средней нагрузке:

= 157(1-0,016) = 154,22

Ёмкость бака по трёхлинейной производительности насоса:

Округляем до ближайшего значения по ГОСТу 12448-80 доWБ=400,дм3

Вычислим коэффициенты утечек:

Гидромотор:

Насос:   

Гидрораспределитель:

2.7 Расчёт статических характеристик

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

Коэффициент трансформации момента, передаточное число и КПД передачи:

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 определим по формулам:

;

Пренебрегая скольжением на холостом ходу, определим объёмный КПД насоса:

Скорость холостого хода:

Точки с координатами (1,2; 0); (1,06; 8700) определяют положение механической характеристики для = 0,57

Скоростную характеристику построим для средней нагрузки

Зона нечувствительности при  определим по формуле:

Скоростная характеристика представлена на чертеже.

2.8 Динамический расчёт

Динамический расчёт проведём при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидромотор, которая зависит от угловой скорости w и коэффициента Х, характеризующего сопротивляемость породы резанью и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке Мм = Мс = 8700 Нм и  м = 0  = 1,06 c-1.

       Пренебрегая распределённостью параметров, примем рн(t) = рм(t).

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

      Уравнение нагрузки электродвигателя:

,

где

           Уравнение нагрузки гидромотора:

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

      Перепишем систему в безразмерном виде , обозначая

  

и вычислим постоянные коэффициенты при средней нагрузке и угловой скорости гидромотора.

       Тогда уравнение асинхронного двигателя примет вид:

где

     Уравнение нагрузки электродвигателя в безразмерном виде :

где

     Уравнение нагрузки гидромотора в безразмерном виде имеет вид:

где

Уравнение движения жидкости в безразмерном виде:

где

 После вычисления постоянных коэффициентов система уравнений принимает вид:

Учитывая что в статике производные равны нулю, определим  начальные условия при

t = 0:

;

Решение системы уравнений получим на ЭВМ по следующей программе:

PROGRAM DC1;

var  fp:text;

  M,WH,WM,PH,DM,DWH,DWM,DPH,T,DT:real;

K,V:integer;

BEGIN

assign(fp,'dinamika.pas');

M:=1;

WH:=0.99;

WM:=1.5;

PH:=1;

T:=0 ;

DT:=0.0001;

rewrite(fp);

for k:=1 to 20 do

begin

for v:=1 to 50 do begin

DM:=(101.2-101.2*WH-M)/20;

DWH:=(M-PH)/261;

DWM:=(PH-0.04-1.3*0.96*WM)/15;

DPH:=(7.2*WH-4*WM-PH)/260;

M:=M+DM;

WH:=WH+DWH;

WM:=DWM+WM;

t:=t+dt;

PH:=DPH+PH;

END;

Write;

Writeln(fp,'t= ',t:3:3,' WN=', WH:3:3,' WM=',WM:3:3,' PH=',PH:3:3,' M=',M:3:3);

END;

END.

Результаты решения системы уравнений:

t= 0.000 WN=0.990 WM=1.500 PH=1.000 M=1.000

t= 0.005 WN=0.982 WM=0.995 PH=1.359 M=1.476

t= 0.010 WN=0.983 WM=1.204 PH=1.583 M=1.659

t= 0.015 WN=0.984 WM=1.292 PH=1.667 M=1.694

t= 0.020 WN=0.984 WM=1.323 PH=1.697 M=1.699

t= 0.025 WN=0.983 WM=1.335 PH=1.708 M=1.703

t= 0.030 WN=0.983 WM=1.339 PH=1.712 M=1.708

t= 0.035 WN=0.983 WM=1.340 PH=1.713 M=1.711

t= 0.040 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.713 M=1.713

t= 0.045 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.050 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.055 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.060 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.065 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.070 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.075 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.080 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.085 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.090 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.095 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

t= 0.100 WN=0.983 WM=1.341 PH=1.714 M=1.714

Примечания:

t – время;

WN – скорость насоса;

WM – скорость гидромотора;

PH – давление, создаваемое насосом;

М – момент на валу гидромотора.

Данные для построения переходных процессов представлены в табл.1.

Таблица 1

T

wN

wM

P

M

0

1

1

1

1

0.005

1.002041

0.663333

1.359

1.476

0.01

1.003061

0.802667

1.583

1.659

0.015

1.004082

0.861333

1.667

1.694

0.02

1.004082

0.882

1.697

1.699

0.025

1.003061

0.89

1.708

1.703

0.03

1.003061

0.892667

1.712

1.708

0.035

1.003061

0.893333

1.713

1.711

0.04

1.003061

0.894

1.713

1.713

0.045

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.05

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.055

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.06

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.065

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.07

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.075

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.08

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.085

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.09

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.095

1.003061

0.894

1.714

1.714

0.1

1.003061

0.894

1.714

1.714

Переходные процессы представлены на рис.2.

Заключение

Из полученных графиков следует:

  1.  При скачкообразном увеличении нагрузки на 30% угловая скорость электродвигателя практически не изменяется.
  2.  Время перехода на новый установившийся режим составляет 0,03с.
  3.  Вид переходного процесса по каналам давления, момента и скорости гидромотора апериодический с динамическим забросом.

Список использованной литературы

  1.  Башта Т.М. Гидравлика. Гидромашины и гидропривод. –М., «Машиностроение», 1977.
  2.  Долгачёв Ф.М., Лейко В.С. Основы гидравлики и гидропривод. –М., «Стройиздат», 1981.
  3.  Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е.  Справочник по гидроприводам горных машин. –М., «Недра», 1974.
  4.  Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. –М., «Машиностроение», 1979.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19233. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ПЛАЗМЕ 168.5 KB
  Колебания и волны в плазме Ввиду наличия заряженной и нейтральной компонент плазма обладает большим числом колебаний и волн некоторые из которых свойственны также газообразным средам а другие присуще исключительно плазме. Наиболее простые колебания заря...
19234. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ 119.5 KB
  КолЕбания и волны в замагниченной плазме Типичным случаем для низкотемпературной и высокотемпературной плазмы является ее расположение во внешнем магнитном поле. Для лабораторной плазмы – это специально созданные сильные магнитные поля необходимые для магнитной...
19235. ПЕРЕНОСЫ В ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ 110.5 KB
  Переносы в замагниченной плазме В начале работ по управляемому термоядерному синтезу возникла проблема предохранения стенок камеры от высокотемпературной плазмы известным решением которой явился принцип магнитной термоизоляции плазмы. Огромное значение д
19236. УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАЗМЫ 98.5 KB
  Устойчивость плазмы Вопросы устойчивости плазмы важны для установок содержащих низкотемпературную и высокотемпературную плазму ввиду того что потеря устойчивости может означать разрушение плазмы исчезновение рабочих параметров и т.д. При проблеме управляемого т
19237. РАДИАЦИОННЫЕ ПОЯСА ЗЕМЛИ 93.5 KB
  Радиационные пояса Земли При запуске первых спутников был установлен факт существования радиационных поясов состоящих из заряженных частиц высоких энергий. Данные пояса можно объяснить исходя из представлений о структуре магнитного поля Земли и движении заря
19238. ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ 1.14 MB
  Лекция № 1. Термоядерный синтез Условие необходимое для термоядерного синтеза. Термоядерные реакции сечения и скорость реакции формула Гамова. Критерий Лоусона. Оценка оптимальной температуры и произведения плотности на время удержания для циклов ДД и ДТ. Тер
19239. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА 72 KB
  Лекция № 2. Пути решения проблемы термоядерного синтеза Основные направления исследований по ядерному синтезу: а системы с магнитным удержанием; б квазистационарные открытые и закрытые; импульсные; в системы с инерциальным удержанием лазерные с различными пучк...
19240. СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК 731.5 KB
  Лекция 3 СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК Оценка требуемых параметров систем энергоснабжения термоядерных установок. Способы нагрева плазмы: омический или джоулев нагрев плазмы адиабатический нагревинжекция пучков быстрых нейтралов ВЧ методы н
19241. ТИПЫ ДРЕЙФОВЫХ ДВИЖЕНИЙ ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ ТЕРМОЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК ТИПА ТОКАМАК 850 KB
  Лекция № 4. типы дрейфовых движений частиц в плазме термоядерных установок типа токамак Дрейф в неоднородном поле центробежный и градиентный поляризационный дрейф тороидальный дрейф и вращательное преобразование тороидальной магнитной конфигурации Ра...