95101

Проектирование гидропривода бурового станка Б 68

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Дроссель-регулятор. Трехпозиционный реверсивный золотник. Гидромотор поступательного действия - гидроцилиндр. Предохранительный клапан. Фильтр тонкой очистки. Маслобак. Подпорный клапан. Выбор оборудования для гидропривода. Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров. Выбор гидроцилиндра Расчет параметров потока.

Русский

2015-09-20

736.5 KB

1 чел.

Министерство общего   образования  Российской Федерации

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

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине:        Гидропривод  

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:Проектирование  гидропривода бурового станка Б 68

Автор: студент гр. ГМ-97-1  _____________   /Шелыгин Ю.О./

                                                  (подпись)                   (Ф.И.0.)

ОЦЕНКА: ________

Дата:___________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта _профессор                                                         /Маховиков Б.С. /

                           (должность)                       (подпись)                 (ФИО)

2000 год

                                            СОДЕРЖАНИЕ

[0.0.1] АННОТАЦИЯ

[0.0.2] ВВЕДЕНИЕ

[0.0.3] 1. Насос.

[0.0.4] 2. Дроссель-регулятор.

[0.0.5] 3. Трехпозиционный реверсивный золотник.

[0.0.6] 4. Гидромотор поступательного действия - гидроцилиндр.

[0.0.7] 5. Предохранительный клапан.

[0.0.8] 6. Фильтр тонкой очистки.

[0.0.9] 7. Маслобак.

[0.0.10] 8. Подпорный клапан.

[0.0.11] 2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

[0.0.11.1] 2.1Выбор оборудования для гидропривода.

[0.0.11.2] 2.1.1 Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров.

[0.0.11.3] 2.1.2 Выбор гидроцилиндра

[0.0.11.4] 2.1.3 Расчет параметров потока.

[0.0.11.5] 2.2 Выбор распределительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

[0.0.11.6] 2.2.1 Выбор распределителя

[0.0.11.7] 2.2.2 Выбор фильтра.

[0.0.11.8] 2.2.3 Выбор дросселя – регулятора.

[0.0.11.9] 2.2.4 Выбор предохранительного клапана

[0.0.11.10] 2.2.5 Выбор маслобака.

[0.0.11.11] 2.3 Расчет трубопровода.

[0.0.11.12] 2.4 Выбор насоса

[0.0.12] 3 СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

[0.0.12.1] Список использованной литературы.

АННОТАЦИЯ

Курсовая работа на тему “Проектирование гидропривода бурового станка Б 68"  в  процессе  изучения  дисциплины  ”Гидравлика  и  гидропривод".

В работе содержатся описание работы схемы и указание всех ее элементов, расчет параметров системы и выбор силового оборудования, устройств управления, дополнительных  вспомогательных  устройств,  расчет  скоростной  и  механической  характеристик, а  также  динамический  расчет  гидропривода.

Курсовая работа включает пояснительную записку, выполненную на 14 листах машинописного текста и графическую часть: чертеж принципиальной гидравлической схемы привода, механической и скоростной характеристик привода, переходной  характеристики.

ABSTRACT

Course work “Design hydro-drive of feed of bore-machine-tool type  ”  had done in process of study discipline “Hidro-drive”.

In the work where are work-principle of scheme and indicate all it elements, calculates parameter’s of system and select power equipment, apparatus of control, additional and auxiliary equipment, calculate of speed and mechanical characters and dynamic calculate of hidro-drive.

Course work includes explanation note. It done on 14  printing pages and graphic part (drow of principle scheme, mechanical and speed characters, transitional characters) .

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Буровая установка  Б 68 КП

Предназначена для бурения по углю восстающих скважин на высоту этажа и последующего их расширения сверху вниз в крутых пластах, в том числе опасных по внезапным выбросам угля и газа, из подготовительных выработок с дистанционным управлением и механизированным наращиванием и демонтажом бурового става. Установка обеспечивает бурение породных прослоек с f<8. Выпускается в двух исполнениях: с пневмоприводом (Б 68 КП) и электроприводом (Б 68 КП-01).

Установка Б 68 КП состоит из бурового станка, насосной станции, бурового инструмента, пневмопогрузчика, монтажного гидроцилиндоа, подьемника, системы пылеподавления.

Буровой станок состоит из редуктора с двигателем, вращателя, гидроцилиндров подачи, платформы, гидроцилиндров опорных и распора, питателя.

Редуктор осуществляет передачу вращения шлицевому ходовому валу, в то время как два гидроцилиндра подачи создают возвратно-поступательное движение вращателя.

Для удержания бурового става, находящегося в скважине, и стопорении штанг при их развинчивании предназначен специальный гидравлический захват. Для направления штанги при забуривании скважин предотвращения увода бурового става и центрирования става при его извлечении предусмотрен люнет.

Платформа служит основанием бурового станка, а также для его установки на требуемый угол бурения гидроцилиндром подьема. В задней части станка крепятся два опорных гидроцилиндра, в передней части  - один гидроцилиндр распора, которые обеспечивают раскрепление бурового станка в штреке. Питатель закреплен на направляющей станка и предназначен для подачи буровой штанги на ось бурения и удержания ее до свинчивания с буровым ставом.

Установка, раскрепление машины и подача бурового инструмента осуществляется с помощью гидросистемы, работающей от насосной станции; дистанционное управление – с пульта, расположенного на насосной станции (при электроприводе) на расстоянии 20 метров от буровой машины (при пневмоприводе пульт управления устанавливается отдельно от насосной станции), погрузка выбуренной массы в шахтные вагонетки – пневмопогрузчиком, монтажно-демонтажные работы в горной выработке – монтажным цилиндром, механизация установки буровых штанг на лотке питателя и подъем буровых коронок на буровой став – специальным канатным подъемником, пылеподавление – орошением форсунками устья скважины или подачей воды к забою скважины по буровому ставу при бурении с промывкой скважины.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

Ориентировочная средняя мощность привода (при =0,8):

Так как N<5кВт, то используем дроссель-регулятор с ручным управлением (=0.68).

Схема циркуляцию жидкости – разомкнутая. Основные достоинства такой схемы – простота, удобство наблюдения за состоянием рабочей жидкости, хорошие условия для охлаждения и отстоя. Недостатки – вакуум во всасывающей линии является причиной проникновения воздуха в гидросистему, что приводит к нарушению плавности движения рабочих органов, уменьшается подача насоса, возникает вибрация, интенсивно окисляется рабочая жидкость.        

                       

Элементы схемы (рис.1) и их назначение:

1. Насос.

Нерегулируемый по направлению и производительности насос обеспечивает заданные параметры для успешной работы гидроцилиндра.

2. Дроссель-регулятор.

Регулятор расхода представляет собой комбинацию гидродросселя и редукционного гидроклапана, который поддерживает постоянный перепад давления на дросселирующей щели, благодаря чему поток масла, проходящего через гидродроссель, не зависит от давления на входе и выходе из него. Регулятор расхода предназначен для поддержания установленной скорости перемещения рабочего органа установки.

3. Трехпозиционный реверсивный золотник. 

C соедененным сливом и нагнетательной линией и с запертыми полостями (с ручным управлением). Служит для фиксации гидроцилиндра в определенном положении, а так же для реверсирования направления движения штоков.

4. Гидромотор поступательного действия - гидроцилиндр.

Непосредственно выполняет функцию по перемещению бурового оборудования.

5. Предохранительный клапан.

Применяется  для защиты гидросистемы от перегрузок

6. Фильтр тонкой очистки.

Обеспечивает необходимую очистку масла гидросистемы для нормальной работы ее элементов.

7. Маслобак.

8. Подпорный клапан.

Предназначен для предотвращения слива масла из системы при ее остановке и для исключения случаев попадания воздуха в гидросистему.

9. Электродвигатель.

ПОРЯДОК РАБОТЫ:

Дроссель-регулятор  открыт, золотник  в среднем положении.

Включается насос.

Дроссель-регулятор  устанавливается на нужный параметр регулирования.

Выдвижение штока произойдет при перемещении золотника  в нижнее положение.

В обратном положении золотника  будет происходить втягивание штока.

При завершении работ золотник  перемещается в среднее положение.

Выключаем насос.

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1Выбор оборудования для гидропривода.

2.1.1 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:

 2.1.2 Выбор гидроцилиндра 

Задавшись предельным давлением в гидросиcтеме pм=1,2Мпа и  давлением на сливе pсл= 0.5 МПа найдем диаметр гидроцилиндра:

,

Выбираем гидроцилиндр с параметрами:

 Dп=100 мм                    d = 55 мм,  S=1000 мм

         где d-диаметр штока

2.1.3 Расчет параметров потока.

             Для двустороннего штока:

где A и B-постоянные величины;

         f – коэффициент трения резины по стали  f=0.02     

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

         bп и bш – ширина манжет на поршне и штоке соответственно. Для принятого гидроцилиндра  bп = 15,6 мм  bш =8,1мм.

 

(0,1* 0,0156 + 0,055 * 0,0081)= 3967,7

C учетом выбранных величин имеем:

В = 3,14*0,12 / 4 - 0,03*106*0,1*3,14*0,0156 = 0,00771 м2

Давление перед гидроцилиндром  в функции нагрузки определим по       формуле:

            

Определим расход рабочей жидкости в одностороннем цилиндре при выталкивании:

ом =1, так как уплотнение цилиндра осуществляется U-образными манжетами;

 ,

Q =32,9 л / мин

2.2 Выбор распределительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

2.2.1 Выбор распределителя

Распределитель : типоразмер  Г 72-14

Номинальный расход: Q4k=35  л/мин

Номинальное давление: р4k = 25 МПа

Потеря давления: р4 =0,2 МПа

Суммарные утечки: Q4 = 0,1 л/мин

Необходимо уточнить величины потерь давления и утечек в золотнике при средней нагрузке:

 

2.2.2 Выбор фильтра.

Фильтр : типоразмер Г43-53

Номинальная пропускная способность Q3к= 40 л/мин

Тонкость фильтрации 0,08 мм

Условный проход 50 мм

2.2.3 Выбор дросселя – регулятора.

Дроссель – регулятор : типоразмер Г55-33

Номинальный расход Q5к=35 л/мин

Номинальное давление р5к = 12,5 Мпа

Утечки дроселя  Q = 0.666см3/мин

 

2.2.4 Выбор предохранительного клапана

           Предохранительный клапан обеспечивает защиту привода при перегрузках гидромотора и должен быть настроен на давление pmax=12,5МПа;

Клапан : типоразмер Г 54-24

Номинальный расход Q2=35 л/мин

2.2.5 Выбор маслобака.

W=180

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

W= 125 дм3 

2.3 Расчет трубопровода.

Принимаем металлические круглые трубы .Задаемся предельными скоростями течения: в нагнетательной гидролинии 3 м/с, сливной 2 м/с, всасывающей 1.2 м/c.

По формуле определим диаметры нагнетательного, сливного и всасывающего трубопроводов:

Принимаем Dтн = Dтвс= 0,02м;  Dтсл=0,025м (по ГОСТ 1050-60).

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

Фактические скорости:

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для  =30мм2/с=

310-5 м2

=64/Rе = 64/958=0,066

Определим потери давления:

в нагнетательной гидролинии:

2.4 Выбор насоса

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

pн=pм+ p14+ pтн=0,047+0,01+0,017= 10,043МПа

Qн=Qм + Q14 

Qн=34+0,003934 л/мин

      Выбираем насос типоразмера БГ12-21

      Рабочий объем Qнк=35 л/мин

Номинальное давление pнк = 12,5 МПа

Полный КПД = 0,88

Обьемный КПД = 0,65

Nном = 1440 об/мин

Определим объемный КПД для подачи Qн:

Полный КПД для средней нагрузки:

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

Фактическая подача:

Qн=qн*nн*об= 0,045*0,77*1440=48,8 л/мин

Подбираем  электродвигатель, его  мощность  должна  содержать  запас  по  сравнению  с  расчетными  величинами  для  мощностей  до 5кВт. – 30 – 40%.

Выбираем электродвигатель типоразмера 4А132S4УЗ:

Мощность паспортная Nэк=7,5 кВт

Скольжение паспортное sк=2,9 %

Скольжение критическое sкр=19.5 %

Момент инерции Iэ=0,0029 кгм2

Скольжение при средней нагрузке:

н = эс·(1S) =157(10,024) = 153,232 рад/с

Момент на валу насоса при средней нагрузке с учетом скольжения:

3 СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Полный КПД:

        =1;

Коэффициент трансформации момента

Кмм / Мн = 48,95/42 = 1,165

1) Площадь гидроцилиндров

    F=D2/4=3,140,12 /4  =0,0078 м2

Qд=VF=(1,5/60)0,0078=5,4610-4м3/c 

2)Qнх=3510-3/60=5,810-4 м3/c

  1.  Определяем утечки

Кут = Qут / Рср =  0,034*10-3 /12*106 =2,5*10-12

др= {qn * nn / F - V0 – Кут *((Т0 + а) / в))}/(Qдрк / F) = 0,91

4)Скорость гироцилиндра

при  Т = T0 = 150кН  V = V0  = 1,5м/мин

при Т=0

V=qn * nn / F-др * Qдрк / F – Кут *а / F * в = 0,03 м/с

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

  

5)Построим скоростную характеристику:

VF = qнnн  -  Qдр

VI= qn * nn * о / F-др * Qдрк / F = 4,2 – 4,57*др 

Зона нечувствительности:

0=4,2/4,57=0,92    (при V=0)

    =0,13 при V = 1,5 м/мин.

4 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

Tср=150000 кН  и  V0=1,5 м/мин.

Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя с учетом

 э(t)=н(t) примет вид:

T1+Mэ(t)=k1-k(t)

T1=1/кSкр=1/(314*0,195)=0,016  с

K1=Mэк/SкMн=48,95/(0,025*42)=46,6

Уравнение нагрузки электродвигателя:

T2=Mэ(t)-k2pн(t)+k3

T2=(Jк н+Jк э)н/Mн=(0,016+0,029)150,7 /42=0,162 c

k2=qнкнpн/гмнMэ=1                                               

k3=qнкнpвс/нMэ=4510-40,751700/(1570,4510,043) =0,0081

Уравнение нагрузки гидромотора:

T3=pн(t)-kck4V(t)-k5

T3=mпVп /bpн  =1=5004,2/(600,0077110,043106)=0,0045 с

k4=а/вpн=3967,7/(0,0077110,043106)=0,051

k5=Т/вpн=60000/(0,0077110,043*106)=0,775.

Уравнение движения жидкости

T4+pн(t)-k(t)+k7Vм(t)+ k8=0

Eп=

T4=W/Eпаyi= lтнDт2/4Eпаyi=1,80,0223,14/(415671062,510-12)=0,144 с

k6=к нqк н/к нpнаyi=1,13

k7=FV0/pнаyi=4,20,007854/(6010,0431062,5*10-12)=13,26

Система уравнений примет вид:

0,016+Mэ(t)=46,6 – 46,6н(t)

0,162Mэ(t) - pн(t)

0,0045= pн(t) - 0,51V(t)- 0,775

0,144=-pн(t)+1,13н(t)-13,26Vм(t)=0

Начальные условия:

 =0,961                        p=0,92

M=0,92                      V=1,03

t

M

v

w

P

0,00

0,92

1,03

0,96

0,92

0,02

1,05

1,02

0,95

1,05

0,04

1,11

0,95

0,95

1,12

0,06

1,11

0,88

0,94

1,13

0,08

1,12

0,89

0,94

1,12

0,10

1,08

0,92

0,94

1,09

0,12

1,07

0,94

0,94

1,07

0,14

1,05

0,94

0,93

1,06

0,16

1,06

0,94

0,93

1,06

0,18

1,06

0,94

0,93

1,06

0,20

1,06

0,94

0,93

1,06

0,22

1,06

0,94

0,93

1,06

0,24

1,06

0,94

0,93

1,06

 

Список использованной литературы.

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

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

  1.  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

ис.1 Схема проектируемого гидропривода механизма подачи буровой установки Б68КП.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27853. Дифференциальная токовая защита трансформатора: особенности выполнения в зависи 130.5 KB
  в связи с этим в обмотке реле появляется дополнительная составляющая тока небаланса. Он в 68 раз больше номинального тока трансформатора. Время полного затухания переходного тока намагничивания может достигать нескольких секунд но по истечении времени 0305 сек.
27854. Дифференциальная токовая отсечка трансформатора: схема и расчет. Общая оценка дифференциальных защит трансформаторов 58 KB
  1Отстройка от бросков тока намагничивания достигается ICP с учётом действия реле РНТ. А в схемах косвенного действия времени срабатывания реле тока и выходного промежуточного реле. Если трансформаторы тока выбраны так что их погрешность не более 10 то отстройка от броска тока намагничивания обеспечивается также отстройка и от тока максимального небаланса при внешних КЗ при условии дополнительного различия тока циркуляции. токовой отсечки простота однако изза большого тока срабатывания защиты отсечка не уменьшает чувствительность.
27855. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения 232 KB
  Если напряжение более 500 В то между предохранителями и системой разъединитель. Реле 456 включены на фазное напряжение относительно нулевой точки вторичных междуфазных напряжений. Реле 123 включены на линейное напряжение. не может контролировать фазное напряжение относительно земли.
27856. Дифференциальная защита трансформатора с реле РНТ-565 (схема, расчет) 179 KB
  Звезда треугольник€ 11 питание со стороны звезды КСХ= КСХ€=1 со стороны НН треугольник в минимальном режиме работы питающей системы ЭС и при максимальном сопротивлении питающего трансформатора. Ток срабатывания защиты берётся со стороны питания. МДС с одной стороны равна МДС другой стороны. стороны трансф.
27857. Дифференциальная защита трансформатора с торможением (схема, расчет) 86 KB
  для отстройки защит от броска тока намагничивания и от максимальных значений установившегося первичного тока небаланса максимального расчётного необходимо соответствующим образом выбрать ток срабатывания защиты минимальный и число витков торм. Далее расчёт витков НТТ основной и неосновной обмоток и максимальный первичный ток небаланса выполняется точно так же как и для реле РНТ в соответствии с таблицей. Дополнением к этому расчёту является выбор числа витков тормозной обмотки. FСРмин=100 А витков FРАБ=IРАБWРАБ Fторм=IтормWторм...
27858. Причины отклонения частоты в энергосистеме. Автоматическая частотная разгрузка 38.5 KB
  Смысл АЧР заключается: при дефиците мощности частота начинает снижатся в сети уже при частоте равной 48 Гц система разваливается. АЧР отключает наименее ответственные потребители восстанавливая таким образом баланс мощности. Величина мощности отключаемой устройством АЧР должна определятся с учётом того что в общем случае мощность потребляемой нагрузки зависит от частоты и снижается вместе с ней. 1 2...
27859. Схема устройства АВР на переменном оперативном токе в установках ниже 1000 В. Схе 145.5 KB
  Схема устройства АВР на переменном оперативном токе в установках ниже 1000 В. Схемы устройств АВР в установках выше 1000 В. АВР двигателей. Схемы и устройство АВР на переменном оперативном токе на установках меньше 1000В.
27860. Схема токовой ступенчатой защиты на постоянном оперативном токе в совмещенном и разнесенном исполнениях. Автоматическая частотная разгрузка (требования к АЧР, расчет) 100.5 KB
  Автоматическая частотная разгрузка требования к АЧР расчет Схемы токовых ступенчатых защит 1. Автоматическая частотная разгрузка АЧР Смысл АЧР заключается: при дефиците мощности частота начинает снижатся в сети уже при частоте равной 48 Гц система разваливается. АЧР отключает наименее ответственные потребители восстанавливая таким образом баланс мощности. Работа АЧР должна выполнятся при снижении частоты до 4748 Гц.
27861. Особенности расчета максимальной токовой защиты с дешунтированием катушки отключения выключателя 137.5 KB
  Проверить отсутствие возврата реле после дешунтирования катушки отключения т. возврат реле в начальное состояние на время работы катушки отключения выключателя должен быть исключен. Проверка коммутационной способности переключающих контактов реле. РТ85 МТЗ с независимой выдержкой времени выполненной по схеме неполной звезды на переменном оперативном токе с дешунтированием ОКВ с промежуточным реле РП341 и реле времени РВМ12.