95110

Проект гидропривода элеватора

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Элеватор приводится в движение гидромотором. Перемещение рабочего органа происходит только в одну сторону. В приводе необходимо предусмотреть возможность регулирования скорости движения, а также торможение и фиксацию рабочего органа. Таким образом, привод должен быть регулируемым.

Русский

2015-10-07

685.5 KB

0 чел.

14

Задание на курсовую работу

Спроектировать гидропривод элеватора, разработать принципиальную схему, выбрать оборудование, построить механическую и скоростную характеристики, рассчитать динамические характеристики по следующим данным:

1.Нагрузка на гидромоторе:

средняя М=1200 Нм

максимальная Мmax = 1600 Нм

2.Частота вращения  гидромотора

средняя  n

3.Момент инерции подвижных частей, приведенный к выходному звену гидромотора:

J

4.Время разгона  гидромотора до средней скорости

0,8 с.

Дополнительные данные:

1. При регулировании насоса при номинальном давлении утечки постоянны.

2.Минимальный сброс через переливной клапан в долях номинальной подачи насоса

Q

3.Приведенные длины трубопроводов: всасывающего – 0,8 м.,

нагнетательного – 1,6 м., сливного – 1,6 м.

Особые условия привода:

1.Время перехода на новый режим работы при внешнем возмущении

t

2.Вид переходного процесса при внешнем возмущении колебательный затухающий при набросе нагрузке 15%

3.Закон изменения нагрузки на гидромоторе М = 0,9 М,

где=.

Общая часть

Элеватор приводится в движение гидромотором. Перемещение рабочего органа происходит только в одну сторону. В приводе необходимо предусмотреть возможность регулирования скорости движения, а также торможение и фиксацию рабочего органа. Таким образом, привод должен быть регулируемым. Для решения  вопроса о способе регулирования ориентировочно оценим величину средней мощности привода:

N===5,915 квт.

где =0,85 – КПД привода (ориентировочно).

Так как N>5 квт, выбираем объемный способ регулирования. Схема циркуляции жидкости – незамкнутая.

Составные части гидропривода:    1. регулируемый нереверсивный насос;

2. нерегулируемый гидромотор ;

    3. предохранительный клапан для защиты привода от перегрузки;

    4. тормозной гидроцилиндр

    5. двухпозиционный гидрораспределитель;

    6. фильтр для очистки рабочей жидкости

    7.  выходной вал (нагрузка);

    8.  масляный бак;

-всасывающая;    - напорная;  - сливная линии.
При неработающем насосе тормозные колодки под действием пружины сжимают вал; элеватор заторможен.  При включении насоса и увеличении подачи жидкости и рабочего давления, сила давления на поршень тормозного цилиндра преодолевает усилие пружины и вал растормаживается. Регулируя подачу насоса, плавно достигают необходимой скорости вращения вала. Экстренное торможение можно осуществить переводом распределителя 5 в положение  “открыто”. При этом насос разгружается. Предохранительный клапан разгружает привод при перегрузках. Во всех этих случаях соединение рабочей полости тормозного гидроцилиндра со сливной магистралью обеспечивает фиксацию вала.

Управление насосом – ручное; гидрораспределителем – электромагнитное.


Специальная часть

1. Выбор гидромотора

Инерционная нагрузка:

и=J=0,8=4,19 нм.

Пиковая нагрузка:

Ммп=Мmax+Ми=1600+4,19 1604 нм.

Для выбора гидромотора составим таблицу.

Тип мотора

,нм

max, нм

 max, 1/с

, 1/с

МР-450

1343

1800

41,9

14,7

0,255

Гидромоторы других типов не развивают требуемый крутящийся момент.

Выбираем нерегулируемый радиально-поршневой гидромотор МР-450 со следующими характеристиками 1:

рабочий объем q=0,45210 м

номинальный перепад давления  Р=21 MПа

давление нагнетания:

- максимальное    25 МПа = Р max;

- пиковое               32 Мпа

Давление в сливной магистрали  Р=0,6 МПа

Частота вращения:

- минимальная  min=0,16

- номинальная    =14,7\

- максимальная max=41,9

    Номинальный крутящийся момент М=1343 нм.

    КПД при нормальных параметрах:

- гидромеханический  =0,89

- полный                      =0,84

    Момент инерции ротора J=0,0133кгм

    Перепад давления на гидромоторе:

        - при средней нагрузке

Р==18,73 МПа

       -при максимальной нагрузке

Рmax==24,98 МПа.

       Давление в сливной магистрали примем  Р=0,6 МПа  и определим давление на входе в гидромотор:

Р=18,73+0,6=19,33 МПа;

Р =24,98+0,6=25,58 МПа.

       Уточним объемный КПД гидромотора при средней нагрузке и угловой скорости:

                  =0,843,

где ==0,944 – объемный КПД по каталогу.

Давление перед гидромотором по каталогу:

                  Р=21+0,6=21,6 МПа

Расход гидромотора при средней нагрузке:

Q=0,358

При максимальной нагрузке по аналогии имеем:

                       

        Q

2.Выбор гидравлических устройств управленияВ качестве предохранительного клапана выбираем клапан непрямого действия, который должен быть настроен на давление Р25,6 МПа и пропускать расход Q.

Согласно 2 выбираем клапан с электромагнитным управлением разгрузкой насоса по ГОСТ 21148-75 типа 10-320-1-2-2. Условный проход         D

Q;       диапазон регулирования давления  P=2…32 МПа;

Утечки .

При использовании этого клапана отпадает необходимость в установке распределителя 5 для загрузки гидропривода. Экстренное торможение производится при выключении электромагнита клапана управления, встроенного в клапан непрямого действия (см. схему на чертеже) (клапан открыт).

Движение гидромотора возможно только при включении электромагнита (клапан закрыт).

             Рабочая жидкость

Гидравлическое масло МГ-30 (ТУ 38-10150-79), плотность =890  

Вязкость .

3. Расчет трубопроводов

Принимаем 0 круглые трубы. Задаемся предельными скоростями течения: в нагнетательной линии u;  в сливной - u;       во всасывающей - u.

По формуле  

определяем диаметры трубопроводов

                    Dм;

                    D=0,0151 м;             D0,0195 м.

Принимаем стандартные трубы.

D'     D';     D'.

Фактические скорости определяем по формуле u

u;     u;   u.

Числа Рейнольдса   Re

Re     Re;    Re.

Так как во всех трубах Re, то есть режим движения ламинарный, коэффициенты гидравлического трения определяем по формуле ;

;       ;                  

Потери давления в гидролиниях определяем по формуле

         РМПа

          РМПа

           Р

4. Дополнительные и вспомогательные устройства

Для очистки рабочей жидкости в сливной магистрали устанавливается фильтр согласно ОСТ 22-883-75 [1] .

Типоразмер 1.1.25-25/16. Номинальный расход Q,тонкость фильтрации 25 мкм, давление 1,6 МПа, условный проход 25 мм, потери давления при     и   Q =25      0,005 МПа.

5. Выбор насоса и электродвигателя

Давление и подача на выходе из насоса:

при средней нагрузке

Р19,33+0,126+0,016+0,005=19,48 МПа

Q

- при максимальной нагрузке

                Р25,58+0,126+0,016+0,005=25,73 МПа;

                Q

Для выбора насоса составляем таблицу.

Тип

насоса

Р

МПа

Рmax

МПа

об/мин

Q

л/мин

НАР 16/200

20

25

1500

22

Загрузка насоса  близка к 1,00. Выбираем нереверсивный регулируемый аксиально-поршневой насос НАП 16/200 [2].

Параметры насоса: рабочий объем q; частота вращения ;

Номинальное давление Р=20 МПа; максимальное давление Рmax=25 МПа; производительность: номинальная - Q; минимальная Q=2; КПД: объемный =0,93; полный =0,87, момент инерции ротора J. По формуле определяем объемный КПД:

при средней нагрузке

 

при максимальной нагрузке

                              =0,913

       Полный КПД при средней нагрузке:

                              

       Мощность на валу: при средней нагрузке

                                N

       где Р=19,48+0,00319,48 МПа.

       При максимальной нагрузке,

                                      = 0,854;

                                N=11,48 квт.

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

                              =51,53 нм;

                              =73,12 нм.

Для выбора двигателя составим таблицу:

Тип электродвигателя

N

квт

М

Нм

М

Нм

S

%

S

%

1/с

J

Кгм2

4А132М4УЗ

11

72,1

216,2

2,8

19,5

157

0,04

   Здесь момент на валу электродвигателя определен по формуле:

           =72,1 нм,

так как               ;     N, выбираем асинхронный двигатель 4А132М4У3.

   Скольжение при средней нагрузке,

               S=0,5-0,5=0,0204;

Угловая скорость

.Емкость маслобака при 3-х минутной производительности                W.

Округляем до ближайшего значения по ГОСТу 12448-80    W

Таблица коэффициентов утечек

Оборудование

Формула

Числовые значения

коэффициентов

Гидромотор

МР-450

A

a

=2,906

Насос НАР 16/200

a

a

 6.Расчет статических характеристик

Момент на валу насоса при средней нагрузке

         М52,6 нм.

Коэффициент трансформации момента, передаточное число и КПД гидропередачи:

          К=22,81.

           = =36,71

                         (*)

Уточненный полный КПД гидромотора при средней нагрузке:

            =0,89 ? 0,843 = 0,75.

КПД гидросети,

             = 0,949.

КПД гидропередачи,

               =0,75 ? 0,949 ? 0,87=0,62            (*)

                * = ** -расчет верен.

Параметр регулирования насоса:

= 0,993

Параметры холостого хода:

  Момент нм.

  Перепад давления:

                    =2,31 МПа.

   Давление на входе в гидромотор:

                Р= 2,31 + 0,6 + 0,016 + 0,005 = 2,93 МПа.

   Давление за насосом:

                      Р2,93 + 0,126 = 3,056 МПа.

    Объемный КПД насоса без учета скольжения:

           = 0,989.

      Подача на холостом ходу:

                        Q.

       Скорость холостого хода:

    

По точкам с координатами    М   и   ;    М=1200 нм

  и =4,19 строим механическую характеристику привода для =0,993 (см.чертеж).

              Скоростную характеристику для средней нагрузки М =1200 м,строим по формуле:              

Зона нечувствительности при =0;      0 = 5,444-1,12;     


7. Динамический расчет гидропривода

За исходный  режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

            М = 1200 нм;   ;  = 0,993.

Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя:

Т   где Т=0,0163с.  (1)

    ( - круговая частота электросети).

               К= 48,95.

Уравнение нагрузки электродвигателя:

Т,               (2)

где Т = 0,123с.

К.

К.

Уравнение нагрузки гидромотора:

Т,

где  ;    ,

          Тогда .

С учетом этого уравнения нагрузки г.м.,

Т ,      (3)

Где Т,

К

0,726 МПа

К=0,0373

Уравнение движения жидкости:

Т(4), где приведенный модуль объемной упругости жидкости Е МПа,

Е, Е - модули объемной упругости жидкости и стали, - толщина стенки трубы; объем гидролинии между насосом и гидромотором между насосом и гидромотором  W =  ,

Т=0,018 с.

К=4,74,

К=3,6.

После вычисления постоянных коэффициентов, система уравнений (1)-(4) принимает следующий вид:

0,0163          (5)

0,123                                   (6)

2,689    (7)

             0,018                      (8)

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

         .

Из ур. (5) .

Из ур. (6)  .

Из ур. (8)  

   Уравнение (7) превращается в тождество.


Литература

1. Васильченко В.А.  Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М., Машиностроение, 1983г.

2. Свешников В.К , Усов А.А.  Станочные гидроприводы. Справочник. М., Машиностроение, 1982г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30059. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Задача Коши 212 KB
  4 Метод Эйлера.4 Метод Эйлера модифицированный. В данной курсовой работе требуется вычислить дифференциальное уравнение способами Эйлера и Эйлера модифицированный: Результаты вычислений должны содержать: точное значение уравнения приближенные значения графики Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Одношаговыми являются метод Эйлера и методы Рунге – Кутта.
30060. Визуализация численных методов путем написания программы на языке Visual Basic проверки решения с помощью приложения MathCAD 144.5 KB
  Дифференциальным уравнением называются уравнения, связывающие независимую переменную, искомую функцию и ее производные. Решением дифференциального уравнения называется функция, которая при подстановке в уравнение обращает его в тождество. Лишь очень немногие из таких уравнений удается решить без помощи вычислительной техники
30061. Численные методы решения задачи Коши 327.5 KB
  При решении различных задач математики, физики, химии и других наук часто пользуются математическими моделями в виде дифференциальных уравнений связывающих независимую переменную, искомую функцию и ее производные. Например, исследуя полученные дифференциальные уравнения вместе с дополнительными условиями, мы можем получить сведения о происходящем явлении, иногда может узнать его прошлое и будущее
30062. Изучение основ системы программирования Microsoft Visual Basic и приобретение начальных навыков разработки программного обеспечения для операционных систем Windows 204.5 KB
  Дифференциальными называются уравнения, содержащие одну или несколько производных. Дифференциальные уравнения очень часто встречаются при построении моделей динамики объектов исследования. Они описывают, как правило, изменение параметров объекта во времени (хотя могут быть и другие случаи). Результатом решения дифференциальных уравнений являются функции
30063. Визуализация численных методов. Решение задачи в MathCAD 187.5 KB
  Дифференциальными называются уравнения, связывающие независимую переменную, искомую функцию и ее производные. Решением ДУ называется функция, которая при подстановке в уравнение обращает его в тождество. Лишь очень немногие из таких уравнений удается решить без помощи вычислительной техники. Поэтому численные методы решения ДУ играют важную роль в практике инженерных расчетов
30065. Метод Эйлера модифицированный. РЕШЕНИЕ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ 193.5 KB
  Метод Эйлера.Метод Эйлера модифицированный. Для этого необходимо было решить уравнение y’x=4y двумя разными методами: методом Эйлера и методом Эйлера модифицированного а также ряд поставленных перед собой задач: Изучить методы решения дифференциальных уравнений; Построить график и блоксхему а также Проверить правильность решения в среде MathCad. Метод Эйлера.