95111

Проектирование гидравлического привода БГА-4

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Краткая техническая характеристика установки БГА-4 Гидравлическая схема проектируемого привода Выбор гидромотора поступательного действия Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров Выбор гидроцилиндра Расчет параметров потока Выбор дополнительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода...

Русский

2015-09-20

273 KB

2 чел.

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

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

(технический университет)

Курсовой проект

по дисциплине: ___________________________________________________________   

    (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

                                             ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

  Тема: ____________________________________________________________________                                     

Автор: студент гр.  ГМ03-2            ____________                                                       /Давлетшина Н.Р./ 

                                                                                 (подпись)                                                            (Ф.И.О.)   

ОЦЕНКА:   ____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ       профессор                 _______________                     /Маховиков Б.С./

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

Санкт-Петербург

2006

Аннотация

Целью курсовой работы является проектирование гидравлического привода БГА-4.

При выполнении курсовой составляется схема гидропривода, производиться обоснованный выбор серийного гидравлического оборудования, конструктивные расчеты элементов гидропривода, составлятся математическое описание работы  системы гидропривода, рассчитывается его механические, скоростные и динамические характеристики.

The summary

The purpose of course work is designing a BGA-4.

At performance course the circuit of a hydrodrive is made to make the proved choice of the serial hydraulic equipment, constructive calculations of elements of a hydrodrive, to make the thematic description of work of system of a hydrodrive, pays off his mechanical, high-speed and dynamic characteristics.

Содержание

Аннотация  __________________________________________________стр.3

Краткая техническая характеристика установки БГА-4______________стр.5             

Гидравлическая схема проектируемого привода_________________стр.6

Выбор гидромотора поступательного действия

    Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров________стр.7

    Выбор гидроцилиндра_______________________________________стр.7

     Расчет параметров потока________________________________стр.8

     Выбор дополнительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода

     __________________________________________________________стр.9

     Расчет трубопроводов _______________________________________стр.9

     Выбор насоса и электродвигателя ____________________________стр.10

Расчет статических характеристик _______________________________стр.12

Динамический расчет гидропривода _____________________________стр.14

Список используемой литературы _______________________________стр.18

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

Схема установки

Гидравлическая схема проектируемого привода

От электродвигателя 1 вращение передается на насос 2. Рабочая жидкость из резервуара 3 поступает в насос 2, а затем под давлением через предохранительный клапан 4, дроссель-регулятор 5 к гидрораспеделителю 6.

При перемещении гидрораспределителя  в одно из крайних положений рабочая жидкость поступает в поршневые или штоковые полости гидроцилиндров 1 и 8, 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 9 и обратный клапан 10 сбрасывается в бак 3.

Для придания необходимой жесткости механической характеристике привода в качестве привода используется дроссель-регуллятор 5, 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

Выбор гидромотора поступательного действия.

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:

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

Расчет параметров потока

  Давление в гидросистеме при произвольной 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

Выбор дополнительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода

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

     

Выбор дополнительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода

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:

Выбор фильтра

Фильтр  Г43-52

Номинальный расход Qфк= 16 л/мин

Номинальное давление рнк = 0.06 МПа

Потери давления рфк = 0.016 МПа

Выбор гидрозамка

Типоразмер Г-14

Номинальный расход Q6к= 35 л/мин

Номинальное давление р6к = 20 МПа

Выбор насоса

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

pн=pср + p5 + p4+ pтн=5.6+0.047+0.026+0.1= 5.77МПа

Qн=Qм + Q2 + Q4 + Q5;       Q2 =0

Qн=34+0+0.03+0.00005=34 л/мин

Выбираем насос  типоразмера Г-12-23

Рабочий объем Qнк=35 л/мин

Номинальное давление pнк = 6.3 МПа

Объемный КПД = 0,77

Полный КПД = 0,62

Номинальная частота nномк=1440 об/мин

Частота работы w=150.8 рад/сек

Определим объемный КПД для подачи Qн:

Полный КПД для средней нагрузки:

Расчет  мощности на валу насоса

Найдем разряжение во всасывающей гидролинии:

Отсюда мощность на валу насоса:

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

Выбираем электродвигатель типоразмера 4А100L4УЗ:

Мощность паспортная Nэк=4 кВт

Скольжение паспортное sк=4/6 %

Скольжение критическое sкр=31.5 %

Момент инерции Iэ=0.011 кгм2 

Скольжение при средней нагрузке:

Момент на валу насоса при средней нагрузке с учетом скольжения:

Выбор маслобака.

W=3

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

W= 125 дм3

                                      СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Полный КПД

           

1) Площадь гидроцилиндров

F=D2/4=3.140.1102 /4  =0.009498 м2

Qд=VF=(1.8/60)0.009498=2.7510-4м3/c 

2)Qh=3510-3/60=5,810-4 м3/c

  1.  Определяем утечки

      ay=aнздр

м3/c 

4)Скорость гироцилиндров

а) T=0    V=1.6

б) T=To   V=1.3 м/мин

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

5)Построим скоростную характеристику

Для построения скоростной характеристики, тоже необходимо две точки. параметр регулирования дросселя – регулятора  0    

Первая точка при  = 0

 V=2.8

при  = 0585

            V=1.3

а при Vт = 0

. Смотри скоростную характеристику на чертеже.

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. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

Tср=150000 кН  и  V0=1.8 м/мин.

Пренебрегая распределенностью параметров, примем pн(t)=pм((t).

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

T1+Mэ(t)=k1-k(t)

T1=1/сSкр=1/(314)=0.0101  с

k=Mэк/SкMн=48.5/(0.046)=39.64

Уравнение нагрузки электродвигателя:

T2=Mэ(t)-k2pн(t)+k3

T2=(Jн+Jэ)н/Mн=(0.016+0.0011)148.5 /26.6=0.095 c

k2=qнкнpнр/гмнMэ=                                                    k3=qнкнpвс/гмнMэ=0.5810-30.840.015103/(150.80.8426.6)=0

Уравнение нагрузки гидромотора:

T3=pн(t)-k4Fс(t)-k5

T3=mпV/bpн  =1=10001.8/(60374094.2)=0.000191 с

k4=а/вpн=9630/(4.137409)=0.056

k5=Т/вpн=150000/(4.237409)=0.955

Уравнение движения жидкости

T4+pн(t)-k(t)+k7Vм(t)=0

E=

T4=W/Eпаyi= вDт2/4Eпаyi=30.0223.14/(4141310621.2310-12)=0.031 с

k6=нкqэс/кpнаyi=5.810-4157/(150.84.210621.2310-12 )=5.77

k7=FVм/pнаyi=1.89.510-3/(604.210621.2310-12)=4.2

Система уравнений примет вид

0.01+Mэ(t)=39.64-39.64щн(t)

0.095Mэ(t)-0.83pн(t)

1.910-4=pн(t)-0.056-kсV(t)

0.031=-pн(t)+5.77н(t)-4.2Vм(t)-0.58535

Начальные условия:

 =0.977                        p=1.005

 M=1.025                       V=1.038

Результаты решения  системы уравнений:

t,,c       Y1                Y2             Y3         Y4

0.00       1                   1               1            1

0.01    1.085             0.995        0.915      1.157

0.02    1.184             0.995        0.943      1.147

0.03    1.181             0.997        0.944      1.147

0.04    1.144             0.997        0.946      1.147

0.05    1.135             0.997        0.944      1.147

0.06    1.145             0.996        0.943      1.147

0.07    1.152             0.996        0.944      1.147

0.08    1.150             0.997        0.944      1.147

0.09    1.146             0.997        0.944      1.147

0.10    1.146             0.997        0.944      1.147

0.11    1.148             0.997        0.944      1.147

0.12    1.148             0.997        0.944      1.147

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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70704. Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятия 1.17 MB
  Целью анализа является оценка стоимости и структуры имущества предприятия, источников его финансирования, динамики этих показателей. Анализ финансового состояния предприятия проводится на основе данных бухгалтерской отчетности, а именно форм №1 и №2.
70705. Моделирование объектов автоматизации 2.19 MB
  Невозможно представить себе современную науку без широкого применения математического моделирования. Сущность этой методологии состоит в замене исходного объекта (явления, процесса) его «образом» - математической моделью – и дальнейшем изучении модели с помощью реализуемых на компьютера...
70706. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 304 KB
  Курсовой проект состоит из текстовой и графической части. Текстовая часть включает следующие разделы: описание технологического процесса, выбор средств автоматизации, расчет ротаметра, расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра...
70707. Разработка дроссельного делителя потока для деления потока в соотношении 1:2 573.5 KB
  Схемы синхронизации гидродвигателей создаются на базе дроссельных делителей и сумматоров потоков. Используя дросселирование потока жидкости, проектируют автоматические регуляторы, поддерживающие равными расходы жидкости в параллельных потоках независимо от нагрузок.
70710. ЭСН и ЭО насосной станции 366 KB
  Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения. НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35.
70712. Передающее устройство радиовещания, предназначенное для передачи речевых и музыкальных программ 625.69 KB
  Рассчитать передающее устройство радиовещания. Данное устройство предназначено для передачи речевых и музыкальных программ. Мощность сигнала в антенне в максимальной точке – 20 кВт. Диапазон рабочих частот – (12 - 25) МГц Нагрузка – симметричный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом.