99744

Проектирование гидропривода толкателя заготовок

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Не содержит механических примесей и влаги выделяет наименьшее количество паров и газов обладает антикоррозийностью химической стойкостью хорошей смазывающей способностью не вызывает смолообразования не склонна к пенообразованию и в ряде случаев - не горючая имеет минимальное изменение вязкости в пределах рабочих температур и не оказывает вредного действия на здоровье обслуживающего персонала. чтобы обеспечить минимальные потери давления до клапана при его срабатывании и следовательно минимальное повышение давления по сравнению...

Русский

2016-10-10

267.5 KB

0 чел.

Министерство общего   образования  Российской Федерации

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

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине:                     Гидромеханика _______________________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Спроектировать  гидропривод толкателя заготовок

Автор: студент гр. ММ-97  _____________   /Свирский В.А./

                                                  (подпись)                           (Ф.И.0.)

ОЦЕНКА: ________

Дата:___________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта _профессор___________  ________/____Маховиков Б.С.____ /

                           (должность)                          (подпись)                              (ФИО)

Санкт-Петербург

2000 год

                                            СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                             стр

1 Аннотация                                                                                                             3

2 Порядок работы                                                                                                   4

3 Данные, принятые по проекту                                                                            7

4 Выбор оборудования для гидропривода                                                            7

5 Статический расчет                                                                                              11

6 Динамический расчет гидропривода                                                                 12

7 Список использованной литературы                                                                 15

АННОТАЦИЯ

Курсовая работа на тему “Проектирование гидропривода толкателя заготовок"  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) .

 

 

   I. Общая часть.

   I.1. Введение.  

Гидропривод  – это совокупность устройств, предназначенных для   приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и    гидродвигатель.      

    В гидроприводе рабочая жидкость является одновременно носителем энергии и смазкой. При этом она подвергается воздействию высоких давлений,   скоростей и температур. Например, в гидроприводе горных машин возможен   перепад давления до 32 МПа, а в механизированных крепях – до 80 МПа. Скорость движения жидкости в отдельных элементах гидропривода достигает  80 м/с, а обычный интервал температур – от 10 до 80 оС  

    Обеспечить нормальную работу гидропривода можно в том случае, если рабочая жидкость чистая, т.е. не содержит механических примесей и влаги, выделяет наименьшее количество паров и газов, обладает антикоррозийностью, химической стойкостью, хорошей смазывающей способностью, не вызывает смолообразования, не склонна к пенообразованию  и, в ряде случаев, - не горючая, имеет минимальное изменение вязкости в пределах рабочих температур и не оказывает вредного действия  на здоровье  обслуживающего персонала.

    Основными элементами объемных гидромашин являются рабочая камера, подвижный элемент (вытеснитель) и распределитель.

    Рабочая камера – это пространство внутри машины, объем которого изменяется. Рабочая камера состоит из основного (полезного), изменяющегося во время работы, объема и неизменного (вредного), который обусловлен необходимыми конструктивными зазорами между камерой и подвижным элементом. Вредный объем практически не влияет на рабочий процесс объемной машины при малосжимаемых жидкостях, и, наоборот, при сжимаемых жидкостях его влияние существенно.

    Подвижный элемент изменяет объем рабочей камеры, а распределитель попеременно сообщает ее с местами входа и выхода жидкости.

    Аксиально-поршневые насосы более компактны, чем радиально-поршневые, и имеют больший КПД.

    Обратные клапаны предназначены для пропуска жидкости только в одном направлении.  

    Особенность обратных клапанов – небольшое усилие сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу, и большая пропускная способность.

    Предохранительный клапан предназначен для ограничения давления в месте его подключения. При повышении давления до настроечного предохранительный клапан срабатывает (открывается) и сбрасывает часть жидкости из гидравлической системы: давление уменьшается, и клапан, как правило, закрывается.

    Предохранительный клапан устанавливают как можно ближе к защищаемому   объекту (насосу, гидроаккумулятору, гидродомкрату и т.д.), чтобы обеспечить минимальные потери давления до клапана при его срабатывании и, следовательно, минимальное повышение давления по сравнению с настроечным.        Гидроочистители служат для очистки рабочей жидкости от твердых частиц. Твердые частицы  ухудшают смазку трущихся поверхностей, приводя к интенсивному их износу и заклиниванию, засоряют проходные отверстия гидроаппаратов, способствуют окисления и разрушению масел, поэтому от чистоты рабочей жидкости зависит срок службы и надежность работы гидропривода.

    Жидкость загрязняется как за счет попадания в нее твердых частиц извне, так и за счет продуктов разрушения и износа трущихся поверхностей.

    В напорную линию после насоса. При этом только насос работает на неочищенной жидкости. Сам фильтр должен быть рассчитан на высокое давление, но дополнительно, для защиты его от высокого давления, перед ним устанавливают предохранительный клапан, который срабатывает при засорении фильтра. Гидробак предназначен для питания гидропривода рабочей жидкостью. Его размеры должны быть такими, чтобы жидкость, циркулирующая в гидроприводе, успевала отстояться и отдать избыток тела в окружающую среду. Для этого объем бака принимают равным двух – трехминутной подаче насоса.     Гидролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае гидролиния состоит из всасывающей, напорной и сливной линий.

2. 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.

Проверку фильтра проводить каждые пол года и по мере засорения производить очистку керосином. Для реверсирования привода  используем золотниковый распределитель.

 На  рис. 1 представлена  гидрокинематическая  схема  проектируемого  привода.         

        

                                          

        Для   данного  механизма   необходимо  применить  гидроцилиндр (3)  поступательного  действия  с  дроссельным  регулированием. Подача  жидкости  к   гидроцилиндру  осуществляется  от  насоса(2)  через  распределитель(4). Насос  приводится  в  действие  электромотором(1). Регулирование  работы  системы  происходит  за  счет  дроссель   регулятора(5). Для  защиты  системы  от  перегрузок   установлен  предохранительный  клапан(6). Очистка  рабочей  жидкости  осуществляется  приемным  фильтром(7). Для  сбора   рабочей  жидкости  установлен  бак(8).

     При  нейтральном положении  распределителя, гидроцилиндр  находится  в  неподвижном  состоянии. При  одном  из  рабочих   положений  насос  работает  на  гидроцилиндр, причем  при  смене  положений  распределителя  происходит  реверс  гидроцилиндра.   

3 Данные, принятые по проекту:

 1.Нагрузка  на  гидродвигателе   средняя   T0 = 60кН.

                                                максимальная  Tмах = 80кН.

 2.Скорость  гидромотора                               V0 = 4,2м/мин.

 3.Масса  подвижных  частей                          m = 500кг.

 4.Приведенные  длины  трубопроводов

                                           всасывающего        1,2м.

                                           нагнетательного      1,8м.

                                           сливного                   1,9м.

5.Предельные  значения  хода  поршня            S = 1000мм.

6.Минимальный  сброс  через  переливной  клапан  1%     

7.Коэффициент  расхода  дросселя                     =0,68      

      Особые  условия:

Время  перехода на новый  режим  работы  при  внешнем  возмущении  t<0,6с

Закон  изменения  нагрузки  на  гидродвигатель  в  установившемся  режиме                             

  T = 0,8T0 + аV

Наброс  нагрузки  25%

          Рабочая жидкостьиндустриальное масло 45 ( ТУ38-10150-79)

4  Выбор оборудования для гидропривода.

4.1 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:

 4.2 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

 

4.3 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

4.4 Выбор распределительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

4.4.1 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:

 

4.4.2 Выбор фильтра.

Фильтр : типоразмер Г43-53

Номинальная пропускная способность Q3к= 40 л/мин

Тонкость фильтрации 0,08 мм

Условный проход 50 мм

4.4.3 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

 

4.4.4 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

 

4.4.5 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).

Фактические скорости:

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для  =45мм2/с=

4510-5 м2

=64/Rе = 64/958=0,066

Определим потери давления:

в нагнетательной гидролинии:

4.5Выбор 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:

Момент на валу насоса при средней нагрузке с учетом скольжения:

Выбор маслобака.

W=180

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

W= 125 дм3

                                     5. 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=(4.2/60)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 = 60кН  V = V0  = 4,2м/мин

при Т=0

V=qn * nn / F-др * Qдрк / F – Кут *а / F * в = 8,35 – 4,045 - 0,00195 = 4,3 м/мин

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 = 4,2 м/мин.

   

 

6 Динамический расчет гидропривода.

За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

Tср=60000 кН  и  V0=4,2 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)-kck4T(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) - 0,13pн(t)

0,0045= pн(t) - kc 0,51V(t)- 0,775

0,144=-pн(t)+1,13н(t)-13,26Vм(t)=0

Начальные условия:

 =0.961                        p=1

M=0,702                      V=1

t

M

v

w

P

0

1

1

1

1

0.02

1.06

1.027055

0.8

1.03

0.04

0.732

0.998959

0.65

0.854

0.06

0.812

0.85

0.61

0.824

0.08

0.741

0.8

0.62

0.807

0.1

0.786

0.85

0.61

0.798

0.12

0.792

0.86

0.64

0.793

0.14

0.782

0.85

0.61

0.791

0.16

0.79

0.85

0.61

0.79

0.18

0.789

0.85

0.61

0.79

0.2

0.788

0.85

0.61

0.789

0.22

0.789

0.85

0.61

0.789

0.24

0.789

0.85

0.61

0.789

0.26

0.789

0.85

0.61

0.789

0.28

0.789

0.85

0.61

0.789

0.3

0.789

0.85

0.61

0.789

7 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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6370. Загальнотеоретичні аспекти організації роботи органів публічної влади в Україні 159.5 KB
  Загальнотеоретичні аспекти організації роботи органів публічної влади в Україні 1. Поняття, види та ознаки органів публічної влади . 2. Система органів публічної влади в Україні .3. Принципи організації й діяльності органів публічної влади в У...
6371. Економічні потреби суспільства і роль виробництва в їх задоволенні 178.42 KB
  Економічні потреби суспільства і роль виробництва в їх задоволенні. 1.Сутність та структура економічних потреб суспільства. 2.Економічний закон зростання потреб. 3.Економічні інтереси, їхня класифікація та взаємодія. 4.Мотиви та стимули ефективного ...
6372. Фундаменталізація та індивідуалізація підготовки фахівців з вищою освітою 52 KB
  Фундаменталізація та індивідуалізація підготовки фахівців з вищою освітою 1.Індивідуалізація навчання як важлива умова реформування вищої освіти. Індивідуалізація навчання - це надання можливості тому, хто навчається, самостійно обирати рівень...
6373. Поняття про екосистеми 135 KB
  Поняття про екосистеми Поняття виду і популяції. Структура та характеристика популяції. Визначення поняття екосистема. Характеристики біоценозу та біотопу. Динаміка екосистем. Штучні екосистеми - агр...
6374. Організація науково-дослідної роботи в Україні 138 KB
  Організація науково-дослідної роботи в Україні План Організаційна структура науки. Пріоритетні напрями розвитку науки в Україні. Система підготовки наукових і науково-педагогічних кадрів. Науково-дослідна робота студентів. Організацій...
6375. Організація навчального процесу у вищому навчальному закладі 108.5 KB
  Організація навчального процесу у вищому навчальному закладі 1.Європейська кредитно-трансферна та системанакопичення - ECTS У положенні використано терміни, що надані у Законах України Про вищу освіту від 17.01.2002 р. № 298...
6376. Дидактика вищої школи. Зміст освіти у ВНЗ 63.5 KB
  Дидактика вищої школи.Зміст освіти у ВНЗ План Сутність поняття дидактика вищої школи, іі мета, функції та завдання. Зміст освіти у вищій школі. Поняття про зміст освіти вищої школи та його проектування. Характеристика н...
6377. Графічна репрезентація даних статистичних досліджень 45.5 KB
  Тема 3. Графічна репрезентація даних статистичних досліджень. ПРИКЛАД 1. Спостерігали за 35 підлітками (а згодом - молодими людьми) у віці від 10 до 18 років, щороку фіксуючи, на скільки кожний з них виріс. Після цього визначили вік, протягом я...
6378. Захисник при перегляді судових рішень в порядку виключного провадження 77.5 KB
  Захисник при перегляді судових рішень в порядку виключного провадження План: Загальна характеристика та підстави перегляду судових рішень в порядкувиключного провадження. Поняття нововиявлених обставин та їххарактеристика. Захис...