Расчёт поступательного гидропривода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

 

 

Белгородская государственная технологическая академия

строительных материалов

Дятьковский филиал БИИММАП

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

«Гидравлический привод и пневмоавтоматика»

Вариант №12

Номер схемы №37в

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверила

         

 

 

 

 

 

 

Белгород 2005 г. 
Оглавление

 

Задание к выполнению курсовой работы.

1. Номер схемы 37в.
2. Скорость быстрого подвода м/мин.
3. Скорость быстрого отвода м/мин.
4. Скорость рабочей подачи м/мин.
5. Скорость рабочей подачи малая м/мин.
6. Скорость рабочей подачи большая м/мин.
7. Усилие рабочей подачи при малой подаче кгс.
8. Усилие рабочей подачи при большой подаче кгс.
9. Масса рабочего органа кг.
10. Время разгона с.
11. Длина трубопровода м.
12. Коэффициенты трения движения и покоя .
13. Диаметр поршня мм.
14. Рабочий ход поршня м.
15. Кинематическая вязкость жидкости сСт.
16. Нормальная составляющая силы резания при малой подаче .
17. Нормальная составляющая силы резания при большой подаче .

 

 

Введение.

Под гидроприводами понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используются минеральные масла.

Широкое использование гидроприводов в станкостроении определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего, возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах исполнительных двигателей.

Гидравлические приводы обеспечивают, (при условии хорошей плавности движения) широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости исполнительных двигателей, возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством  переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный  контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удаётся получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определённое соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

Компактные гидродвигатели легко встроить в станочные механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой, имеющей один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла, контроля и оптимизации рабочих процессов, применения копировальных, адаптивных или программных систем управления, легко поддаётся модернизации, состоит, главным образом из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жёсткость и долговечность.

Гидроприводы имеют и недостатки. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и разогревающие рабочую жидкость. Необходимость применения фильтров тонкой очистки повышает стоимость гидроприводов и усложняет техническое обслуживание. Узлы гидропривода весьма трудоёмки в изготовлении. В связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движений гидродвигателей. Для обслуживания гидрофицированных станков требуется специалист-гидравлик.

Гидроприводы используются в механизмах подач, смены инструмента, зажимах, копировальных супрортах, устройствах для транспортирования, разгрузки, фиксации, устранения зазоров, переключения зубчатых колёс, привода смазочных насосов, блокировок, уборки стружки, перемещения ограждений, столов и револьверных головок, перемещения пинолей и т.п. Наиболее эффективно применение гидропривода в станках с возвратно-поступательным движением рабочего органа, в высокоавтоматизированных многоцелевых станках, агрегатных станках и автоматических линиях, гибких производственных системах.

 

  1. Анализ работы гидросистемы по её принципиальной схеме.

На листе 1 приведена принципиальная схема определяющего механизма, работающего по циклу:

ИП-БП-РП1-РП2-Рв-БО-Стоп.

Во время БП жидкость от насоса Н подаётся через гидрораспределитель Р1(о) в правую полость гидроцилиндра. Отвод жидкости из левой полости происходит через клапан КП в бак Б. При РП1 подвод жидкости идёт от насоса Н к Р1(о) в правую полость гидроцилиндра, отвод из левой полости идёт через РП1, настроенный на скорость выходного звена м/с. Далее через Р3(б) рабочая жидкость сливается в бак Б.

При РП2 подвод жидкости идёт от насоса Н к Р1(о) в правую полость гидроцилиндра, отвод из левой полости идёт через РП2, настроенный на скорость выходного звена м/с. Рабочая жидкость через Р3(а) сливается в гидробак Б.

При БО рабочая жидкость от насоса Н поступает к гидрораспределителю Р1(б), далее в левую полость гидроцилиндра. Отвод рабочей жидкости из правой полости гидроцилиндра происходит через  Р1(б), далее через КП в гидробак Б. Происходит реверс и отвод рабочего органа в исходное положение.

 

 

 

 

ИП: Н-Р(а)-Р2(б)-Б.

БП: Н-Р(о)-КП-Б.

РП1: Н-Р(о)-РП1-Р3(б)-Б.

РП2: Н-Р1(о)-РП2-Р3(а)-Б.

БО: Н-Р1(б)-КП-Б.

 

2. Предварительный расчет. Выбор  параметров гидроцилиндра и насоса.

 

 

 

 

 

 

 

 

- усилие рабочей подачи;

- нормальная составляющая  силы резания;

- сила трения;

- скорость перемещения.

Уравнение равновесия исполнительного органа:

БП:

 

м.

Принимаем м.

Площадь :

м2.

Сила инерции:

Н.

Сила трения:

Н.

.

 

РП1:

 

Н.

Н.

.

 

РП2:

 

Н.

Н.

.

БО:

 

Н.

Н.

м2.

.

Стандартное значение 6,3 МПа.

 

Расчёт производительности:

.

л/мин.

Стандартное значение л/мин.

Выбираем насос НПл 16/6,3, л/мин, МПа.

Выбираем гидроцилиндр по ОСТ2 Г21-1-73.

Диаметр поршня мм.

Ход поршня мм.

Диаметр штока мм.

Гидроцилиндр с односторонним штоком на 6,3 МПа по ОСТ2 Г21-1-73 состоит из деталей: гильзы 6, крышек 1 и 9, поршня 4, штока 10, разрезной гайки 2, тормозных втулок 3 и 5, фланцев 7, полуколец 8, втулки 11, передней опоры 12, крышки 14, дросселей 15, обратных клапанов 16 и винтов 17. Уплотнение поршня по диаметру D обеспечивается с помощью чугунных поршневых колец, а уплотнение штока по диаметру d – с помощью шевронных уплотнений 13. Масло в цилиндр подводится через отверстие d1; для выпуска воздуха в крышках 1 и 9 предусмотрены отверстия, заглушенные пробками.

Пластинчатый нерегулируемый насос НПл 16/6,3.

Основными деталями насоса являются корпус с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект, состоящий из распределительных дисков, статора, ротора и пластин.

 

 

 

 

3. Уточненный расчёт гидропривода.

Клапан предохранительный Г 52.

 Данный аппарат предназначен  для предохранения насоса от  перегрузок, что обеспечивается взаимодействием шарикового клапана 2 с переливным золотником 5. Жидкость из полости А, подключённой к насосу, через отверстие в корпусе 7 поступает в полость Г, а далее через демпферное отверстие в штуцере 6 и центральное отверстие в золотнике 5Д.

При закрытом шариковом клапане 2 переливной золотник 5 гидравлически уравновешен, а пружиной 4 отжат в нижнее положение, отделяя полость А, от полости Б. Если гидравлическая сила, действующая на шарик со стороны полости Д, окажется, выше настройки пружины 1, то шариковый клапан откроется. С этого момента жидкость из полости Г через демпферное отверстие в полости Д, шариковый клапан и канал Е потечёт на слив. Демпфер, выполняя роль сопротивления, создаёт перепад давления между полостями Г и Д, и гидравлическое уравновешивание золотника 5 нарушается; под действием более высокого давления со стороны полостей Г и В золотник переместится вверх, сообщая полости А и Б.

Когда жидкость течёт из полости А в полость Б, в полости А, а следовательно и в насосе, сохраняется давление, соответствующее настройке пружины шарикового клапана. С уменьшением давления в насосе, ниже настройки пружины 1 шариковый клапан закрывается, а переливной золотник 5 под действием пружины 4 опускается.

Расчёт предохранительного клапана.

Величина предварительного сжатия пружины определяется из соотношения:

 

- жёсткость пружины

 

- площадь торца золотника

Уравнение стандартного потока через щели клапана связывает расход с площадью открытия клапана и разностью давления на его щели

 Для кольцевого сечения коэффициент расхода ,

- диаметр золотника

;

Общее смещение пружины:

 

 

4. Расчет трубопровода.

Режим течения жидкости по трубопроводу характеризуется безразмерным числом Рейнольдса Re. Для трубопроводов круглого сечения

,

где - расход жидкости, л/мин;

      - внутренний диаметр трубопровода, мм;

      - кинематическая вязкость рабочей жидкости, сСт.

Диаметр трубопровода определяется по формуле

,

где - скорость течения  жидкости в трубопроводе, она зависит от давления в гидросистеме:

при МПа м/С

мм.

Принимаем мм.

сСт.

.

Поскольку Re меньше критического значения то режим течения ламинарный. Поэтому потери давления определяем по формуле

,

где - длина трубопровода.

МПа.

 

 

5. Расчет толщины стенки трубы.

Толщина стенки тонкостенной трубы должна быть не менее

,мм

где - максимальное давление в трубе, Па;

      -внутренний диаметр стандартного трубопровода, мм. мм;

      - предел прочности на растяжение материала трубы.  Для стальных труб МПа;

      - коэффициент безопасности, .

мм.

Стандартное значение мм.

 

6. Подбор гидроаппаратуры

1. Насос НПл 16/6,3
2. Гидроцилиндр ОСТ2 Г21-1-73
3. Клапан предохранительный Г52 ГОСТ 1148-75
4. Регулятор потока Г55-62А
5. Гидрораспределитель ПГ73-12.

 

Библиографический список.

1. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы. Киев: Высш.школа, 1980.
2. Свешников В.К., Усов Л.А. Станочные гидроприводы. М.: Машиностроение, 1988.
3. Анурьев В.И.: Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1978.