ВВЕДЕНИЕ
Гидроприводы широкоприменяются в элементах технологических систем: в современных металлорежущихстанках, технологической оснастке, элементов автоматизации технологическихпроцессов. Они позволяют существенно упростить кинематику механизмов,приводящих в движение исполнительные органы, снизить металлоемкость, повыситьточность надежность работы, а также уровень автоматизации. (1)
Широкое использованиегидроприводов в станкостроении определяется рядом их существенных преимуществперед другими типами приводов и, прежде всего возможностью получения большихусилий и мощностей при ограниченных размерах исполнительных силовых двигателей.
Компактные гидродвигателилегко встроить в станочные механизмы и соединить трубопроводами с насоснойустановкой. Это открывает широкие возможности для контроля, оптимизации иавтоматизации рабочих процессов, применение копировальных, адаптивных ипрограммных систем управления, модернизации и унификации. К основнымпреимуществам гидроприводов следует отнести также достаточное значение КПД,повышенную жесткость и долговечность.
В данной курсовой работерассматриваются вопросы проектирования и расчета гидроприводов для различныхтехнологических систем, целью ее является практическое усвоение и закреплениетеоретических знаний при изучении курсов гидравлика и гидроприводы.
1. Задание
Разработать гидросхему дляцилиндров 3 и 6.
1.Усилие на штоке, Н:
– гидроцилиндра 3 5000
– гидроцилиндра 6 105
2. Ход штока, м:
– гидроцилиндра 3 0.2
– гидроцилиндра 6 0.5
3. Время срабатывания, с:
– гидроцилиндра 3 20
4. Скорость перемещенияштока
гидроцилиндра 6, м/с 0.2
/>
Рисунок 1. Схемаштамповки.
Приведённое вышеустройство работает следующим образом. После установки заготовки 8 в ложементматрицы пуансон 5 под действием гидроцилиндра 6 перемещается вниз, производявытяжку заготовки. После подъёма пуансона 5 готовая деталь 4 выталкивается изматрицы 2 посредством штока гидроцилиндра 3. Затем питатель 9 с помощьюгидроцилиндра 10, перемещаясь вправо, сталкивает готовую деталь 4 в тару.Одновременно питатель перемещает заготовку 8, расположенную в его отверстии, кматрице. В конечном правом положении отверстие питателя совмещается сложементом матрицы, и заготовка падает в ложемент. Затем посредствомгидроцилиндра 11 питатель поднимается в вертикальном направлении, освобождаязаготовку 8, и перемещается влево, при этом его отверстие совмещается сотверстием накопителя 7, и заготовка под действием собственного веса падает вотверстие питателя. Затем питатель опускается вниз. Гидроцилиндры питателя 10,11 работают от одного насоса, а гидроцилиндры 3 и 6 пресса работают от другогонасоса.
2. Разработкапринципиальной схемы гидропривода
/>
Рисунок 2. Гидравлическаясхема.
Схема гидроприводаустановки состоит из нерегулируемого насоса 1 с предохранительным переливнымклапаном 2, гидрораспределителей 3 и 4, двух гидроцилиндров 6 и 7. Гидроцилиндр6 перемещается в вертикальном направлении, выталкивая заготовку из матрицы, агидроцилиндр 7 посредством пуансона прессует заготовку. На напорной магистралиустановлен дроссель 5.
Гидропривод работаетследующим образом. При нагнетании давления от насоса 1 масло поступает черезгидрораспределитель 3 в бесштоковую полость гидроцилиндра 7. При достижениинижнего положения кулачок переключает конечный выключатель 8, перемещая его внижнее положение, после чего происходит слив масла из цилиндра 7. Придостижении верхнего положения кулачок переключает конечный выключатель 8,перемещая его в верхнее положение, тем самым переключая распределитель 4.Теперь масло нагнетается в гидроцилиндр 6. При достижении верхнего положениякулачок переключает конечный выключатель 8, перемещая его в верхнее положение,тем самым переключая распределитель 4. Начинается слив масла из цилиндра 6. Придостижении нижнего положения кулачок переключает конечный выключатель 8,перемещая его в нижнее положение, при этом переключается распределитель 3 иопять начинается нагнетание масла в гидроцилиндр 7. Происходит повторениецикла.
3. Расчетисполнительных механизмов
В качестве исполнительныхмеханизмов в гидроприводах в основном используются гидроцилиндры моментные илипоступательного действия, а также гидромоторы.
Для расчета параметров исполнительныхмеханизмов необходимо знать давление на входе в гидроцилиндр. Обычно давлениепринимается равным 80-85% от давления, развиваемого насосом. Объясняется этотем, что имеются потери давления при движении жидкости по трубопроводам иэлементам управления. Давление насоса выбирают таким, чтобы диаметр цилиндрабыл в пределах 40…120 мм. Тогда
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
/>
/>
/>
/>
4.Определение длины хода штоков гидроцилиндров
/>
/>
5.Определение давления в гидросистеме
Наиболее экономичны визготовлении цилиндры с диаметром от 40 до 120мм. Тогда давление при заданныхдиаметров цилиндра (max и min) />определяется соотношением.
/>
/>
/>
Для гидроцилиндра 6:
/>
/>
Для гидроцилиндра 3:
/>
/>
Давление, развиваемоенасосом должно лежать в пределах:/>
/>
/>
Предварительно выбираем пластинчатыйнасос (с.22 />)БГ 12-2
давление насосаноминальное — 12,5МПа
давление насосапредельное — 14МПа
6.Определение диаметров цилиндров
/>
где p=0.8pн
pн – номинальное давление насоса.
P=0.8×12.5=10МПа
/>
Основные параметрыгидроприводов должны соответствовать стандартным рядам (с.8 />).
Принимаем: />
/>
Принимаем: />
7. Выбор рабочей жидкости
Скорость движенияжидкости по трубопроводу выбирается по таблице (с.19 />)
Давление в кГ/см2 50 100 150 200 Скорость в м/с 3 4,5 5,5 6
Принимаем скорость 5,5м/с
При давлении вгидросистеме до 200 кГс/см2 кинематическая вязкость масла составляет40÷60 сст. Выбираем масло индустриальное ИГП-49 ТУ 38-101413-78 скинематической вязкостью 47÷51 сст при температуре 50˚С.
Расход жидкостиопределяется по максимальному расходу жидкости в гидроцилиндрах.
Расход жидкости для гидроцилиндра6, при подаче жидкости в бесштокувую область, при заданной скорости штокагидроцилиндра/>
/>
/> м3/с ;
Расход жидкости длягидроцилиндра 3, при подаче жидкости в бесштоковую область, при заданномвремени срабатывания
/>
/> м3/с;
По табл.1 (стр.17 [1]) выбираем по расходу для гидроцилиндра 6 пластинчатый нерегулируемый насосБГ12-22М с номинальной подачей 19,4 л/мин.
8. Расчётдиаметров условных проходов трубопроводов и управляющей аппаратуры
При известном расходе искорости движения жидкости по трубопроводам диаметр трубопровода определяетсяпо формуле
/>
/> м =8,6 мм
По нормальному рядупринимаем dt=10 мм.
Толщина стенки с учётомвозможного отклонения диаметра и толщины стенки вычисляют по выражению
/>, где
p – максимальное давление жидкости вкГ/см2;
d – наружный диаметр трубы в см ;
[σp] – допустимое напряжение материалатрубопровода при растяжении (по окружности), которое обычно выбирается равным30…35% временного сопротивления материала трубопровода, т. е.
[σp]=0,32× σp
m=0,3 – отклонение по диаметрутрубопровода в мм;
n=0,9 – коэффициент, учитывающий отклонениепо толщине стенки трубопровода.
При расчёте трубопроводавременное сопротивление в кГ/см2 примем по качественной стали маткиС20Материал Сталь 20
σp, кГ/см2 4100
/> мм
гидроприводшток цилиндр механизм
По сортаменту трубвыбираем ближайшую большую по толщине стенки трубу, соответствующего прохода(стр. 337-342 [1]).
Выбираем трубу по ГОСТ8734-75: 14×2.
По диаметру условногопрохода и давлению определим конкретные марки управляющей и предохранительнойаппаратуры. Согласно схеме гидропривода, используются следующие видыгидроаппаратуры:
а) клапан давления 2выбираем исполнение Г52-2 с условным проходом 10 мм, давлением 0,3…10 МПа срезьбовым соединением без электрического управления обратного клапана: АГ52-22
б) гидрораспределитель 4выбираем золотникового типа с электроуправлением, диаметром условного прохода10 мм, давлением 0,3…10 исполнение 64, электромеханический, ток переменный,напряжение 220В, частота 50H.Согласно схеме (стр.129 [1]) выбираем гидрораспределитель 7:
ВЕ10441ОФ/В220-50H
в) гидрораспределитель 2:ВЕ105746/ФВ220-50H
г) дроссель 5 выбираем: ПГ77-12
9. Определение потерьдавления жидкости от насоса к исполнительным органам
Потери давления придвижении жидкости от насоса до гидроцилиндра определяются соотношением
/>∑/>∑/>, где
Δpjтр – потери давления на трение придвижении жидкости по трубопроводу;
Δpim– местные потери при движениижидкости по элементам управляющей аппаратуры.
Местные потери зависят отколичества элементов управляющей аппаратуры, установленной на трубопроводе.Величина потерь давления зависит от конструкции и назначения соответствующейаппаратуры. Как правило, эти данные указываются в таблицах основных параметровна конкретную аппаратуру [1].
Потери давления на трениев трубопроводе определяются по следующей методике.
Зная диаметр трубы,скорость движения жидкости и кинематическую вязкость, определяется режимдвижения жидкости по трубопроводу, для чего определяется число Рейнольдса Re [2]
/>
/>
Ламинарному режимутечения жидкости в гидравлически гладких металлических трубах круглого сечениясоответствует Re≤2200-2300
Потери давления приламинарном режиме течения жидкости определяются по формуле
/>, где при расчётах
L и d – длина и диаметр внутреннего сечения рассматриваемоготрубопровода;
ρ – плотностьжидкости;
Q – расход жидкости в трубопроводе;
f – сечение трубопровода.
λ=/>,
/> МПа
Потери давления на трениепри ламинарном режиме течения
Δp1=0,18 МПа
Далее определяем местные потеридавления при движении жидкости через гидрораспределители ВЕ10441ОФ/В220-50H
и ВЕ105746/ФВ220-50H по номограмме (стр. 109 [1])
Δp2=0,05 МПа
Потери давления черездроссель выбираем по таблице (стр. 86 [1])
Δp3=0,2 МПа
Тогда потери давления припитании гидроцилиндра 6
/> МПа
Потери давления припитании гидроцилиндра 3
/> МПа, где
Δp1=0,11 Мпа – потери давления на трение при движениижидкости по трубопроводу;
Δp2=0,05 МПа – местные потери давления при движениижидкости через распределитель 5 и 7;
Δp3=0,2 МПа – местные потери давления жидкости черездроссель 6. [1]
Таким образом, давление вгидроцилиндре 6
/>МПа
/> МПа
Давление гидроцилиндрабольше, чем давление, принятое при расчете гидроцилиндра.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работемы исходя из назначения гидропривода разработали принципиальную его схему, гдевыбрали тип источника энергии, исполнительные механизмы, а так же управляющие ипредохранительные элементы. Рассчитали исполнительные механизмы в зависимостиот заданных выходных параметров. Выбрали элементы гидропривода.
После расчета давления сучётом потерь, получилось, что давления в цилиндрах больше чем начально-выбранноедавление. Следовательно схема разработана и рассчитана верно.
СПИСОКИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Свешников В.К., Усов А.А.Станочные гидроприводы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1982.
2. Чинёнова Т.П., Чинёнов С.Г. Расчетгидроприводов: Уч. Пособие.–Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 1997.
3. Башта Т.М. Гидропривод игидропневмоавтоматика.–М.: Машиностроение,1972.