Материал: Розрахунок гідроприводу

Розрахунок гідроприводу

Міністерство освіти і науки України

Дніпродзержинський Державний технічний Університет

Кафедра: “Технології машинобудування”

Розрахунково-пояснювальна записка

до курсової роботи з предмету

“Гідравліка, гідропривід та гідропневмоавтоматика”

Варіант 9.1

Виконала ст. гр. ІМ - 11-1д

Ліпка І. Р.

Перевірив:

Молчанов В.Ф.

Дніпродзержинськ 2013

Вихідні данні

Цикл руху робочого циліндра

Живлення здійснюється від одного насоса. Насос без розвантаження.

Реверсивний розподільник з електричним керуванням. Також у системі застосовується пневмо-гідравлічний акумулятор.

Таблиця 1 Вихідні данні

Зміст

Передмова

      Розробка і описання гідравлічної схеми гідроприводу

2       Гідравлічний розрахунок параметрів гідроприводу

         Динамічний розрахунок гідроприводу

Перелік посилань

Передмова

Під гідроприводом розуміють сукупність пристроїв (до числа яких входить один або декілька об'ємних гідродвигунів), призначені для приведення в рух механізмів і машин за допомогою робочої рідини під тиском. Як робоча рідина у верстатних гідроприводах використовується мінеральне масло.

Гідроприводи широко застосовуються в сучасному верстатобудуванні. Вони дозволяють істотно спростити кінематику верстатів, понизити їх металоємність, підвищити точність, надійність роботи, а також рівень автоматизації. Виробництво гідроприводів в промислово розвинених країнах розширюється.

Основні напрями розвитку вітчизняного верстатного гідроприводу полягають в поліпшенні енергетичних і експлуатаційних характеристик гідрообладнання, підвищенні його швидкодії, вживанні слідкуючого і пропорційного дистанційного керування, що розширюється, що забезпечують зв'язок сучасних електронних систем з вузлами гідроприводу.

Широке використання гідроприводів у верстатобудуванні визначається рядом їх істотних переваг перед іншими типами приводів і перш за все можливістю здобуття великих зусиль і потужностей при обмежених розмірах силових виконавчих двигунів. Це полегшує компоновку гідроприводів в механізмах. Завдяки малій інерційності рухливих частин гідроприводи мають високу швидкодію. Практика показує, що на гідромотор приходиться зазвичай не більше 5% моменту інерції механізму, що приводиться ним, а для гідроциліндра цей показник може бути ще краще, тому час їх розгону і гальмування не перевищує зазвичай декількох сотих доль секунди.

Гідравлічні приводи забезпечують за умови хорошої плавності руху широкий діапазон безступінчастого регулювання швидкості виконавчих двигунів.

Важлива гідність гідроприводів - можливість роботи в динамічних режимах при частих включеннях, зупинках, реверсах руху або змінах швидкості, причому якість перехідних процесів може контролюватися і змінюватися в потрібному напрямі. Цим пояснюється широке використання гідравліки у верстатах із зворотно-поступальним рухом робочого органу (шліфувальні, протяжні, строгання , довбівлі, хонінгуванні і ін.).

Гідропривід дозволяє надійно захистити систему від перевантаження, що дає можливість механізмам працювати по жорстких упорах, при цьому забезпечується точний контроль зусиль, що діють, шляхом регулювання тиску притиску. Ця властивість використовується в затискних і фіксуючих механізмах верстатів, в гідроприводах усунення зазорів, системах урівноваження і тому подібне

1.   Розробка і описання гідравлічної схеми гідроприводу

Розроблений гідропривід який зображено на рисунку 1 працює по наступній схемі: насос (2) який приводяться в рух за рахунок двигуна (3) засмоктує робочу рідину з баку (1) та нагнітає її в магістраль.

При включені електромагніта Е1 золотник на трипозиційнийному розподільнику РП1 (8) переміщається в положення 1, робоча рідина вільно проходить через розподільники РП2 (9) та РП1, потрапляє в циліндр (13) і тисне на поршень (14), за рахунок цього рухається шток (15), а із другої порожнини циліндру рідина через розподільники РП1 (8) і РП3 (12) та фільтр (5) вільно зливається у бак. Так завдяки цій схемі гідроприводу виконується швидкий підвід (ШП). гідропривід трубопровід тиск порожнина

Також для підтримки постійного тиску в схемі встановлено пневмо-гідро акумулятор (7).

Для здійснення робочих переміщень в цьому гідроприводі встановлено двопозиційні гідророзподільники РП2 (9), РП3 (12) та дроселя (10,11)

Рисунок 1. Схема гідроприводу

2. Гідравлічний розрахунок параметрів гідроприводу

. По заданій величині зовнішнього зусилля, яке розвивається на штоку гідроциліндра, з урахуванням характеру зусилля, вибираємо гідроциліндр відповідного типорозміру.

Визначаємо розрахунковій діаметр поршня гідроциліндра

де  - задане навантаження, Н; p - заданий розрахунковий тиск, Па;

 - механічний ККД гідроприводу;

α - відношення діаметрів штока та поршня  приймаємо .

D=100 мм - діаметр поршня;

d=D∙α = 100∙0,5= 50 мм - діаметр штока.

. З урахуванням того, що створення штовхаю чого зусилля, яке передається штоку гідроциліндра, робочу рідину під тиском слід подавати в його поршневу порожнину, ефективну площу визначаємо за формулою:

де D і d - відповідно стандартні діаметри поршня і штока

. Орієнтовній тиск  на виході з насоса, для створення максимального зусилля розрахуємо по формулі:

4. Розрахуємо орієнтовану подачу насоса

де  - задана швидкість ШП руху штока гідроциліндра

5. Орієнтовний тиск збільшуємо - на 10-20%, а орієнтовану подачу  - на 5-15%

Таке збільшення подачі  і орієнтованого тиску  насоса необхідне для врахування приблизної компенсації втрат тиску рідини на подолання сил тертя в трубопроводах, апаратах і витокові рідини із системи гідроприводу.

. З урахуванням уточнених розрахункових значень гідравлічних параметрів  і  підбираємо номінальну подачу  і номінальній тиск .

По цих параметрах вибираємо типорозмір насосів для гідроприводу [4, с. 22]

Встановлюємо насос Г11-23 для якого:

Тиск на виході: номінальний ;

максимальний ;

Подача

7. По гідравлічних характеристиках насоса  і  вибираємо гідравлічну апаратуру гідропривода:

а)      Трьохпозиційний гідравлічний розподільник з гідравлічним керуванням № 64А по гідросхемі [4, с. 103]:

діаметр умовного проходу

номінальна витрата масла

повна втрата тиску в розподільнику .

Розподільник типа Г72-33 [4, с. 111].

б)      Два двопозиційних гідравлічних розподільника з № 573 по гідро схемі [4, с. 105]:

діаметр умовного проходу

номінальна витрата масла

повна втрата тиску в розподільнику .

Розподільник типа Г72-33 [4, с. 111].

в)      Дросель Г55-13А [4, с. 186]

діаметр умовного проходу

номінальна

мінімальна .

г)       Запобіжний клапан Г54-23 [4, с. 157]

діаметр умовного проходу

повна втрата тиску .

витрати масла: номінальна

максимальна

мінімальна

тиск налаштування

д)      Зворотній клапан Г51-23 [4, с. 150]

діаметр умовного проходу  

витрати масла: номінальна

е)       Двуштоковий гідроциліндр [4, с. 75]

D=100 мм - діаметр поршня;

d= 50 мм - діаметр штока;

S=500 мм - хід поршня.

ж)      Пневмо-гідро акумулятор АРХ-1/16 [4, с. 43]:

місткість 1 дм³;

Тиск номінальний ;

Розмір отвору для під’єднання до гідросистемі М27×2

8. Вибираємо гідравлічний бак

Номінальна місткість бака становить .

9. Вибір фільтра [4, c.281]

В дану гідросистему встановлюємо фільтр С42-5, в окремому корпусі, з сітчастим фільтруючим елементом, в зливній магістралі:

пропускна спроможність 16-100 л/хв;

умовний прохід ;

номінальна тонкість фільтрації 40 мкм;

робочий тиск 1МПа;

повна втрата тиску .

10. Робочу рідину вибираємо згідно з рекомендаціями, що містяться в технічних даних з експлуатації устаткування гідроприводу [4, с. 10]

Вибираємо масло індустріальне ИГП-30 ГОСТ 101413-78. В’язкість  при температурі 50 .

11. Розрахунок трубопроводу

-       орієнтовний вибір швидкості руху рідини по трубопроводах

-       визначення розрахункового діаметру і підбір дійсного діаметру трубопроводу

Вибираємо трубопровід зі стальної труби ГОСТ 8734-75, для напорної лінії діаметр умовного проходу , розмір труби , , для зливної лінії діаметр умовного проходу , розмір труби  .

-       розрахуємо дійсну швидкість робочої рідини в трубопроводі:

в напорній магістралі:

в зливній магістралі:

-       визначаємо число Рейнольда

де u - коефіцієнт кінематичної в’язкості рідини

Температуру робочої рідини приймаємо рівною 50°С

для напорної магістралі:

для зливної магістралі:

Для напорної і зливної магістралей в яких число Рейнольда задовольняє таку умову Re<2300, тобто тут режим руху ламінарний, коефіцієнт гідравлічного опору λ розраховуємо за допомогою формули Дерсі-Вейсбаха

Для зливної магістралі, в якій число Рейнольда задовольняє умову Re<2300, тобто тут режим руху ламінарний, коефіцієнт гідравлічного опору λ розраховуємо за допомогою формули Дерсі-Вейсбаха

Втрати тиску в трубопроводах гідроприводу визначають по формулі

де  - питома вага робочої рідини при температурі 50 °С, Н/м³;

 - приведена довжина трубопроводу, м;

 - коефіцієнт гідравлічного опору по довжині;