Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в том числе и гидродвигатель), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.

Применение гидроприводов станкостроении позволяет упростить кинематику станков, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень автоматизации.

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

В современных станках и гибких производственных системах с высокой степенью автоматизации цикла требуется реализация множества различных движений. 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 поддается модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жесткость и долговечность.

Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование в станкостроении. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости. Внутренние утечки через зазоры подвижных элементов в допустимых пределах полезны, поскольку улучшают условия смазывания и теплоотвода, в то время как наружные утечки приводят к повышенному расходу масла, загрязнению гидросистемы и рабочего места. Необходимость применения фильтров тонкой очистки для обеспечения надежности гидроприводов повышает стоимость последних и усложняет техническое обслуживание. Работоспособность резко снижается при попадании воздуха и воды в минеральное масло. Изменение вязкости масла при его разогреве приводит к изменению скорости движения рабочих органов. Узлы гидропривода весьма трудоемки в изготовлении. В связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движений гидродвигателей. Для обслуживания гидрофицированных станков требуется специалист - гидравлик.

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

При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно хорошо знать унифицированные узлы станочного гидропривода, централизованно изготовляемые специализированными заводами, а также типовые узлы специального назначения.



Костромской государственный технологический университет

Кафедра технологии машиностроения

Факультет: Механический

Группа: 06-ТМ-04 «б»

Ф.И.О. студента: Ширяев М.В.

ЗАДАНИЕ №22

на курсовую работу по дисциплине «Гидропривод технологического оборудования»

1. Составить принципиальную гидравлическую схему привода станка возвратно-поступательного действия для выполнения следующего цикла движения: исходное положение «стоп» - быстрый подвод - рабочий ход - быстрый отвод.

Гидравлическую схему составить из следующих гидроаппаратов: гидроцилиндр с односторонним штоком, распределители, напорные клапаны, регулятор расхода, обратные клапаны, фильтр.

2. Выполнить полный расчет гидравлической системы.

3. Подобрать стандартное гидрооборудовиние (насосы, гидродвигатели, гидроаппараты).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Расположение гидроцилиндра ____горизонтальное _______ ___

2. Рабочая полость гидроцилиндра ____поршневая _____ ________

3. Полезная нагрузка ____________30 кН__ __ _________________

4. Скорость рабочего хода ___________0,01 м/с ________________

5. Скорость холостого хода ___________0,05 м/с_ _______________

6. Приведенный вес перемещающихся частей станка ____ _15кН__

7. Протяженность гидравлических линий

напорной магистрали ______________2 м_ _______________________

сливной магистрали _______________2,5 м_ _______________________

Расположение и характер местных сопротивлений принять в соответствии с принципиальной схемой.

8. Длина перемещения исполнительного механизма при быстром подводе __ 0,2 м __ __

9. Длина рабочего хода ___________________________ 0,15 м ____

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Составить принципиальную гидравлическую схему станка.

2. Построить циклограмму работы гидросистемы.

3. Для каждого перехода рассчитать нагрузки, действующие на гидродвигатель, скорости движения, мощность привода.

4. Выполнить расчет основных параметров гидропривода с учетом механических, гидравлических и объемных потерь.

5. Выбрать стандартную гидроаппаратуру, насос и гидроцилиндр.

Работу оформить по правилам ЕСКД. Графическая часть должна содержать чертеж принципиальной схемы гидропривода, выполненный по ГОСТ 2.781-68 на листе форматом (841х594).

ЛИТЕРАТУРА

1. Свешников В.К., Усов А.А. Стандартные гидроприводы: Справочник. - М.: Машиностроение, 1988.

2. Михайлов С.В. Оптимизационное проектирование гидроприводов возвратно-поступательного действия с цикловым программным управлением. Методическое пособие. - Кострома, КГТУ, 2000.

1. Разработка принципиальной гидравлической схемы привода

С помощью гидропривода обеспечивается следующий цикл движений исполнительного механизма:

a) быстрое движение вперед (подвод инструмента к обрабатываемой детали) на расстояние Lбп за время tбп при внешней нагрузке равной Fбп.

b) Медленное движение вперед (рабочая подача инструмента при обработке детали) на расстоянии Lрх со скоростью Vрх

2. Определение скоростей движения выходного звена гидропривода

Находим время рабочего хода:

Находим время быстрого подвода:

Найдем расстояние, на которое инструмент перемещается при быстром отводе:

Для поршневой рабочей полости цилиндра:



, где

- коэффициент мультипликации привода, в станкостроении наиболее часто встречаются гидроприводы с .

,

Найдем скорость быстрого отвода:

Принимаем время выстоя , тогда время всего цикла будет:

Рис 1.1. Циклограмма привода:

I - быстрый подвод инструмента; II - рабочий ход; III - быстрый отвод;

IV - выстой

гидравлический привод давление

3. Определение внешних нагрузок на выходном звене гидропривода

Рис. 2.1. Схема работы гидроцилиндра

Для данного расположения гидроцилиндра:

; ; ;

где ;

=0,1…0,3 - коэффициент трения;

=0,1…0,5 - время разгона (торможения) поршня;

- приведенный вес перемещающихся частей станка;

Принимаем =0,1 и = 0,2 с, тогда:

;

;

;

;

;

;

Рис.2.2. Скоростная и нагрузочная диаграммы гидропривода агрегатной головки

4. Мощность на выходном звене привода

Эффективные мощности на выходном звене гидропривода в разные периоды работы:

Рис.3.1. Диаграмма мощностей привода агрегатной головки при ходе вперед и назад

5. Назначение номинального давления

Под номинальным давлением понимается наибольшее избыточное давление, при котором устройство должно работать в течение установленного ресурса с сохранением параметров в пределах установленных норм.

В гидроприводах технологического оборудования: .

В соответствии со стандартным рядом значений номинального давления для объемных приводов по ГОСТ 12455-80 назначаем: .

6. Выбор марки рабочей жидкости

Выбор марки минерального масла определяется температурными условиями, режимов работы гидропривода и его номинальным давлением, которым должно соответствовать важнейшее физическое свойство масла - вязкость; завышение или занижение вязкости масла приводит к ухудшению эксплуатационных свойств гидропривода.

При номинальном давлении выбирается вязкость рабочей жидкости: . Выбираем минеральное масло марки И-40А ГОСТ 20799-75.

7. Определение параметров объемного давления

Эффективная рабочая площадь поршня:

;

где - механический КПД гидроцилиндра, учитывающий влияние сил трения поршня и штока о корпус гидроцилиндра. Принимаем .

- гидравлический КПД аппаратов и соединительных гидролиний. Он отражает потери давления при течении рабочей жидкости от насоса к гидродвигателю и обратно, в первом приближении принимаем: .

Расчет ведется по максимальной нагрузке, в нашем случае ;

;

Внутренний диаметр D гидроцилиндра находится по формуле:



8. Выбор типоразмера гидроцилиндра

Из стандартного ряда значений для диаметров из ГОСТ 6540-68 выбираем по ближайшему большему значению и .

Принимаю гидроцилиндр ОСТ2 Г29-1-77 (ТУ2-053-1652-83Е):

D	ТИП	D1 (f9)	D2 (h11)	d1	d2	L1	l	l1	l2	l3	l4	l5	l6	l7
80	1	105	97	M24Ч1,5	K 3/8”	152	18	32	30	11	15	26	61	50

Принимаю

Уточняем механический КПД: при уплотнении резиновыми манжетами для ;

Объемный КПД зависит от вида уплотнителя, в современных гидроприводах при манжетном уплотнении , принимаем

Площадь поршневой полости:

;

Площадь штоковой полости:



;

Действительные коэффициенты асимметрии:

;

;

9. Определение объемных расходов рабочей среды в камерах гидроцилиндра по переходам

Быстрый подвод:

Напорная линия

;

Сливная линия

;

Рабочий ход:

Напорная линия



;

Сливная линия

;

Быстрый отвод:

Напорная линия

;

Сливная линия

;

10. Расчет ориентировочных значений давления в камерах гидроцилиндра

Ориентировочные значения давления в камерах объемного двигателя находятся по формулам:

, где

,

,

11. Расчет требуемых величин подачи рабочей жидкости насосной установкой в разные периоды работы привода

Расход масла через гидроцилиндр

, где

- объемный КПД аппарата с учетом его износа, в первом приближении можно принять , примем . Точное значение находят после выбора гидроаппаратуры как произведение объемных КПД аппаратов, включенных в напорную линию.

,

Рис.10.1. Диаграмма подач по переходам

12. Определение проходных сечений трубопроводов и аппаратов

При первом приближении проходные сечения трубопроводов и аппаратов выбирают на основе рекомендуемых значений скорости течения рабочей среды. Коррекцию приближенных значений проходных сечений производят после расчета гидравлических потерь.

Основным параметром трубопроводов является условный проход , т.е. диаметр круга с площадью равной проходному сечению трубопровода или канала в корпусе аппарата.

В первом приближении требуемый условный проход определяют:

, где



- средняя скорость жидкости

Для всасывающих трубопроводов (=1,6 м/с):

Для напорных трубопроводов (=3,2 м/с):

Для сливных трубопроводов (=2 м/с):

В целях унификации гидропривода для напорной, сливной и всасывающей гидролинии трубопровода по расчетной величине подбираем одинаковое стандартное значение условного прохода .

Проверим выбранные значения условного прохода по числу Рейнольдса:

Для напорной линии (=3,2 м/с):

Для сливной линии (=2 м/с):

Для всасывающей линии (=1,6 м/с):

Re < 2300, значит будет наблюдаться ламинарный режим течения жидкости.

13. Выбор гидроаппаратуры

Гидроаппаратуру выбирают из каталогов - справочников, по величине условного прохода dy, расхода Qном и давления p. Давление и расход, с которым жидкость будет проходить через аппарат, не должны превышать допустимые для него значения.

По величине наибольшей подачи в напорной гидролинии и выбранному номинальному давлению , выбираем насос пластинчатый марки БГ12-22М ТУ2-053-1364-78Е:

номинальная подача ;

номинальное давление ;

номинальная частота вращения ;

номинальная мощность ;

рабочий объем ;

объемный КПД ;

полный КПД ;

масса, не более = 9,5 кг;

В сливную линию выбираем дроссель марки МПГ55-14, с параметрами:

рабочий проход: ;

максимальный расход : ;

масса: ;

номинальное давление: ;

минимальное давление: ;

Фильтры обеспечивают в процессе эксплуатации гидропривода необходимую чистоту масла, при соблюдении необходимых требований к чистоте гидросистемы удается повысить надежность гидроприводов и уменьшить эксплуатационные расходы в среднем на 50%.

В напорную линию выбираем фильтр напорный по ГОСТ 16026-80:

условный проход: ;

номинальный расход: ;

перепад давления: ;

масса: ;

номинальное давление: ;

Выбираем распределитель типа РХ20 по ГОСТ 26890-86:

условный проход: ;

номинальный расход: ;

максимальный расход : ;

номинальное давление: ;

номинальное давление в сливной линии:

масса: ;

В напорную и сливную линию выбираем два обратных клапана марки Г51-34 с параметрами:

условный проход: ;

номинальный расход: ;

перепад давления: ;

утечка масла: ;

масса: ;

номинальное рабочее давление: ;

минимальное рабочее давление: .

14. Расчет гидравлических потерь давления (уточненный расчет гидросистемы)

Расчет гидравлических потерь следует вести для наиболее нагруженного периода работы гидропривода, для которого на начальной стадии проектирования задавались допустимым значением гидравлических потерь .

Для уточненного расчета разбиваем гидропривод на участки (6 участков) и для удобства характеристики участков и потери давления отражаем в таблице:

Номер участка	Характеристика участка	Дp, МПа
	Вид участка	L, м	d, мм	Q, л/мин	Uт, м/с	Re	F, м
1	Вс.	0	25	33,175	1,126	1000	0,0007165	0
2	Нап.	2,5		21,112	0,717	2000	0,0017964	0,553
3
4	Сл.	2		15,834	0,538	1250	0,0017964	0,555
5
6

Размещено на Allbest.ru