Элементы и системы автоматизированного пневмогидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Севастопольский национальный технический университет

Курсовой проект

Элементы и системы автоматизированного пневмогидропривода

Попова Е.О.

Севастополь 2009

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет конструктивных параметров модуля

3. Расчет демпфера

4. Расчет трения в уплотнениях

5. Составление логических уравнений, описывающих состояние системы управления

6. Выбор элементов гидропривода

Заключение

Библиографический список

Введение

Гидравлические системы управления (ГСУ) наряду с электрическими и пневматическими системами являются одним из наиболее эффективных средств автоматизации и механизации производственных процессов. За рубежом около 30% всех автоматизированных производственных процессов оснащено ГСУ.

Оснащение ГСУ машин и оборудования составляет: упаковочных машин до 90%, сварочных и литейных машин до 70%, автоматических манипуляторов до 50%, кузнечно-прессовых машин более 30%, прачечного оборудования до 40%, текстильных и обувных, деревообрабатывающего и пищевого оборудования 20%.

Преимущества ГСУ особенно проявляются при механизации и автоматизации следующих наиболее массовых операций: зажима деталей, их фиксации, квантовании, сборке, контроле линейных размеров, транспортировании, упаковки и других, что позволяет исключить или свести до минимума участие человека в тяжелых и монотонных операциях, при этом производительность труда на операциях возрастает в 1,5-4 раза.

Широкому внедрению ГСУ в машиностроении способствуют из положительные качества: относительная простота конструкции и эксплуатационного обслуживания, низкая стоимость и быстрая окупаемость затрат; надежность работы в широком диапазоне температур, при высокой влажности и запыленности окружающей среды; пожаро- и взрывобезопасность; большой срок службы, достигающий 10000-20000 ч (10-50 млн. циклов); высокая скорость перемещения выходного звена гидравлических исполнительных устройств; легкость получения и относительная простота передачи энергии, возможность снабжения им большого количества потребителей от одного источника; отсутствие необходимости в защитных устройствах при перегрузке.

1. Исходные данные

№ варианта	Код варианта	Угол (рад)	Момент (Н*м)	Момент инерции (кг*м)	Скорость (Рад/с)	Циклограмма работы привода
19	2.2.2.1.5.	4,0	450	0,5	1	1,2-1а-2а

Тип гидро-демпфера: 1- зависящий от скорости.

Тип двигателя: 2-квадрант

Тип рабочего тела: 2-жидкость.

Количество двигателей: 2-два

N	1	2	3	4
f1	0	1	0
f1A	1	0	1
f2	0	1	1
f2A	1	0	0
x	1	1	0
У	1	0	1

1,2-1а-2а

Для гидравлического привода в качестве рабочего тела используется минеральное масло с давлением 4...6,3 Мпа.

2. Расчет конструктивных параметров модуля

Диаметр делительной окружности зубчатого колеса

м

Сила, действующая на шток

Н

Приведенная масса, приложенная к штоку

кг

Диаметр гидроцилиндра можно рассчитать по формуле [7]:

Где p - давление в гидросистеме. Возьмём р= 6 МПа

Возьмём из стандартного ряда 0,063м.

Диаметр условного прохода



м

Диаметр условного прохода проверяют по условию, что скорость потока жидкости не должна превышать 6м/с из условия:

Vду = 4VSц / dду

Где Vду - скорость потока через диаметр условного прохода,

V- скорость штока цилиндра,

Sц - площадь поршня цилиндра, dду - диаметр условного прохода.

Условие выполнено 3.94<6

Диаметр штока

м

м

Толщину стенок корпуса гидроцилиндра находят из выражения:

Где р-допустимое напряжение растяжения материала,

Р - давление в гидроцилиндре,

Rн, Rо - наружный и внутренний радиус корпуса цилиндра.

Толщину крышек гидроцилиндра определяют по формуле:

м

С учетом возможных механических повреждений толщина крышек гидроцилиндров должна быть не менее 0,6 мм, поэтому t=6 мм

Где р- допустимое напряжение растяжения материала корпуса,

D - диаметр цилиндра,

Р -рабочее давление среды.

Расчет необходимой мощности и расхода привода

Площадь поршня

- число двойных ходов в минуту

Объемный расход

Потребляемая мощность

Вт

3. Расчет и выбор конструктивных параметров гидравлического демпфера

Уменьшение скорости исполнительного органа модуля при подходе к точке позиционирования (безударная остановка) часто обеспечивается применением гидравлических демпферов, создающих усилие торможения.

В этой работе будет проведен расчет гидравлического демпфера, у которого коэффициент демпфирования в основном зависит от координаты запорного элемента.

Определим зазор

где dп- диаметр поршня демпфера 15 мм, -коэффициент динамической вязкости масла, l -длина конической запорной части демпфера, d1,d2 -диаметры запорной части демпфера. Исходя из конструктивных ограничений принимаем мм, мм.

Находим необходимую длину конусной части равную ходу штока демпфера из выражения:

Сила торможения демпфера определяется из выражения:

Где М - крутящий момент, развиваемый модулем, r- радиус расположения демпферов и задается конструктором, I- момент инерции модуля, - угол поворота модуля, - угловая скорость модуля.

Определим коэффициент демпфирования

4. Расчет трения в уплотнениях

Расчет силы трения в уплотнениях по конструктивным параметрам производят с помощью условного коэффициента трения по формуле 4:

где Рк - контактное давление по кольцу,

l - ширина контакта кольца,

D - диаметр уплотнительного кольца,

fТ - коэффициент трения определяют по графику на рисунке 7(fТ=0.27).

Момент трения М_т в уплотнении диаметром D определяем из выражения:

М_{т =} р /2 f_ТР_КD² l

Контактное давление определяют по формуле:

Р_К = Р_{КО +}S Р_с

где Р_КО - среднее контактное давление,

S - коэффициент передачи давления, для резины S = 0.9…0.98,

Р_с - давление среды.

Среднее контактное давление определяют из выражения:

Р_КО = К_ф Е е

Где Е - модуль упругости материала, для резины Е = 4….15 Мпа,

К_ф - коэффициент учитывающий влияние формы сечения на величину Р_КО, для кольца круглого сечения К_ф =1.95, для кольца прямоугольного сечения К_ф = 1.1.

Значение е < 0.2 для колец круглого и прямоугольного сечения определяют из выражения:

е = (d - н) / 3d

где d - диаметр сечения кольца,

н - высота канавки под уплотнение.

Для манжетных уплотнений е =0.01…0.04, а К_ф = 0.8…1.0.

Длину контакта определяют из соотношения:

l = Ка d

Ка = 3 е - коэффициент.

Ка = 3*0.18 = 0.54

l = 0.54*0.0195 = 0.01053

Рисунок 1

5. Составление логических уравнений, описывающих состояния системы управления

Уравнения записывают, используя таблицу состояний.

Для каждого выходного сигнала можно составить уравнение, устанавливающее его зависимость от входных сигналов. Эти уравнения могут быть записаны в виде совершенно дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) или совершенно конъюнктивной нормальной форме (СКНФ). В дальнейшем будем использовать уравнения - СДНФ.

СДНФ - представляет собой логическую сумму всех конституант единицы для данного выходного сигнала. Конституанта единицы - логическое произведение всех входных сигналов для состояния, при котором данный выходной сигнал принимает действительное значение. Произведение должно быть равным единице при подстановке значений входных сигналов, соответствующих этому состоянию, и принимать нулевое значение для любых других вариантов.

N	1	2	3	4
f1	0	1	0
f1A	1	0	1
f2	0	1	1
f2A	1	0	0
X	1	1	0
У	1	0	1

Реализуем схему управления с помощью программы Simens LogoSoft



6. Выбор элементной базы

Гидроэлекторостанция - необходима для подачи масла в гидравлическую систему.

Распределительная аппаратура.

Элемент 5/2 распределитель с гидравлическим управлением, двухстороннего действия.

Маркировка: 458-33.

Общие характеристики распределителя.

Рабочее давление: 0-10 Бар.

Присоединительные размеры: трубка G1/8.

Расход (Р=6 бар): 500 л/мин.

Минимальное давление управления: 2 Бар.

Элементы схемы управления.

Схема управления построена на 3/2 распределителях с гидравлическим управлением и пружинным возвратом. Используются нормально закрытые и нормально открытые распределители.

Серия распределителей “3”.

Общие характеристики.

Конструкция: золотникового типа.

Рабочее давление: 0-10 Бар.

Номинальный расход: 500 л/мин.

Условный проход: 5 мм.

Монтаж: через отверстия в корпусе.

Маркировка: 438-35 - 3/2 распределитель НЗ с присоединительным размером G1/8.

Дроссели с обратным клапаном.

Будем использовать пневмодроссели для регулирования скорости перемещения поршня цилиндра путем изменения их расходной характеристики.

Выбираем дроссели RFU-444 расход свободного потока (дроссель открыт) 550л/мин.

Переливной клапан

Ставится на выходе маслостанции для управеления давлением масла в сети

автоматизированный пневмогидропривод модуль демпфер

Заключение

В ходе данной курсовой работы был рассчитан гидравлический привод типа квадрант, рассчитаны его параметры и гидравлические характеристики.

Также согласно заданию были разработаны общий вид, система управления и монтажная схема гидравлической системы.

Библиографический список

1. Федорец Ю.П. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика станков / Федорец В. А. Педченко М. Н., Пичко А.Ф. и др. Под редакцией В.А. Федорца.- К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987-375 с.

2. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник Е.В. Герц, А.И. Кудрявцев. - М.: Машиностроение, 1981.-408с.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Элементы и системы автоматизированного пневмогидропривода” В.П. Поливцев.

4. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т2,3. - 5е изд., - М.: Машиностроение, 1980. - 577с.

5. Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник 2-е издание. / Свешников В.К., Усов А.А. - М.: Машиностроение. 1988 - 512 с., ил.

Размещено на Allbest.ru