Гидравлическая схема прессового устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

КУРСОВАЯ РАБОТА

Гидравлическая схема прессового устройства

По дисциплине Гидравлика

Студент

Группы В-17390 А.А. Асанов

Руководитель

преподаватель В.Ю. Бегляков

Юрга 2013г.

Задание к курсовой работе

Схема гидропривода прессового устройства

1 - предохранительный клапан; 2 - насос; 3 - направляющий распределитель; 4, 5 - дроссели; 6 - гидроцилиндры; 7 - гидроцилиндр; 8, 9 - клапаны давления; 10 - фильтр; 11 - гидробак.

Содержание

• Введение
• 1. Расчет основных гидроцилиндров
• 1.1 Определить давление в основных гидроцилиндрах
• 1.2 Определение скорости перемещения поршня
• 1.3 Определение расхода рабочей жидкости для рабочей полости
• 1.4 Для сливной полости
• 1.5 Выбираем скорость движения рабочей жидкости
• 2. Расчет трубопроводов
• 2.1 Определение условных проходов
• 2.2 Определение потерь давления
• 2.3 Определяем потери давления на местных соединениях
• 3. Выбор насоса
• 4. Выбор элементов гидропривода
• 5. Расчет дополнительного гидроцилиндра
• 5.1 Определение условных проходов
• 5.2 Определение потерь давления
• 6. Расчет трубопроводов на прочность
• 7. Расчет объема гидробака
• 8. Выбор электродвигателя насоса
• 9. Принцип действия гидроцилиндра
• Заключение
• Литература
• гидроцилиндр поршень трубопровод электродвигатель
• Введение

Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением.

Гидравлические приводы обеспечивают при условии хорошей плавности движения широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости исполнительных двигателей.

Важное достоинство гидроприводов - возможность работы в динамических режимах, причем качество переходных процессов может контролироваться и изменяться в нужном направлении.

Гидропривод позволяет защитить систему от перегрузки путем регулирования давления.

Гидроцилиндр в гидроприводе позволяет получить прямолинейное движение без каких-либо кинематических преобразований.

К основным преимуществам гидроприводов следует отнести высокое значение КПД, повышенную жесткость, благодаря большому модулю упругости масла, незначительным объемам и герметичности рабочих камер гидродвигателей, самосмазываемость и долговечность.

Наряду с преимуществом, гидроприводы имеют и недостатки, ограничивающие их использование.

При течении минерального масла по трубопроводам и каналам гидросистемы возникают потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости, насосной установки и гидроагрегатов. Наибольшую опасность представляют наружные утечки, приводящие к повышенному расходу масла и загрязнению рабочего места.

Работа гидропривода невозможна без надлежащей фильтрации рабочей жидкости. Необходимость применения фильтров повышает стоимость и усложняет техническое обслуживание, но недостатки компенсируются значительным ростом долговечности оборудования.

При правильных конструировании и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму.

1. Расчет основных гидроцилиндров

1.1 Определить давление в основных гидроцилиндрах

Рассчитаем площадь поршня 6 по формуле:

где, d_п6 - диаметр поршня 6, d_п6 = 0,056 м;

Определим давление в поршне 6:

(1.2)

где, G - вес плиты, G = 22 кН;

R - сила, противодействующая движению плиты, R=100 кН;

1.2 Определение скорости перемещения поршня

Рассчитаем скорость перемещения поршня по формуле:

где, L - расстояние на которое переместится поршень 6, L=0,18 м;

t - время хода поршня, t=2 с;

(1.4)

1.3 Определение расхода рабочей жидкости для рабочей полости

Рассчитаем расход рабочей жидкости шестого поршня по формуле:

Q₆=V₆·S_П6,(1.5)

Q₆=90·10^-3·2,463·10^-3=2,217·10^-4 м³/с.

Следовательно, общий расход для трех гидроцилиндров определяется как:

Q_общ=3·Q₆,(1.6)

Q_общ=3·2,217·10^-4 =6,65·10^-4 м³/с =39,901 л/мин.

1.4 Для сливной полости

Рассчитаем площадь штока 6 по формуле:

где, d_ш6- диаметр штока шестого поршня, d_ш6=0,025 м;



Рассчитаем расход рабочей жидкости при сливе из шестого поршня по формуле:

Q_c6=V₆·(S_п6-S_ш6),(1.8)

Q_c6=90·10^-3·(2,463·10^-3-0,4909·10^-3)= 17,75·10^-5 м³/с.

Рассчитаем расход рабочей жидкости при сливе общий по формуле:

Q_{cл. общ} = 3·Q_c6,(1.9)

Q_{cл. общ}= 3·17,75·10^-5 =53,25·10^-5 м³/с.

1.5 Выбираем скорость движения рабочей жидкости

Принимаем скорость движения рабочей жидкости в трубопроводах в зависимости от давления в гидроцилиндрах: V=5 м/с.

Для сливных гидролиний (L₂): V=2 м/с.

2. Расчет трубопроводов

2.1 Определение условных проходов

За условный проход принимаем внутренний диаметр трубопровода, округленный до стандартного значения:

(2.1)

где d_y- условный проход, мм;

Q - расход жидкости в трубопроводе, м/с;

V - скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе, м/с;

Производим расчет условных проходов для гидролиний L₁ и L₃:

По полученному значению принимается стандартное ближайшее значение условного прохода, которое в дальнейшем и учитывается в расчетах. принимаем d_y=12 мм.

Далее уточняем значение скорости движения в трубопроводах по стандартному значению условного прохода:

(2.2)

Определяем число Рейнольдса для определения режима движения жидкости по трубопроводу:

(2.3),

где н - кинематическая вязкость жидкости, н =48·10^-6 м²/с;

Полученное значение сравниваем с критическим значением числа Рейнольдса:

R_e<R_eкр, т.е. 1474<2300.

Следовательно, режим течения рабочей жидкости по трубопроводу ламинарный.

Рассчитаем условный проход для гидролиний L₇ и L₈:

(2.4)

Принимаем стандартное значение условного прохода: d_y=8 мм.

Уточняем значение скорости:

(2.5)

Определяем число Рейнольдса:

R_e<R_eкр, т.е. 737<2300.

Режим течения рабочей жидкости по трубопроводу ламинарный.

Рассчитаем условный проход для гидролинии L₂ и L₄:

(2.4)

Принимаем стандартное значение условного прохода: d_y=20 мм.

Уточняем значение скорости:

Определяем число Рейнольдса:



R_e<R_eкр, т.е. 708< 2300

Режим течения рабочей жидкости по трубопроводу ламинарный. Рассчитаем условный проход для гидролиний L₉ и L₁₀:

(2.4)

Принимаем стандартное значение условного прохода: d_y=10 мм.

Уточняем значение скорости:

(2.5)

Определяем число Рейнольдса:

R_e<R_eкр, т.е. 472< 2300

Режим течения рабочей жидкости по трубопроводу ламинарный.

2.2 Определение потерь давления

Определим потери давления по длине трубопровода:

(2.6)

где -гидравлический коэффициент трения;

L- длинна трубопровода, м;

d_y- стандартный условный проход, м;

V - скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с;

с - плотность жидкости, с =900 кг/м³ [3].

Рассчитаем гидравлический коэффициент трения, исходя из режима течения рабочей жидкости.

Производим расчет коэффициента для каждой гидролинии:

Для L₁ и L₃:

Для L₇ и L₈:

Для L₂ и L₄:



Для L₉ и L₁₀:

Рассчитаем потери давления по длине трубопровода для каждой из гидролиний:

Определяем суммарные потери давления по длине трубопровода:

ДР_LУ=ДР_L1+ ДР_L2+ ДР_L3+ ДР_L4+ ДР_L7+ ДР_L8+2·ДР_L9+ ДР_L10(2.7)

ДР_LУ=159216+28913+179118+15145+291068+190313+2·106475+80774=

= 1157497 Па.

Найденный ранее расход рабочей жидкости переведем в более часто применяемые единицы измерения:

Q_общ=0,000665 м³/с=0,665 л/с=39,9 л/мин.

Выберем фильтр исходя из расхода масла.

Применим для нашей гидросистемы фильтр типа , со следующими характеристиками [1]:

Номинальная тонкость фильтрации: 25 мкм.

Условный проход: 30 мм

Расход масла: Номинальный 100 л/мин,

Номинальный перепад давления: 0,1 МПа,

Масса аппарата: 4,5 кг,

Выберем, направляющий распределитель и определим потери давления на местных сопротивлениях.

Применим для нашей гидросистемы направляющий

распределитель Рх-20, со следующими характеристиками :

Условный проход: 20мм

Расход масла: номинальный 160 л/мин.

Номинальное давление 8 Мпа.

Масса 18,1 - 20,5 кг.

2.3 Определяем потери давления на местных соединениях

где - коэффициент местного сопротивления, =23.

Потери на дроссели 4:

(2.8)

Потери на дроссели 5:

ДР_L7+ ДР_Мдр4+ ДР_L9= ДР_L8+ ДР_Мдр5+ ДР_L10,(2.9)

отсюда следует, что:

ДР_Мдр5= ДР_L7+ ДР_Мдр4+ ДР_L9- ДР_L8- ДР_L10,(2.10)

ДР_Мдр5= 291068+202477+106475-190313-80774=328902 Па.

Определяем коэффициент местного сопротивления на дроссели 5:

(2.11)

Определим суммарные потери давления на местных сопротивлениях:

ДР_М=ДР_Н.Р.+ ДР_Ф+ ДР_Мдр5+2·ДР_Мдр4,(2.12)

ДР_М=0,5+0,1+0,329+2·0,202=1,304 МПа.

Определим суммарные потери давления:

ДР_У = ДР_М + ДР_LУ,(2.13)

ДР_У =1,304+1,157=2,491 МПа.

3. Выбор насоса

Насос выбираем, сопоставляя расчетные данные, с параметрами стандартных насосов исходя из следующих условий:

Р_Н?Р₆+ ДР_У,(3.1)

Q_Н?Q_общ,

Р_Н?14,7+2,491=17,378 МПа.

Q_Н?39,9 л/мин.

По своим характеристикам для данной системы подходит насос аксиально-поршневой марки НА32/320М, со следующими характеристиками [5]:

Частота вращения: 1500 об/мин.

Номинальная подача 45 л/мин.

Коэффициент подачи: объемный 0,88

полный 0,79

Номинальное давление 32 МПа

Мощность 26,8 кВт

Масса 48 кг

4. Выбор элементов гидропривода

В соответствии с характеристиками насоса производим выбор основных узлов гидросистемы [1]:

Применим для нашей гидросистемы гидроклапан давления типа Г54-34М, со следующими характеристиками:

Условный проход: 20 мм,

Расход масла: Номинальный 125 л/мин.,

Номинальный перепад давления: 0,6 МПа,

Масса аппарата: 3,6 кг,

Внутренние утечки: см³/мин. не более 20,35,90,140,280.

Выберем фильтр исходя из расхода масла:

Применим для нашей гидросистемы фильтр типа , со следующими характеристиками [1]:

Номинальная тонкость фильтрации: 25 мкм.

Условный проход: 30 мм

Расход масла: Номинальный 100л/мин,

Номинальный перепад давления: 0,1 МПа,

Масса аппарата: 4,5 кг,

Выберем, направляющий распределитель:

Применим для нашей гидросистемы направляющий распределитель Р102, со следующими характеристиками [1]:

Условный проход: 10мм

Расход масла: номинальный 40 л/мин.

Номинальное давление 20 МПа.

Давление управления 0,5 МПа.

Масса 3,4 - 4,4 кг.

5. Расчет дополнительного гидроцилиндра

5.1 Определение условных проходов

Произведем расчет условного прохода для гидролиний L₅ и L₆:

(2.4)

Принимаем стандартное значение условного прохода: d_y=16 мм.

Уточняем значение скорости:

(2.2)

Определяем число Рейнольдса:

(2.3)

Т.к. R_e<R_eкр, т.е. 1247<2300, то, режим течения рабочей жидкости по трубопроводу ламинарный.

5.2 Определение потерь давления

Определим потери давления по длине трубопровода:

(2.6),

Рассчитаем гидравлический коэффициент трения, исходя из режима течения рабочей жидкости:

Для L₅ и L₆:

Производим расчет потерь давления по длине трубопровода:

Определяем суммарные потери давления по длине трубопровода:

ДР_LУ=ДР_L1+ ДР_L2+ ДР_L3+ ДР_L4+ ДР_L5+ ДР_L6,(5.1)

ДР_LУ=159216+28913+179118+15145+80488+92325=555207 МПа.

Определяем суммарные потери давления на местных сопротивлениях:

ДР_МУ = ДР_НР + ДР_Ф+ ДР_кл.д,(5.2)

ДР_МУ = 0,9 + 0,1+ 0,6=1,6 МПа.

Определяем суммарные потери давления:

ДР_У = ДР_МУ + ДР_LУ,(5.3)

ДР_У =1,6+0,555=2,155 МПа.

Определяем давление в гидроцилиндре 7:

Р₇=Р_Н- ДР_У,(5.4)

Р₇=32-2,155=29,845 МПа.

Определяем усилие развиваемое гидроцилиндром 7

Определяем площадь поршня гидроцилиндра 7 по формуле:

(5.5)

где D_П - диаметр поршня 7, D_П =63 мм;

Определяем площадь штока для гидроцилиндра 7 по формуле:

(5.6)

где, D_Ш - диаметр штока гидроцилиндра 7, D_Ш =32 мм;

Определяем усилия:

при рабочем ходе:

F_Р.Х.= Р₇·S_П7,(5.7)

F_Р.Х.= 29,845·10⁶·0,003=93033 Н.

при холостом ходе:

F_Х.Х.= Р₇·(S_П7 - S_Ш7),(5.8)

F_Х.Х.= 29,845·10⁶·(0,003-0,0008)=69031 Н.

Определяем скорость перемещения поршня гидроцилиндра 7:

при рабочем ходе:

(5.9)

при холостом ходе

(5.10)

Определяем мощность гидроцилиндра 7:

N₇=P₇·Q_Н,(5.11)

N₇=29,845·10⁶·0,75·10^-3=22384 Вт=22,4 кВт.

6. Расчет трубопроводов на прочность

Расчет трубопроводов на прочность заключается в определении толщины стенок трубопровода:

(6.1)

где, [у] - допускаемое напряжение для материала трубопровода, МПа;

P_max - максимальное давление в гидроцилиндре, МПа;

P_max =1,25·Р_Н=1,25·32=40 МПа.(6.2)

Производим расчет допускаемого напряжения на растяжение для материала трубопровода:

(6.3)

где у_В - предел прочности на растяжение для материала Ст45 трубопровода, у_В =300 МПа;

n - коэффициент запаса прочности (n=2..3).

Производим расчет толщины стенок трубопроводов:

По расчетному значению д принимается ближайшее большее стандартное д.



Для трубопровода 1

Для трубопровода 2

Для трубопровода 3

Для трубопровода 4

Для трубопровода 5

Для трубопровода 6

Для трубопровода 7

Для трубопровода 8

Для трубопровода 9

Для трубопровода 10

7. Расчет объема гидробака

Необходимо определить минимальный объем гидробака, необходимый для поддержания заданной температуры рабочей жидкости.

(7.1)

где, Q_Н- подача насоса, 0,75 л/с;

Т- температура рабочей жидкости, Т=50 С⁰;

Т₀ - температура окружающей среды, Т₀ =20 С⁰.

8. Выбор электродвигателя насоса

Электродвигатель выбирается по частоте вращения и мощности

(8.1)

где з_Н - к.п.д. насоса, з_Н=0,79;

P_Н - давление насоса;

Q_Н - подача насоса;

k - коэффициент запаса, k=1,1;

Частота вращения: 1500 об/мин

Выбрали электродвигатель типа АМУ225S4.

Мощность 37 кВт.

Частота вращения 1470 об/мин.

КПД 0,915.

Масса 315 кг.

9. Принцип действия гидроцилиндра

Рассмотрим гидроцилиндр типа ЦРГ 110 х 50 х S.

Через правое отверстие, к которому подсоединяется трубопровод, в полость цилиндра закачивается рабочая жидкость и поршень перемещается в лево до упора. Затем через левое отверстие в полость цилиндра закачивается рабочая жидкость и поршень перемещается вправо до упора.

Заключение

В результате работы:

Подобрали сопротивление дросселя 5 из условия, что время срабатывания всех трех гидроцилиндров одинаковое.

Определили подачу и давление насоса при заданных параметрах гидроцилиндра 6. Выбрали насос НА32/320М со следующими характеристиками:

Частота вращения: 1500 об/мин.

Номинальная подача 45 л/мин.

Коэффициент подачи: объемный 0,88

полный 0,79

Номинальное давление 32 МПа

Мощность 26,8 кВт

Масса 48 кг

Определили для рассчитанной подачи и давлении скорость перемещения и усилие на штоке гидроцилиндра 7.

Подобрали все элементы гидропривода в соответствии с их условиями работы в гидросистеме:

Гидроклапан давления типа Г54-34М, со следующими характеристиками:

Условный проход: 20 мм,

Расход масла: Номинальный 125 л/мин.,

Номинальный перепад давления: 0,6 МПа,

Масса аппарата: 3,6 кг,

Внутренние утечки: см³/мин. не более 20,35,90,140,280.

Направляющий распределитель Р102, со следующими характеристиками [1]:

Условный проход: 10мм

Расход масла: номинальный 40 л/мин.

Номинальное давление 20 МПа.

Давление управления 0,5 МПа.

Масса 3,4 - 4,4 кг.

Выбрали электродвигатель типа АМУ225S4.

Мощность 37 кВт.

Частота вращения 1470 об/мин.

КПД 0,915.

Масса 315 кг.

Фильтр типа , со следующими характеристиками [1]:

Номинальная тонкость фильтрации: 25 мкм.

Условный проход: 30 мм

Расход масла: Номинальный 100л/мин,

Номинальный перепад давления: 0,1МПа,

Масса аппарата: 4,5 кг,

Выполнили чертеж общего вида гидроцилиндра, описали его назначение и принцип работы .

Литература

1. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы. Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. -512 с.

2. Аврутин Р. Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. М.-Л.: Машиностроение, 1965. -268 с.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т. Т.2. 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 557 с.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т. Т.3. 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 557 с.

5. http://russnab.ru/articles_ru_razdel281.htm

Размещено на Allbest.ru