Розрахунок гідравлічної схеми хрестового супорту для контурної обробки

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка

Кафедра будівельних машин та обладнання

КУРСОВА РОБОТА

із дисципліни «Гідропневмоавтоматика «

на тему:

" Розрахунок гідравлічної схеми хрестового супорту для контурної обробки «

Виконав:

Шарівський Я. В.

Керівник:

Дураченко Г. Ф.

Полтава 2010

Зміст

Вступ

1. Вибір робочого тиску

2. Розрахунок та вибір гідродвигунів

Розрахунок гідроциліндрів

Вибір гідроциліндрів

3. Розрахунок витрат робочої рідини

4. Розрахунок та вибір насосів і приводного двигуна

Розрахунок і вибір насосів

Вибір приводного двигуна

Вибір об'єму баку

5. Вибір гідроапаратури

6. Перевірний розрахунок

Висновки

Список літератури

Таблиця складових частин до принципової схеми

Вступ

гідравлічний насос верстат мотор У рамках цієї курсової роботи необхідно провести розрахунок гідросистеми верстата, базова схема якого наведена в завданні до курсової роботи. Основними показниками, що розраховуються, є розміри гідроциліндрів, робочий об'єм, потужність та крутний момент гідромоторів (якщо вони є в схемі), необхідна подача насоса, діаметр умовного проходу (для гідроапаратури). За розрахованими показниками підбираються гідроциліндри, гідромотори, насоси й апаратура, котрі виробляються відповідними підприємствами або плануються для виробництва, як перспективні зразки. Для вибору гідромашин і гідроапаратів необхідно використовувати каталоги, довідники, проспекти відповідних фірм й ін. Частковий перелік літератури наведено у кінці.

Після вибору апаратури проводиться перевірний розрахунок за показниками. Мета розрахунку — перевірити, чи забезпечують вибрані гідромашини та апарати ті показники, які запропоновані в завданні на курсову роботу.

Якщо це необхідно, в схему вносяться зміни, які забезпечать її нормальну роботу.

У висновках подаються всі потрібні пояснення щодо особливості роботи схеми та аналіз проведеної роботи.

1. Вибір робочого тиску

Для верстатів загального призначення звичайно використовують тиск 2.5, 3.5, 4, 6.3 або 10 МПа. Більші значення тиску приймаються при розробленні потужного технологічного обладнання та верстатів спеціального призначення.

Для попереднього розрахунку гідромашин приймаємо величину тиску = 10 МПа, з можливістю відкоригувати її залежно від отриманих результатів.

Величину тиску зливу при попередньому розрахунку приймаємо у межах (0,1…0,2)Р_н, тобто МПа Таким чином, розрахунковий перепад тиску складе:

МПа

2. Розрахунок та вибір гідродвигунів

2.1 Розрахунок гідроциліндрів

Розрахунок потрібного діаметра циліндра будемо проводити на прямому ході за формулами, наведеними нижче.

Для поршневого гідроциліндра двохсторонньої дії з двостороннім штоком Гц1 на прямому ході:

де — ефективне зусилля на штокові гідроциліндра, Н;

— перепад тиску, Па;

— діаметр гідроциліндра, м;

— діаметр штока, м;

= 0,98 — механічний ККД гідроциліндра.

Якщо врахувати постійну гідроциліндра, то формула прийме вигляд:

де — ефективне зусилля на штокові гідроциліндра ГЦ1, Н;

ц = 1,4 — стала гідроциліндра (прийнята умовно).

Розрахунок діаметра гідроциліндра ГЦ1 проводимо за формулою:

Вибираємо з нормального ряду діаметрів згідно ГОСТ 12 447– — 80 діаметр D_ГЦ1 = 80 мм.

Для поршневого гідроциліндра двохсторонньої дії з одностороннім штоком ГЦ2:

звідки:

де — ефективне зусилля на штокові гідроциліндра ГЦ2, Н;

Вибираємо діаметр D_ГЦ2 = 56 мм.

Діаметри штоків визначимо за формулою:

де D_ГЦ — діаметр гідроциліндра,

d_Ш — діаметр штока.

Приймаємо d_Ш1 = 45 мм, d_Ш2 = 32 мм.

2.2 Вибір гідроциліндрів

За результатами розрахунків вибираємо гідроциліндри з розмірами відповідними ГОСТ 12 447–80:

для ГЦ1: D_ГЦ1 = 80 мм, d_Ш1 = 45 мм, ц = 1.4;

для ГЦ2: D_ГЦ2 = 56 мм, d_Ш2 = 32 мм, ц = 1.4.

3. Розрахунок витрат робочої рідини

Витрати робочої рідини залежать від розмірів вибраного гідроциліндра та швидкості штока ГЦ, наведеної в завданні.

Формула для розрахунку витрати робочої рідини залежить від типу вибраного ГЦ.

Для поршневого гідроциліндру ГЦ1 із двохстороннім штоком на прямому ході:

.

де — швидкість штока гідроциліндра, м/хв, Для поршневого гідроциліндру ГЦ2 з одностороннім штоком на прямому ході:

4. Розрахунок та вибір насосів і привідного двигуна

4.1 Розрахунок і вибір насосів

У зв’язку з тим, що гідроциліндри працюють почергово приймаємо більші витрати для насоса. Виходячи з цього подача гідронасоса складає:

л/хв, Вибраємо згідно ТУ2−053−1364−78Е пластинчатий гідронасос БГ12−22М, який має такі характеристики:

— номінальна подача — 19.4 л/хв;

— робочий об'єм — 16 см³;

— тиск:

номінальний — 12.5 МПа;

максимальний — 14 МПа;

— частота обертання:

номінальна — 1500 об/хв;

максимальна — 1800 об/хв;

мінімальна — 1200 об/хв;

— потужність:

номінальна — 5.65 кВт;

холостого ходу — 0.3 кВт;

— ККД при номінальному режимі:

об'ємний — 0.81;

повний — 0.7;

— ресурс — 5000 год;

— маса — 9.5 кг.

4.2 Вибір приводного двигуна

Приводний двигун для гідронасоса підбираємо за потужністю та частотою обертання, яка необхідна для приводу насоса. Враховуючи, що електродвигуни змінного струму по масі на 50% легші та потребують в 4,5 рази менших витрат міді у порівнянні з електродвигунами постійного струму, мають більш високу ступінь захисту.

Вибираємо асинхронний трифазний електродвигун АИР112М4 з такими характеристиками:

— номінальна потужність — 5,5 кВт;

— частота обертання — 1430 об/хв;

— ККД — 0,855;

— номінальний струм — 11,4 А;

— маса — 49 кг.

Так як частота обертання приводного двигуна знаходиться в робочому діапазоні частот обертання гідронасоса то перерахунок подачі гідронасоса не проводимо.

4.3 Вибір об'єму бака

Потрібний об'єм бака рекомендується приблизно визначати за формулюю:

де — об'єм рідини, який подає насос за одну хвилину.

дм³

Вибираємо об'єм бака 63 дм³.

5. Вибір гідроапаратури

Для вибору гідроапаратури визначаємо діаметр умовного проходу:

де — витрата рідини в гідролінї, м/с;

— швидкість рідини в гідролінї, м/с.

Для гідроліній з тиском 10 МПа = 2,7…4,25 м/с, приймаємо = 4 м/с.

Вибираємо D_у=12 мм.

Згідно цього вибираємо гідроапаратуру:

Розподільники:

Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 — Р102:

— діаметр умовного проходу — 12 мм;

— номінальна витрата масла — 40 л/хв;

— номінальний тиск — 20 МПа;

— керування — елекрокерування;

Клапани:

Кл1 — клапан тиску, запобіжний, непрямої дії

— діаметр умовного проходу — 12 мм;

— номінальна витрата масла — 32 л/хв;

— тиск настройки — 10 МПа;

— керування — ручне;

Кл2, Кл3, Кл4, Кл5 — зворотні клапани 10−1 згідно ГОСТ 21 464–76:

— діаметр умовного проходу — 12 мм;

— номінальна витрата масла — 32 л/хв;

— номінальний тиск — 20 МПа;

Дросель нерегульований

- діаметр умовного проходу — 12 мм;

- номінальна витрата масла 20 л/хв;

— номінальний тиск — 20 МПа.

6. Перевірний розрахунок

Перевіримо, чи забезпечує розрахована гідросистема ті параметри, які вказані у завданні на роботи (швидкість руху та зусилля).

Швидкість руху будемо визначати виходячи з умови, що один з гідроциліндрів нерухомий і уся подача рідини гідронасоса іде на другий гідроциліндр.

Так як жодна з швидкостей не перевищує максимально можливої швидкості, що становить 0,5−0,7 м/с, то вважаємо що обидва гідронасоса працюють в нормальних умовах.

7. Опис роботи гідросистеми

Гідравлічний хрестовий супорт для контурної обробки працює таким чином: насос (Н) засмоктує робочу рідину з баку (Б) та подає її до лінії нагнітання. Для того щоб тиск у системі не перевищував максимально допустимий встановлюється запобіжний клапан (Кл1) який обмежує його значення.

Розподільники Р1, Р4, Р2 і Р5 мають електричне керування, Р3, Р6 — гідравлічне.

Для зменшення коливань тиску в лінії керування використовуються клапани Кл2, Кл3, Кл4 і Кл5.

Зміна напрямку руху штоків забезпечується переключенням розподільників Р1 і Р4.

Принцип дії гідравлічної системи має вигляд. Гідронасос подає робочу рідину на гідророзподільник з електроккеруванням Р4. З гідророзподільника

Р4 робоча рідина рухається до гідророзподільника Р6 але він знаходиться в зачиненому стані.

Під натиском робоча рідина подається на гідророзпо-;

дільник з електрокеруваням Р5 який відчиняє гідророзподільник Р6. Після відкриття робоча рідина рухається до поршневого гідроциліндра двосторонньої дії.

Під натиском рідини поршень починає свій рух. Інша частина гідравлічної системи має подібний принцип дії.

Висновки

Згідно проведених розрахунків режимів роботи заданої гідросистеми підібрані реальні гідроциліндри:

ГЦ1: D_ГЦ1 = 80 мм; d_Ш1 = 45 мм;

ГЦ2: D_ГЦ2 = 56 мм; d_Ш2 = 32 мм.

Також, відповідно схеми, вибрані відповідні гідродвигун і гідроапаратура.

В результаті перевірочного розрахунку були отримані наступні величини зусиль та швидкостей:

F_ГЦ1 = 29 кН; F_ГЦ2 = 21 кН; v_ГЦ1 = 0,123 м/с; v_ГЦ2 = 0,171 м/с.

Ці величини розраховані з запасом, тому їх значення незначно відрізняються від заданих.

Тобто з результатів перевірочних розрахунків видно, що дана система цілком працездатна але не відповідає завданню, тому потрібно встановити регульовані дроселі. Потім відрегулювати подачу щоб швидкість штока відповідала завданню.

Список літератури

1. Башта Т. М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — М.: Машиностроение, 1972, 320 с. (621.22 Б33, АН-1)

2. Иванов Г. М., Ермаков С. А. Проектирование гидравлических систем машин.- М.: Машиностроение, 1992.

3. Методичні вказівки до курсової роботи з дисциплін «Гідропневмо-автоматика», «Гідрота пневмоприводи» для студентів електромеханічного факультету усіх форм навчання.