Проектирование гидропривода цикловой автоматики (стр. 1 из 3)
Министерство образования и науки
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Санкт-Петербургский государственный политехнический университет"
Механико-машиностроительный факультет
Кафедра "ГАК"
Пояснительная записка
к курсовому проекту
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДАЦИКЛОВОЙ АВТОМАТИКИ
Выполнил: студент Малыхин Г.Е.
Руководитель: Романов П.И.
СПбГПУ, 2010
Содержание
Введение
1. Задание
2. Силовой расчет
3. Кинематический расчет
4. Разработка гидравлической схемы
5. Расчет потерь гидропривода
5.1. Рабочий ход
5.2. Обратный ход
6. Определение КПД и мощности холостого хода
Выводы
Литература
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать гидропривод фрезерного станка. Проектируемый гидропривод включает в себя насосную установку, гидроцилиндр, трубопроводы, соединяющих их, и гидропанель, на которой размещены распределители, дроссели и регуляторы расхода.
По мере выполнения курсовой работы ставятся следующие задачи:
- силовой расчет с целью выбора гидроцилиндра;
- кинематический расчет для определения расхода на типовых режимах работы и выбора насосной установки;
- разработка гидравлической схемы привода, подбор оборудования, обеспечивающего ее работу;
- проектирование гидропанели (необходимо предоставить сборочный чертеж и спецификацию);
- расчет потерь гидропривода для типовых режимов работы, а так же расчет КПД и мощности на холостом ходу.
Разработать гидропривод фрезерного станка по следующим данным:
Станок: фрезерный.
Максимальная скорость рабочего хода: 900 мм/мин.
Минимальная скорость холостого хода: 3,5 м/мин.
Усилие на рабочем органе: 5 кН.
Полное перемещение: 250 мм.
Длина рабочего хода: 180 мм.
Масса рабочего органа: 330 кг.
Способ регулирования: на выходе.
Тип регулирования: дроссельное.
Циклограмма работы гидропривода (рисунок 1): ИП, БВ, РП1, РП2, В, ОХ, Т.
Рис. 1 Циклограмма работы гидропривода
2. Силовой расчет
Данный расчет производится на основе статического равновесия силового исполнительного органа, т.е. гидроцилиндра. Рассмотрим гидравлический силовой орган для поступательного движения, схема которого изображена на рис. 2:
Рис.2 Расчетная схема гидропривода
На рис.2 изображены следующие элементы:
1– гидроцилиндр, 2 – поршень, 3 – шток, 4 – рабочий орган, 5 – направляющие.
Рабочая жидкость (расход Q, давление р) подается в левую полость цилиндра 1, что вызывает перемещение поршня 2 с рабочим органом 4 со скоростью V, преодолевая нагрузку R.
Таким образом, условие статического равновесия системы [1, c.4]:
pF-pПРF’=R+RП+RШ+RН ±m
g, (2.1)где р – давление в рабочей полости цилиндра; рПР – давление в сливной полости цилиндра; F и F' – эффективные площади двух сторон поршня.
, (2.2)где dш – диаметр штока, R – полезная нагрузка (чистое сопротивление); RП – сила трения поршня; RШ – сила трения штока; RН – сила трения в направляющих, M
g– вес рабочего органа, в данном случае он направлен вниз, следовательно берем его со знаком «минус».Уравнение (2.1) является статически неопределимым, т.к. для определения сил сопротивления (R, RШ) нужно знать параметры цилиндра (F), а для определения (выбора) цилиндра нужно знать силы сопротивления. Поэтому предварительный расчет ведется, исходя из расчетной силы сопротивления Rрасч, в зависимости от типа станка [1, c. 5]:
RРАСЧ =(1,25…1,5R). (2.3)
Рассчитаем силу сопротивления, согласно формуле (2.3):
Исходя из (2.3), уранение равновесия имеет следующий вид:
pF=RРАСЧ , (2.4)
Из уравнения (2.4) находим параметры цилиндра F=RРАСЧ/p, подставив соответствующие значения, получим [1, c. 5]:
Исходя из найденного диаметра поршня D= 51,4 мм и длины рабого хода, выберем стандартный гидроцилиндр с ближайшими к заданным значениями. Гидроцилиндр по ОСТ2 Г29-1-77 удовлетворяет требованиям и обладает следующими характеристиками [2]:
Номинальное давление: 10 МПа.
Диаметр поршня: 63 мм.
Диаметр штока: 32 мм.
Длина рабочего хода: 250 мм.
Найдем эффективные площади двух сторон поршня, по формуле (2.2):
После выбора гидроцилиндра возвращаемся к уравнению статического равновесия и рассчитываем давление в нагнетательной полости цилиндра при рабочем и холостом ходе без учета гидравлических потерь [1, c. 6].
Давление при рабочем ходе:
рР=(R+RП+RШ+RН + M
g)/F, (2.5)Давление при холостом ходе:
рХ=(RП+RШ+RН’- M
g)/F , (2.6)Рассчитаем давление при рабочем ходе по формуле (2.5). Для этого найдем силу трения в направляющих:
RH=0,35∙R=0,35∙5000=1750 H,
RH’=M∙g∙
=3300∙0,11=363 Н.Так как в гидроцилиндре используются манжеты воротниковые, то формула для расчета потерь на трение в уплотненях цилиндров будет следующая [1, c. 24]:
 |
где D – диаметр уплотняемой поверхности (мм);
L – ширина рабочей части манжеты (мм); p – давление масла (МПа);
pk – контактное давление при монтаже манжеты (pk = 2…5 МПа).
Давление масла
на рабочем ходе, на холостом ходе: 
, контактное давление 
.Таким образом, получим значение силы трения в поршне:
Рассчитаем силу трения в штоке, так как используется регулирование
 |
на выходе, то, следовательно, давление
.В итоге получаем давление на рабочем ходе:
Давление на холостом ходе:
Данный расчет заключается в определении расходов, необходимых для обеспечения заданных рабочих и холостых ходов рабочих органов и последующим выборе стандартных насосных станций с одним или несколькими насосами. Максимальный расход определяется по формуле [1, c.7]:
Qp max =F·Vp max , (3.1)
где Vpmax - максимальная скорость перемещения рабочего органа.
Подставив соответсвующие значения в формулу (3.1), получим:
Qpmax =
.Рассчитаем потребный расход для холостого хода [1, c.7]:
Qх =F·Vх ; (3.2)
Qх’=F’·Vх ,(3.3)
где Vx - скорость холостого хода. Следовательно,
Qх =
; Qх’= 
.Эффективность работы гидропривода зависит от коэффициента использования расхода при рабочем ходе [1, c.7]:
К= Qx/ Qpmax=10,8/2,8=3,86.
При K>3 выбираем гидростанцию с двумя насосами, что позволяет существенно повысить к.п.д. привода. Выберем гидростанцию с двумя насосами Г48-2 по ТУ2-053-1806-86 [2,с.380] т.к. она комплектуется двухпоточным насосом, однако на этой насосной станции необходимо поменять насос. Выбираем насос типа 3БГ12-42 с параметрами подачи со стороны вала 3,3 л/мин, со стороны крышки 10,4 л/мин.
Выбор насоса и цилиндра проверяется расчетом погрешности фактической скорости Vx, относительно заданной, которая не должна превышать 10% [1,с.8].
(3.4) 
.Погрешность не превышает 10%, следовательно, насос является подходящим. Схема насосной установки изображена на рис. 3.
Рис. 3 Насосная установка Г48-2
4. Разработка гидравлической схемы
На основе циклограммы, указанной в индивидуальном задании, разработаем гидравлическую схему. На схеме (рис. 4) гидрораспределитель Р1 переключает движение рабочего органа РО на прямое (положенеие «а»), обратное (положение «б») и выстой (выключен). Так как регулирование происходит на выходе, распределитель Р2, направляющий поток к распределителю Р3, регуляторам расхода РР1, РР2, необходимо разместить на сливной магистрали.