Расчетно-графическая работа-Типовой расчет гидравлических приводов технологического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Пензенская государственная технологическая академия

Факультет вечернего и заочного обучения

Кафедра «Технологии общего и роботизированного производства»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Гидравлика»

на тему: «Типовой расчет гидравлических приводов технологического

оборудования»

Выполнил: студент гр.

Принял:

Пенза 2009г.

Реферат

Расчетно-графическая работа содержит

листов, рисунков, источников литературы.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, ТИПОВОЙ

РАСЧЕТ, РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ,ДАВЛЕНИЕ, РАСХОД.

Объектом разработки является гидравлический привод

технологического оборудования с цикловой системой управления.

Цель работы: Выполнить схемное проектирование привода и типовой

расчет с определением основных статических характеристик.

В результате выполнения работы получены принципиальная

гидравлическая схема привода с описанием ее работы и основные

параметры настройки и работы проектируемого гидравлического

привода.

Степень внедрения – результаты используются в учебном процессе.

Эффективность работы – не определялась.

Содержание

Введение

1 Схемное проектирование гидравлического привода

1.1Исходные данные для проектирования

1.2Принципиальная гидравлическая схема привода

1.3Перечень элементов привода и их назначения

1.4Описание работы привода

2 Типовой расчет привода

2.1 Исходные данные для расчета

2.2 Предварительный расчет основных параметров привода

2.3 Выбор рабочей жидкости

2.4 Расчет и выбор гидролиний

2.5 определение потерь давления на участках гидросистем

2.6 Определение максимального давления жидкости на выходе из насоса

2.7 определение минимально необходимой производительности насоса

2.8 Выбор приводного электродвигателя насосной станции

2.9 Тепловой расчет привода

Заключение

Список литературы

Введение

Современное технологическое оборудование обычно представляет собой

сложный комплекс, в состав которого входят многочисленные

механизмы, устройства и двигатели, приводящие в действие рабочие

органы машин, вспомогательные системы, обеспечивающие

бесперебойную работу оборудования, и единая система управления. Для

реализации движений, положений или усилий на рабочих органах

применяют электрические, гидравлические, пневматические,

механические и комбинированные приводы, имеющие один или

несколько двигателей. Использование различные видов энергии в

приводах, вспомогательных системах и системах управления

невозможно без овладения соответствующими знаниями и

практическими навыками проектирования и эксплуатации оборудования.

Схемное проектирование гидравлического привода

1.1Цикл работы оборудования

ИП – исходное положение стоп

РП – рабочая подача

РВ – реверс

БО – быстрый отвод

ИП – исходное положение стоп

Тип гидравлического двигателя: Поршневой гидравлический цилиндр

двустороннего силового действия с односторонним штоком.

1.2 Принципиальная гидравлическая схема привода

1.3.Перечень элементов привода и их назначение.

В состав привода входят элементы, каждый из которых выполняет

свою функцию за счет взаимодействия с рабочей жидкостью.

Бак Б содержит необходимый для работы гидравлического привода

запас рабочей жидкости, обеспечивает ее гравитационную очистку и

отводит избыточное тепло в окружающую среду.

Высасывающий фильтр Ф1, напорный фильтр Ф2 и сливной фильтр

Ф3 очищают рабочую жидкость от механических примесей.

Объемный насос Н постоянной производительности с постоянным

направлением потока жидкости на выходе (нерегулируемый и

нереверсируемый) преобразует механическую энергию приводного

электродвигателя в гидравлическую.

Клапан предохранительный КП обеспечивает настройку и

автоматическое поддержание заданного давления рабочей жидкости в

напорной линии гидравлического привода.

Манометр МН предназначен для визуального контроля и измерения

избыточного давления жидкости в точке его подключения к системе.

Дроссель ДР (ОК) с обратным клапаном обеспечивают

регулирование объемного расхода жидкости, отводимого от

гидравлического цилиндра Ц в бак при подаче, настройка дросселя

(площадь проходного сечения аппарата) определяет скорость движения

штока цилиндра и связанного с ним рабочего органа станка вправо. При

быстром отводе, когда шток перемещается влево, масло подводиться к

цилиндру преимущественно через обратный клапан (КО) в большем

количестве, чем при рабочей подаче. Настройка дросселя ДР на скорость

быстрого отвода не влияет.

Четырехлинейный трехпозиционный гидравлический рапределитель

Р с электромагнитным управлением и соединением на бак напорной

линии и запертыми отводами при среднем положении Р (0) золотника

служит для изменения направления движения (реверса) штока цилиндра

Ц и связанного с ним рабочего органа станка, а так же его остановки и

одновременной разгрузки системы от давления в исходном положении.

1.4 .Описание работы привода.

Описание работы привода выполним с использованием уравнений

гидравлических цепей.

1.Исходное положение стоп (ИП):

Б – Ф1 - Н – Ф2 – Р(0) – Ф3 – Б.

2.Рабочая подача (РП):

Б – Ф1 – Н – Ф2 – Р(I) – 4 – Ц.

3.Реверс (РВ):

Б – Ф1 - Н – Ф2 – Р(0) – Ф3 – Б.

4.Быстрый отвод (БО):

Б – Ф1 – Н – Ф2 – Р(II) – ДР(КО) – Ц – Р(II) – Ф3 – Б.

5. Исходное положение стоп (ИП):

Б – Ф1 - Н – Ф2 – Р(0) – Ф3 – Б.

2.Типовой расчет привода.

2.1.Исходные данные для расчета гидропривода.

Полезная нагрузка на штоке цилиндра R = 23000 H,

Скорость рабочей подачи V = 0,05 м /c,

Скорость быстрого отвода V

max

= 0,15 м /c,

Диаметр поршня цилиндра D = 0,100 м,

Диаметр штока цилиндра d = 0,045 м,

Рабочая температура масла в баке T

= 40

2.2.Предварительный расчет.

Рабочая площадь F

\ поршня в бесштоковой полости цилиндра:

= π D

/ 4 (м

)

= 3,14 ∙ 0,01

/ 4 = 0,0079 м

Рабочая площадь F

поршня в штоковой полости цилиндра

= π (D

– d

) / 4 (м

)

= 3,14 ∙ (0,1

– 0,045

) / 4 = 0,0062 м

Давление р масла в рабочей полости гидравлического цилиндра,

необходимое для преодоления заданной полезной нагрузки без учета действия

сил сопротивления:

p = R/F

(Па).

p = 23000 / 0,0079 = 3000000 Па

Расход Q масла, необходимый для обеспечения скорости рабочей подачи

строгального станка без учета внутренних утечек в приводе:

Q = F

∙ V (м /с).

Q = 0,0079 ∙ 0,05 = 0,000395 (м

/с)

Максимальный расход Q

max

масла, необходимый для обеспечения быстрого

отвода рабочего органа строгального станка,

max

= F

∙ V

max

(м

/с)

max

= 0,0062 ∙ 0,15 = 0,00093 = 9,3 ∙ 10

-4

(м

/c)

Проверка.

Определяем полезную мощность привода:

N = p ∙ Q

max

= 3000000 ∙ 0,00093 = 2790 B

2.3.Выбор рабочей жидкости.

Определяем диапазон коэффициента вязкости масла. Для рабочего давления р =

3000000 Па , выбираем по таблице диапазон (20 … 40) ∙ 10

-6

. Для привода с

цилиндрами выбираем коэффициент вязкости 40 ∙ 10

-6

. Выбираем в качестве

рабочей жидкости масло марки ИГП – 38

= υ

∙ 65,67 / 36,78 = 40 ∙ 10

-6

∙ 65,67 / 36,78 = 0,000070 = 70 ∙ 10

-6

2.4.Расчет и выбор гидролиний.

Выбираем скорости течения жидкости на участках гидросистемы:

Всасывающая линия ( т.1 – т.2 на принципиальной схеме ) V

М1

= 1,5 м /с

Напорная линия ( т.3 – т.4 на принципиальной схеме ) V

М2

≤ 3,2 м /с

В сливной линии ( т.5 – т.6 на принципиальной схеме ) V

М3

= 2м /с

Определим внутренние диаметры трубопроводов.

Всасывающий трубопровод:

= 2 √Q

max

/(π V

М1

) = 2 √ 0,00093 / 3,14 ∙ 1,5 = 0,028 м

Напорный трубопровод:

= 2 √ 0,00093 / 3,14 ∙ 3,2 = 0,019 м

Сливной трубопровод:

= 2 √ 0,00093 / 3,14 ∙ 2 = 0,024 м

Расчетные значения округляем до ближайших стандартных величин:

= 0,025 м

Принимаем следующие длины участков:

Всасывающей l

= 0,5 м , напорной и сливной l

= l

= 3м.

2.5.Определить потери давления на участках проектированного привода.

Определяем действительную скорость масла:

Всасывающий участок - V

М1

= 4Q

max

/( π d

) = 1,896 ≈ 1,9 м /с

Напорный участок - V

М2

= 4Q

max

/( π d

) = 1,258 ≈ 1,3 м /с

Сливной участок - V

М3

= 4Q

max

/( π d

) = 0,8 м /с

Определяем режим движения жидкости в трубопроводах.

= 1,9 ∙ 0,025 / 70 ∙ 10

-6

= 678

= 1,3 ∙ 0,02 / 70 ∙ 10

-6

= 371

= 0,8 ∙ 0,025 / 70 ∙ 10

-6

= 285

Полученное значение меньше 2300, следовательно, режим движения жидкости

ламинарный.

Коэффициенты гидротрения:

= 64 / 678 = 0,09

= 64 / 371 = 0,17

= 64 / 285 = 0,22

Определяем потери давления по длине:

Во всасывающей линии:

∆p

= 0,09 ∙ 0,5 / 0,025 ∙ (1,9)

/ 2 ∙ 890 = 2883 Па

∆p

= 0,17 ∙ 3 / 0,02 ∙ (1,3)

/ 2 ∙ 890 = 18156 Па

∆p

= 0,22 ∙ 3 / 0,025 ∙ (0,8)

/ 2 ∙ 890 = 7518 Па

Определяем скорость масла в местном сопротивлении.

Определяем вид и количество местных сопротивлений (для арматуры).

ММ1

= 1,5 ∙ 1,9 = 2,85 м /с

ММ2

= 1,5 ∙ 1,3 = 1,95 м /с

ММ3

= 1,5 ∙ 0,8 = 2,85 м /с

Всасывающая линия: вход в трубу 1 штука, прямое концевое соединение

(штутцер) – 3 штуки.

Напорная линия: прямое концевое соединение (штутцер) – 6 штук, тройник –

1 штука, изгиб трубы на 90

– 2 штуки.

Сливная линия: прямое концевое соединение (штутцер) – 7 штук, изгиб

трубы на 90

- 4 штуки, тройник – 2 штуки.

В т.6 – выход из трубы = 2

Ищем суммарный коэффициент сопротивления на участках гидросистемы:

Всасывающий участок - ∑

= 0,5 + 3 ∙ 0,2 = 1,1

Напорный участок - ∑

= 6 ∙ 0,2 + 0,2 + 2 ∙ 0,2 = 1,8

Сливной участок - ∑

= 7 ∙ 0,2 + 4 ∙ 0,2 + 2 ∙ 0,2 + 2 = 4,6

Находим потери давления в местных сопротивлениях, в арматуре:

∑ ∆р

М1

= ∑

∙ ρ ∙ V

ММ1

/ 2 = 1,1 ∙ 890 ∙ (2,85)

/ 2 = 3976 Па

∑ ∆р

М2

= ∑

∙ ρ ∙ V

ММ2

/ 2 = 1,8 ∙ 890 ∙ (1,95)

/ 2 = 3045 Па

∑ ∆р

М3

= ∑

∙ ρ ∙ V

ММ3

/ 2 = 4,6 ∙ 890 ∙ (1,2)

/ 2 = 2948 Па

Потери давления в стационарных аппаратах:

Всасывающий участок

∑ ∆р

ном1

= 0,007 ∙ 10

Па

∑ ∆р

ном2

= 0,2 ∙ 10

+ 0,2 ∙ 10

= 0,4 ∙ 10

Па

∑ ∆р

ном3

= 0,5 ∙ 10

+ 0,2 ∙ 10

+ 0,1 ∙ 10

= 0,8 ∙ 10

Па

Определяем номинальный расход жидкости Q

ном

в проектируемом гидроприводе:

ном

= 10,52 ∙ 10

-4

Найдем потери давления в стандартных аппаратах:

∑ ∆р

А1

= 0,007 ∙ 10

(9,3 ∙ 10

-4

/10,52 ∙ 10

-4

)

= 0,005 ∙ 10

Па

∑ ∆р

А2

= 0,4 ∙ 10

(3,95 ∙ 10

-4

/10,52 ∙ 10

-4

)

= 0,05 ∙ 10

Па

∑ ∆р

А3

= 0,8 ∙ 10

(3,95 ∙ 10

-4

/10,52 ∙ 10

-4

)

= 0,11 ∙ 10

Па

Найдем суммарные потери давления на участках гидросистемы:

∑ ∆р

= ∆р

+ ( ∑ ∆р

М1

+ ∑ ∆р

А1

) = 2883 + ( 3976 + 5000 ) = 11859 Па

∑ ∆р

= ∆р

+ ( ∑ ∆р

М2

+ ∑ ∆р

А2

) = 18156 + ( 3045 + 60000 ) = 81201 Па

∑ ∆р

= ∆р

+ ( ∑ ∆р

М3

+ ∑ ∆р

А3

) = 7518 + ( 2948 + 110000 ) = 120466 Па

2.6.Найдем максимальное давление жидкости на выходе из насоса:

Т = 0,1 R

=( R + T + ∑ ∆р

∙ F

) / F

= (23000 + 2300+120466 ∙ 0,0062 )/ 0,0079 =

=3297074 Па ≈ 3300000 Па

Найдем давление на выходе из насоса:

= Р

+ ∑ ∆р

= 3300000 + 81201 = 3381201 Па

КЛ

= Р

∙ 1,2 = 4057441 ≈ 4100000 Па

2.7.Определим минимально необходимую производительность насоса: