Гидравлика, гидропневмопривод и гидропневматика станочного оборудования

Оглавление

Введение. 2

1.Расчет гидропривода 4

1.2.Разработка принципиальной схемы гидропривода. 4

2.Расчет гидродвигателя. 4

2.1.Расчет основных параметров гидромотора. 5

2.2.Выбор типа рабочей жидкости. 6

3. Подбор распределительной, вспомогательной 7

и регулирующей гидроаппаратуры. 7

4. Определение утечек жидкости и подачи насоса. 8

5.Расчет гидромагистралей 9

5.1 Определение потери давления в трубопроводе 10

6.Определение давления в насосе и его предварительный выбор. 12

Список используемой литературы 13

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

Введение.

Гидропривод – это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательным элементом гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую  вставку» между приводным электродвигателем и нагрузкой (машиной и механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ременная передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.). Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, - преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки(преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а так же регулирование, защита от перегрузок т. д.).

Приводным двигателем насоса могут быть электродвигатель, дизель и другие, поэтому иногда гидропривод называется соответственно электронасосный и т. д.

К основным преимуществам гидропривода относятся: возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки; простота в управлении и  автоматизации; простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машины от перегрузок; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена; большая передаваемая мощность на единицу массы привода; надежная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей.

К недостаткам  гидропривода относятся: утечки рабочей  жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления; нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты; более низкий КПД (по приведенным выше причинам), чем у сопоставимых механических передач; необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты проникновения в нее воздуха; пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости.

 При правильном выборе гидросхем и конструировании гидроузлов некоторые из перечисленных недостатков можно устранить или значительно уменьшить их влияние на работу машин. Тогда преимущества гидропривода перед обычными механическими передачами становятся столь существенными, что в большинстве случаев предпочтение отдается именно ему.

Сейчас трудно назвать область науки где бы не использовался гидропривод. Эффективность большие технические возможности делают его почти универсальным средством при механизации и автоматизации различных технологических процессов.

 Курсовая работа по гидроприводу предусматривает цель углубить и расширить познания студентов в области гидравлики, гидромашин и гидроприводов, научить их принимать правильные инженерные решения, обоснованные расчетами, а также помочь изучить соответствующую научно-техническую литературу, а также выработать навыки в составлении расчетно-пояснительной записки и подготовить студента к выполнению дипломного проекта с элементами гидроприводов. Для ее выполнения каждый студент получает индивидуальное задание, в котором указаны частота вращения и крутящий момент выходного звена, значение длины гидролиний, температурные условия работы и структурная схема гидропривода.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

При выполнении курсовой работы студенту необходимо самостоятельно решить следующие вопросы:

1. Обосновать способ регулирования скорости выходных звеньев гидропривода.
2. Разобрать принципиальную схему гидропривода.
3. Произвести расчет и подбор гидродвигателя.
4. Обосновать выбор типа рабочей жидкости.
5. Подобрать соответствующую гидроаппаратуру.
6. Определить утечки в элементах гидропривода
7. Определить потери давления в элементах гидропривода и требуемое давление насоса; произвести предварительный выбор насоса; уточнить принципиальную схему гидропривода.
8. Построить характеристики гидропривода и произвести окончательный выбор насоса.
9. Рассчитать КПД гидропривода.

10.Рассчитать тепловой режим гидропривода.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

1.Расчет гидропривода

1.1.Обоснование способа регулирования скорости рабочего звена гидропривода.

Определим выходную мощность при вращательном движении:

N=M_кр.·ω    кВт

где М_кр. – крутящий момент для преодоления полезной нагрузки на гидродвигателе, Н·м; ω – угловая скорость вращения вала гидродвигателя, рад/с

ω=

рад/с

где n – частота вращения выходного вала, с^-1

N=95·

=8451,2Вт

N= 8,45 кВт

Так как выходная мощность менее 10 кВт выбираем дроссельное регулирование.

1.2.Разработка принципиальной схемы гидропривода.

В зависимости  от места размещения дросселя различают  следующие системы с дроссельным регулированием:

 

1. Дроссель установлен на входе в гидродвигатель.
2. Дроссель установлен на выходе из гидродвигателя.
3. Дроссель установлен параллельно гидродвигателю.

 

Принимаю гидропривод с дросселем установленным на выходе. При такой установке дросселя тепло выделившееся при дросселировании потока рабочей жидкости, отводится в бак без нагрева гидродвигателя, в результате гидродвигатель работает в более выгодном режиме. Недостатком такого включения является нестабильность скорости при изменении нагрузки, поэтому в основных гидроприводах машин применяют специальные гидроаппараты – регуляторы потока, обеспечивающие стабильность установленной скорости не зависимо от колебаний нагрузки.

Принципиальная схема гидропривода показана на рисунке 1

 

1 Насос                                                   7 Сливная гидромагистраль

2 Дроссель                                             8 Гидробак

3 Золотниковый распределитель

4 Силовой цилиндр

5 Предохранительный клапан

6 Напорная гидромагистраль

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

2.Расчет гидродвигателя.

Гидравлические  двигатели служат для преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию движения выходных звеньев  гидропривода. По характеру движения выходных звеньев гидродвигатели делятся на поступательные (гидроцилиндры), вращательные (гидромоторы) и поворотные.

2.1.Расчет основных параметров гидромотора.

Гидромотор – объемный гидродвигатель с вращательным движением рабочего звена.

В соответствии с имеющимися данными выбираю  гидродвигатель типа: Г15-25 (табл.18.4, стр298[3])

Основные параметры гидромотора:

М_кр.ном =100Н·м;

n_ном = 1000об/мин;

Q_ном = 2,4 литр/с=144 литр/мин;

Р_ном = 5 МПА;

η_общ = 0,85;

 

Определим рабочий  объём гидромотора по выбранным характеристикам гидромотора.

q_г=

, МПа

где – 0,95÷0,99

q_г=

Определим расход  соответствующий  угловой скорости вращения выходного  звена.

 

Q=

  м³/с

Где q – рабочий объем гидродвигателя, м³

       η_об = 0.95

       n – частота вращения вала, рад/с

Q=

л/с

 

Определим перепад давлений в гидромоторе, соответствующий заданному значению крутящего момента.

Δp_г=

, МПа

где q – рабочий объем гидродвигателя, м³,

 М_кр – крутящий момент Н·м

 η_мех = 0,9÷0,95

Δp_г=

Па

 

2.2.Выбор типа рабочей жидкости.

Выбор типа рабочей жидкости осуществляем в  зависимости от рабочего давления. Так как давление на входе 5 МПа следовательно рекомендуется применять рабочую жидкость с величиной кинематической вязкости ν = (0,2 – 0,3)·10^-4 м²/с, (стр.15,[1]).

Принимаю рабочую жидкость марки Индустриальное 20 (ГОСТ 1707-51)

Характеристика  рабочей жидкости :

Плотность                                                                   890 кг/м^3;

Коэффициент вязкости при температуре 50˚С       29,3 сСт;

Пределы рабочих температур:                                0 – 90˚С;

Температурное застывания                                      -20˚С;

Температура вспышки                                              +170 С;

Определим кинематическую вязкость для  заданной температуры. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

;

где t = 60˚С – заданная температура эксплуатации рабочей жидкости.

 n = 2,13 – показатель степени, изменяющейся в зависимости от значения ν₆₀ (табл.1.9, стр.15, [3])

 ν₅₀ = 29,3 сСт – кинематический коэффициент вязкости при температуре 50˚С

ν=

сСт

Принимаем ν=20 сСт

Выбранный тип  рабочей жидкости удовлетворяет  условиям работы гидромотора.

7

7

 

3. Подбор распределительной, вспомогательной

и регулирующей гидроаппаратуры.

1. К распределительной  гидроаппаратуре относятся золотниковые гидрораспределители. Выбор осуществляю в зависимости от технических характеристик гидродвигателя.

Принимаю  золотниковый гидрораспределитель типа: 25 МН (табл.18.11, стр.316,[3])

Номинальный расход, л/с                                  1,7

Утечки  через зазоры, л/с                                    0,007

Потери  давления при номинальном

расходе, МПа                                                      Не более 0,4

Время срабатывания, с                                       0,3 – 3

Тяговое усилие магнита, Н                                Не более 12

2. К регулирующей гидроаппаратуре относят напорные, редукционные, обратные гидроклапаны, дроссели, делители потока.Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

   8

 

Принимаю  обратный гидроклапан типа: Г51 – 25 (табл.18.9, стр.311,[3])

Номинальный расход, л/с                                 2,4

Потери давления при

номинальном расходе, МПа                              Не более 0,2

Утечка масла через клапан, л/с                         До 0,00013

3. К вспомогательной аппаратуре относят гидробаки, теплообменники, фильтры и т.д.

Принимаю  пластинчатый фильтр типа: 0,05С42-13 (табл.18.12,стр.324[3])

Наименьший  размер задерживаемых частиц, мм                0.08

Пропускная  способность, л/с                                                8

Номер сетки  фильтрующего элемента                                  0,04

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

4. Определение утечек жидкости и подачи насоса.

Определим утечки жидкости в гидроприводе через  удельную утечку , отнесенную к давлению 0.1 МПа

где

- удельная утечки, м³ табл.1.6,стр18[1])

 м³/с

Определим величину подачи насоса в соответствии с данной схемой включения гидропривода. Схема включения гидропривода последовательная.

где м³/с

м³/с

м³/с

 

5.Расчет гидромагистралей