Расчетно-графическая работа по «Гидроприводам и гидропневмоавтоматике»

Министерство общего и профессионального образования  РФ

Новосибирский Государственный Технический  Университет

 

 

 

Кафедра АППМ

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая  работа

по дисциплине

«Гидропривод и гидропневмоавтоматика»

 

 

 

 

 

Факультет: МТ

Группа: ТМ-001

Выполнил: Лихачев А. П,

Преподаватель: Ермолов В. И.

 

 

 

 

                                                      

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012 г.

1. Введение и исходные  данные.

Гидропривод – совокупность устройств (в число которых входит один или  несколько объемных гидродвигателей), предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости, подводимой под давлением. В качестве рабочей жидкости чаще всего применяют минеральное масло.

Применение гидроприводов в  станкостроении позволяет упростить кинематику станков, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень автоматизации.

Наиболее эффективно применение гидропривода в станках с возвратно-поступательным движением рабочего органа, высокоавтоматизированных многоцелевых станках, агрегатных станках и автоматических линиях гибких производственных систем.

Преимущества:

• возможность получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей;
• широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости (при условии хорошей плавности движения);
• возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов;
• защита системы от перегрузки;
• точный контроль действующих усилий;
• компактные гидродвигатели легко встроить в станочные механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой, имеющей один или два насоса;

• достаточно высокий КПД;

 

 

 

 

• повышенная жесткость  и долговечность.

Недостатки:

• потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие  разогрев рабочей жидкости;
• наружные утечки приводят к повышенному расходу масла, загрязнению системы и рабочего места;
• узлы гидропривода весьма трудоемки в изготовлении;
• в связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движения гидродвигателей.

При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму.

В данной работе необходимо произвести проектировку и расчет гидропривода машины с автоматическим циклом движения исполнительного органа.

Исходные данные для расчета  включают в себя временную циклограмму возвратно-поступательного движения исполнительного органа (рис.1) и числовые данные для расчета (табл.1).

                                                                                

 

 

 

 

Таблица 1

№ п/п	Исходные данные	Числовое значение
1	Диапазон скоростей рабочего хода Vp мм/с	0,8 … 25
2	Скорость холостого хода, Vхх, м/с	0,15
3	Приведенная средняя нагрузка рабочего хода, R, кН	25
4	Общая длина перемещения рабочего органа, L, мм	630
5	Тип гидродвигателя	ГЦ
6	Вид дроссельного регулирования	На выходе

 

2. Разработка принципиальной  схемы гидропривода.

Основой конструирования принципиальной схемы  является заданный вариант циклограммы автоматического возвратно-поступательного движения исполнительного органа машины.

2.1. Выбор исполнительного  гидродвигателя.

В данном варианте следует применить  гидроцилиндр с торможением в конце хода ГЦ П2-90×40×630  ОСТ2 Г21-1-73. с [2]. Стр. 74

2.2. Выбор способа получения различных   скоростей  гидродвигателя.

В данном случае получение заданного диапазона скоростей происходит с помощью дроссельного регулирования «на выходе».

Торможение будет осуществляться с помощью дросселя, предусмотренного на гидроцилиндре.

Быстрые подачи в прямом и обратном направлении (БВ, БН)  реализованы  с помощью двухпоточного насоса.

Реверс осуществляется распределителем.

 

 

 

2.3. Выбор способа предохранения  и разгрузки гидросистемы.

Предохранение системы от перегрузки происходит через 

предохранительные клапаны.

При прорабатывании способа разгрузки гидросистемы необходимо учитывать два критерия:

а) полная разгрузка насоса при  остановке гидродвигателя   в  аварийных  и  наладочных режимах, а также при автоматических остановках цикла;

б) разгрузка   насоса  большей производительности   во   время   рабочего  хода будет применен сдвоенный насос.

В данной ситуации, при применении сдвоенного насоса, целесообразно применить гидропанель  – устройство, содержащее в одном  корпусе направляющую и регулирующую аппаратуру.

 

2.4. Выбор способа  фильтрации рабочей жидкости.

Фильтры предназначены для поддержания в процессе эксплуатации необходимой чистоты масла в целях обеспечения надежности и долговечности работы гидропривода.

Воспользуемся следующим способом фильтрации: на всасывающей линии установим фильтр грубой очистки, а на сливной тонкой.

 

2.5. Разработка принципиальной схемы.

Выполняем чертеж общей гидравлической схемы обеспечения  заданного цикла движения в соответствии с ГОСТ 2.704-76, 2.781-68, 2.782-68.

На чертеже  приняты следующие обозначения:

Ф – фильтр;

Н – насос;

Р – распределитель;

ГЦ – гидроцилиндр;

РП – регулятор  потока;

Б – бак;

Д – дроссель.

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание схемы гидропривода (рис. 2):

 

[ИП] Распределитель Р1 установлен в среднее положение, и вся производительность от двух насосов идет на слив, распределители Р2 и Р3 находятся в левом начальном положении (напряжение не подается, происходит разгрузка системы).

[БВ]  Распределитель Р1 переключается в  левое  положение   Р2  –  в правом положении, Р3 – в левом положении (напряжение не подается) производи -тельность от обоих насосов идет на гидроцилиндр.

[РП 1] Распределитель Р2 переключается в правое положение, Р1 в левом положении, Р3 в левом положении (напряжение не подается).

[РП 2] Распределитель Р2 находится в  левом положении, Р1 в левом положении, Р3 переходит в правое положение.

[БН] Распределитель Р1 переключается в правое  положение,  Р2 – в правом положении и Р3 – в левом положении.

[Т] Торможение производится через тормозной дроссель, предусмотренный на гидроцилиндре.

 

 

Рис.2 Схема  гидропривода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет основных  рабочих параметров.       

 

3.1. Выбор рабочего  давления.

 Выбранный гидроцилиндр ГЦ П2-90×40×630, имеет следующие характеристики:

• давление:

• номинальное – 6,3 МПа;
• холостого хода – 0,3 МПа;

• номинальный расход 50 л/мин;

 

Рассчитаем потери давления на гидроцилиндре при рабочей подаче:                            

Тогда потери давления на холостом ходу:

 

3.2. Расчет расходов  и выбор рабочей жидкости.

Вычисляем расходы нагнетательной и сливной магистралей системы  для

всего диапазона рабочих скоростей и скорости холостого хода:

Так как отличие  максимального и минимального расходов более чем в 3 раза, то с целью повышения КПД системы в приводе применяем сдвоенный насос. При этом один из насосов должен иметь производительность, превышающую расход максимальной рабочей подачи в нагнетательной линии на  10…30 %, а суммарная производительность двух насосов должна как

 

 

можно меньше отличаться от расхода холостого хода.

 

 

Выбираем двухпоточный  насос типа 12Г12-24AМ с подачей  комплекта, расположенного со стороны:

• вала – 50 л/мин;
• крышки – 12 л/мин.

Параметры:

• номинальное давление на выходе из насоса – 6,3 МПа;

• полный КПД при номинальном режиме работы, не менее 0,8.

Выберем рабочую жидкость. В гидроприводах  машин, предназначенных для работы в стабильных темперных условиях обычно применяют рабочие жидкости минерального происхождения с диапазоном вязкости при температуре 50°С примерно 10 – 40 сСт.

 

Возьмем индустриальное масло ИГП – 38, ТУ 38 101413-78:

• с вязкостью – (35 – 40) сСт;
• индекс вязкости – 90 л/мин;
• кислотное число не более – 0,6 – 1 мг.

 

4. Подбор гидравлической  аппаратуры.

 

4.1. Фильтры.

Приемные (всасывающие) фильтры обеспечивают, прежде всего, защиту насоса от сравнительно крупных частиц, попадающих в бак извне или появляющихся в системе в процессе ее работы. с[2] стр. 287

Выбираем  фильтр ФВСМ 32-80 со следующими параметрами:

• номинальная тонкость фильтрации – 80 мкм;
• номинальная пропускная способность – 63л/мин;
• номинальный перепад давления – 0,007±0,001 МПа;

 

 

 

• условный проход D_y – 32 мм;
• тип фильтроэлемента – сетчатый очищаемый.

Фильтры сливных  линий надежно защищают от засорения  элементы

   гидросистемы, расположенные непосредственно перед ними.

 

Выбираем  фильтр со следующими параметрами:

• номинальная тонкость фильтрации – 40 мкм;
• номинальная пропускная способность –100 л/мин;
• номинальный перепад давления – 0,1 МПа;
• максимальный перепад давления – 0,38 МПа;
• условный проход D_y – 32 мм.

 

4.3. Распределители.

Распределители  относятся к направляющей аппаратуре. Они изменяют направление потока масла путем полного открытия или полного закрытия рабочего проходного сечения.

Выбираем:

трехпозиционный  распределитель типа ПГ73-2-4,  выполненный по схеме 64  и имеющий следующие параметры:

 

 

• диаметр условного прохода – 20 мм;
• расход масла номинальный – 80 л/мин;
• потери давления  по графику 0,18 МПа на ХХ и 0,02МПа на РХ

 

 

 

 

 

двухпозиционный  распределитель типа  Р102 ЕЛ 573 А220-50, выполненный по схеме 573  и имеющий следующие параметры: 

• диаметр условного прохода – 10 мм;
• расход масла номинальный – 40 л/мин;
• расход масла максимальный – 75 л/мин;
• потери давления  по графику 1,3 МПа на ХХ и 0,1МПа на РХ

4.4. Регулятор потока.

Регулятор потока применяем, чтобы  обеспечить независимость скорости гидроцилиндра от нагрузки на нем.

Выбираем регулятор потока типа МПГ55-24 со следующими параметрами:

 

• диаметр условного прохода – 20 мм;

• расход масла:

максимальный  – 80 л/мин;

минимальный – 0,12 л/мин.

• рабочие давление номинальное – 20 МПа

 

перепад давлений в дросселе – 0,2 МПа.

(c[2] стр. 186)

4.5. Вспомогательная аппаратура.

Диаметр трубопроводов: напорных – 20 мм, сливных – 20мм.

Диаметр рукавов: на входе – 20 мм, на выходе – 20 мм.

Диаметры  тройников, поворотов – 20 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  6. Вывод.

 

В проведенной работе были изучены типы и принципы действия объемных гидроприводов и основы их проектировочных расчетов.

По заданным техническим  требованиям была составлена принципиальная схема управления, выбран гидродвигатель, аппаратура управления и источник энергии. Из статического расчета гидропривода выяснилось: КПД холостого хода меньше, чем КПД максимальной рабочей подачи.