Выбор и расчет гидросхемы

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

Южно-Уральский государственный  университет

Филиал ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) в г.Усть-Катаве

Кафедра «Социально-экономических  и естественных наук»

 

 

 

 

Курсовая работа

по курсу «Гидравлики»

Тема: «Выбор и расчет гидросхемы»

220301.2013.062.000 ПЗ

 

Руководитель

И.В.Мартынова

 «___»__________2013г.

                            

Разработал

студент группы УК-411

Д.Р. Тарханов

 «___»__________2013г.

Работа защищена

с оценкой

____________________

 «___»__________2013г.

 

 

 

г. Усть-Катав

2013г.

Введение

 

Гидропривод - это совокупность устройств, предназначенных для  приведения в движение машин и  механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

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 также регулирование, защита от перегрузок и др.).

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

К основным преимуществам  гидропривода относятся: возможность  универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя  в соответствии с требованиями нагрузки; простота управления и автоматизации; простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов  машин 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  от проникновения в нее воздуха;  пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости.

При правильном выборе гидросхем и конструировании гидроузлов некоторые из перечисленных недостатков гидропривода 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 техники, где бы ни использовался  гидропривод. Эффективность, большие  технические возможности делают его почти универсальным средством  при механизации и автоматизации  различных технологических процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Описание принципа работы установки

Рисунок 1 –Схема установки  для клеймения деталей 

Установка для клеймения деталей изображенная на рис.1 состоит из подвижного ползуна 1, на котором крепится заготовка 2. Ползун 1 приводится в движение гидроцилиндром 3. На жесткой раме 4 крепится гидроцилиндр 5, на штоке которого установлен цилиндрический клеймодержатель 6 с возможностью вращения вокруг своей оси.

Установка работает следующим  образом. На цилиндрическую часть клеймодержателя 6 закрепляется набор клейм. На ползун 1 крепится заготовка 2, на которую необходимо нанести обозначение. Затем посредствам гидроцилиндра 5 клемма с клеймодержателем прижимается к заготовки 2. Затем срабатывает гидроцилиндр 3, перемещающий ползун 1 с заготовкой 2. В результате движения клейм на поверхности заготовки при её перемещении клеймодержатель поворачивается, вдавливая клеймы с обозначением в заготовку. Гидроцилиндры работают от одного насоса.

 

2. Разработка принципиальной  схемы гидропривода

Гидравлическая схема  привода установки для клеймения  деталей

рис.2 [2, стр. 154].

 Схема состоит из:

1 гидроцилиндр

2 гидроцилиндр

3  трехпозиционный гидрораспределитель (гидроцилиндра)

4 предохранительный клапан

5 гидронасос не регулируемый, не реверсивный

6 гидробак

7 фильтр

8 регулируемый дроссель

 

Рисунок 2 - Гидравлическая схема действия установки для клеймения деталей

Принцип работы гидропривода согласно указанной схеме заключается  в следующем. Из бака рабочая жидкость (масло) забирается насосом и очищаясь фильтром подается к двум гидрораспределителям. В нейтральном положении золотника гидрораспределителя при работающем насосе на участке трубопровода между насосом и распределителем начинает

 

 

 

увеличиваться давление, при  этом срабатывает предохранительный  клапан и 

жидкость сливается обратно  в бак. При смене позиции нижнего  золотника, открываются проходные  сечения в гидрораспределителе, и жидкость начинает поступать в поршневую полость правого гидроцилиндра. Из полости гидроцилиндра масло по гидролинии слива проходит через гидрораспределитель, проходит через регулирующий дроссель и на слив в бак. При перемещении поршня гидроцилиндра в крайнее положение начинает увеличиваться давление, при этом срабатывает предохранительный клапан и жидкость сливается обратно в бак проходя через регулирующий дроссель. По аналогичной схеме работает правый гидроцилиндр и верхний гидрораспределитель.  Работа верхнего гидрораспределителя возможна лишь при нейтральном положении золотника нижнего гидрораспределителя.

Скорость перемещения  поршня гидроцилиндра  регулируется дросселем. Реверсирование движения гидроцилиндра  осуществляется путем переключения позиций гидрораспределителя. При аварийной остановке гидромотора (например, непреодолимое усилие) давление в системе возрастает, вызывая тем самым открытие предохранительного клапана.

 

3. Расчет исполнительных  механизмов

 

Предварительный выбор насоса [7, стр. 26]:

; МПа                                            (1)

; МПа                                            (2)

Усилие на штоке для  гидроцилиндра 3(рис.1):

P₃=1000 Н

Усилие на штоке для  гидроцилиндра 5(рис.1):

P₅=100 Н

Определение длины хода штоков гидроцилиндров:

Длина хода штока гидоцилиндра определяется из условия максимального перемещения и равняется:

L₃=0,2 м

L₅=0,03 м

4. Определения давления  в гидросистеме

 

Наиболее экономичны в  изготовлении цилиндры с диаметром  от 40 до 120 мм. Тогда давление при  заданных диаметрах цилиндра определяется соотношением [7, стр. 27]:

                                              (3)

Тогда получаем выражение:

Для гидроцилиндра 3 согласно уравнения (3):

 

Для гидроцилиндра 5 согласно уравнения (3):

Давление, развиваемое насосом  должно лежать в пределах:

                                             (4)

                                             (5)

     

Предварительно выбираем насос лопастной с давлением 3,2 МПа.

Определение диаметров цилиндров:

 

                                                  (6)

где р=0,8р_Н,                                                                                                            (7)

       р_Н – номинальное давление насоса;

р=0,8∙3,2∙10⁶=2,6∙10⁶МПа

Принимаем стандартный диаметр  цилиндров D₃ = 32 мм

Принимаем стандартный диаметр  цилиндров D₅ = 32 мм

 

5. Выбор элементов гидропривода

 

Скорость движения жидкости по трубопроводу принимаем равной:

U=3 м/с

5.1 Выбор марки минерального масла

В гидроприводах различных  машин в зависимости от их назначения, условий эксплуатации и степени  надежности находят применение различные  жидкости, в большей или меньшей  степени соответствующие предъявляемым  к ним требованиям. Основным критерием, определяющим возможность применения той или иной жидкости в качестве рабочей, является соответствие вязкости, давления и температуры эксплуатации гидропривода.

Следует выбирать сорт масла  с оптимальной вязкостью. При  завышении вязкости увеличиваются  потери давления, причем рассеивающая энергия переходит в тепловую и увеличивает нагрев системы. Если же вязкость недостаточна, увеличиваются утечки и перетеки из полостей повышенного давления в полости пониженного давления (ухудшается объемный КПД гидропередачи), усложняется уплотнение стыков и подвижных элементов.

Выбираем масло индустриальное 30 ГОСТ 1707-51, технические данные которого приведены в таблице 1 [3, стр. 54].

Таблица 1 – Технические  данные масла 

Параметры	Единица измерения	Значение
Вязкость кинематическая	м2/сек	17·10-6 – 23·10-6
Условная вязкость в градусах	ВУ	3.81 – 4.59
Температура	С	500
Кислотное число в 1 мг КОН  на 1 г. масла		(не более)  0,02
Зольность в	%	(не более)    0,007
Температура вспышки	С	(не ниже)   1800
Температура застывания	С	(не выше)   - 150
Плотность	кг/м3	886 - 915

 

В качестве заменителя можно использовать масло индустриальное 20 ГОСТ 1707-51.

 

5.2 Определение расхода  рабочей жидкости

Расход рабочей жидкости гидроцилиндра 3 [7, стр. 28]:

                                             (8)

Расход рабочей жидкости гидроцилиндра 5:

                                             (9)

5.3 Выбор типа и марки  насоса

Выбираем лопастной насос Г12 -32М [6, стр. 75] (рис 3.).

Лопастные насосы типа Г12 –  32М предназначены для нагнетания чистого минерального масла при температуре 10 – 50^о и давлении до 3,2 Мн/м² в системы металлорежущих станков и прессов.

В чугунном корпусе 5 (рис 4.) и крышке 3 смонтировано закалённое кольцо – статор 4, имеющее в нутрии профилированную поверхность, по которой скользят 12 лопаток. Лопатки свободно перемещаются в пазах ротора 6.  Ротор 6 насажен на шлицы вала 8, свободно вращающегося в шариковых подшипниках. К торцам кольца – статора 4 прижаты диски – плоский 12 и с шейкой 11. Плоский диск и диск с шейкой плавающего типа.  Начале работы диск с шейкой прижимается к статоры тремя пружинами 10, а в процессе работы давлением масла. В плоском диске имеются два окна 1 для всасывания масла, а в диске с шейкой два окна 14 для нагнетания масла.

При вращении ротора 6 лопатки 13 под действием центробежной силы и давления масла, подведённого под  лопатки, всегда прижаты к внутренней поверхности статора 4. Каждая лопатка  перемещается в пазах ротора 6 в  радиальном направлении в соответствии с профилем кривой на статоре 4, причём каждая из камер образована двумя  соседними лопатками, внутренней поверхностью статора и ротором, во время соединения с окнами всасывания 1 увеличивает  свой объём и заполняется маслом через окна всасывания 1, а вовремя  соединения с окнами нагнетания 14 уменьшает  свой объём вытесняя масло через окно нагнетания.   

 

  Рисунок 3- Лопастные насосы типа Г12 – 32М

В таблице 2 приведены технические  характеристики лопастного насоса Г12 – 32М.

Таблица 2 - Технические характеристики лопастного насоса Г12 – 32М

Производительность при  давлении     6.3 Мн/м2 и 960 об/мин	21,1 л/мин=3,5·10-4 м3/сек
Номинальное рабочее давление	3,2 Мн/м2
Приводная мощность при давлении     6.3Мн/м2 и 960 об/мин	2,8 кВт
Объёмный КПД при давлении         6.3 Мн/м2 и 960 об/мин	0,88
Высота всасывания	0,5 м
Рабочий объём	25 см3