Разработка гидросхемы горизонтально-ковочной машины

Разработка гидросхемы горизонтально-ковочной машины

Содержание

Введение

Задание

. Разработка принципиальной схемы гидропривода

. Расчет исполнительных механизмов

. Определение длины хода штоков гидроцилиндров

. Определение давления в гидросистеме

. Определение диаметров цилиндров

. Выбор рабочей жидкости

. Расчет диаметров условных проходов трубопроводов и управляющей аппаратуры

. Определение потерь давления при движении жидкости от насоса к исполнительным органам

Заключение

Литература

Введение

Гидравлический привод (гидропривод) - совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической <#"514879.files/image001.gif">

Рисунок 1 Схема работы горизонтально-ковочной машины

Горизонтально-ковочная машина работает следующим образом. Перед началом работы полуматрицы 1 и 2 разведены. Заготовка устанавливается между полуматрицами. Затем под действием гидроцилиндра 3 полуматрицы 1 и 2 сходятся, пережимая заготовку. После смыкания полуматриц под действием гидроцилиндра 5 в работу вступает пуансон 4, осаживая заготовку и придавая ей окончательную форму. Затем полуматрица 2 и пуансон 4 возвращаются в исходное положение. Гидроцилиндры 3 и 5 работают от одного насоса.

1. Разработка принципиальной схемы гидропривода

Рисунок 2 - Принципиальная схема гидропривода

Гидропривод работает следующим образом. При нагнетании давления от нерегулируемого насоса 1 масло поступает через гидрораспределитель 2 в верхнюю бесштоковую полость гидроцилиндра 3. После этого, давление повышается, и срабатывает клапан давления 4 (оснащенный манометром 9), после чего масло поступает в левую бесштоковую полость гидроцилиндра 5, в результате пуансон, осаживая заготовку, придает ей необходимую форму. Затем кулачок 6 нажимает на конечный выключатель 7, и срабатывает электромагнит распределителя 2, вследствие чего происходит смена потока жидкости, т. е. масло начинает течь в штоковые полости гидроцилиндров, которые производят обратный ход. Слив масла из гидроцилиндра 5 происходит за счет обратного клапана 8. Система также снабжена предохранительным переливным клапаном 10, который предохраняет ее от повышенного давления. По окончании обработки изделия происходит переключение распределителя 2, и цикл повторяется.

2. Расчет исполнительных механизмов

Усилие на штоке гидроцилиндра 3: Р₃ = 5·10⁴ Н;

Усилие на штоке гидроцилиндра 5: Р₃ = 10⁵ Н.

3. Определение длины хода штоков гидроцилиндров

Длина хода штока гидроцилиндра 3: L₃ = 0,5 м

Длина хода штока гидроцилиндра 5: L₃ = 0,6 м.

. Определение давления в гидросистеме

Наиболее экономичны в изготовлении цилиндры с диаметром от 40 до 120 мм. Тогда давление при заданных диаметрах цилиндра (max и min) определяется соотношением:

Для гидроцилиндра 3:

Для гидроцилиндра 5:

Давление, развиваемое насосом, должно быть в пределах:

Предварительно выбирается шестеренный насос с максимальным давлением насоса 14МПа.

. Определение диаметров цилиндров

Для гидроцилиндров двустороннего действия при подаче давления в бесштоковую полость диаметр цилиндра рассчитывается по соотношению:

где Р - усилие на штоке гидроцилиндра; р - давление в камерах гидроцилиндра, p = 0,8×p_н, p_н - номинальное давление насоса.

гидропривод ковочный шток цилиндр

р = 0,8×12,5·10⁶ = 10 МПа.

Из нормального ряда выбираем

. Выбор рабочей жидкости

Скорость движения жидкости по трубопроводу выбираем 5,5 м/с. При давлении в гидросистеме до 200 кГс/см2 кинематическая вязкость масла составляет 40÷60 сст. Выбираем масло индустриальное ИГП-49 ТУ 38-101413-97 с кинематической вязкостью 47÷51 сСт при температуре 50˚С.

Расход жидкости определяется по максимальному расходу жидкости в гидроцилиндрах:

где D - диаметр поршня, L - длина рабочего хода,  - время срабатывания. Расход жидкости для гидроцилиндра 3:

Расход жидкости для гидроцилиндра 5:

Расход для гидроцилиндра 5 шестеренный нерегулируемый насос БГ12-22М с номинальной подачей .

. Расчет диаметров условных проходов трубопроводов и управляющей аппаратуры

Диаметр условного прохода трубопровода

По нормальному ряду принимаем d_T = 10 мм.

Толщина стенки с учётом возможного отклонения диаметра и толщины стенки вычисляют по выражению

р - максимальное давление жидкости, кГ/см²;

d - наружный диаметр трубы, см;

m=0,3 - отклонение по диаметру трубопровода, мм;

[σ_р] - допустимое напряжение материала трубопровода при растяжении (по окружности), которое обычно выбирается равным 30…35% временного сопротивления материала трубопровода, т. е. [σ_p] = 0,32 × σ_p

n=0,9 - коэффициент, учитывающий отклонение по толщине стенки трубопровода.

Выбирается ближайшая большая по толщине стенки труба по ГОСТ 8734-75: 14×2.

По диаметру условного прохода и давлению определяются конкретные марки управляющей и предохранительной аппаратуры. Согласно схеме гидропривода, используются следующие виды гидроаппаратуры:

) гидрораспределитель 2 выбираем золотникового типа с электроуправлением, диаметром условного прохода 10 мм, исполнение 574Д, электромеханический, ток переменный, напряжение 220В, частота 50H. Согласно схеме (стр.129 [1]) выбирается гидрораспределитель: ВЕ10.574Д/ОФВ220-50H;

) клапан давления 4 выбираем исполнение Г54-3 с условным проходом 10 мм, давлением 0,3…14 МПа: БГ54-32М;

) обратный клапан 8 выбираем исполнение Г51-2 с условным проходом 10 мм, давлением 0,35…20 МПа: ПГ51-22;

) клапан давления 10 выбираем исполнение Г66-1 с условным проходом 10 мм, давлением 0,3…14 МПа, с резьбовым соединением без электрического управления обратного клапана: БГ66-12.

. Определение потерь давления при движении жидкости от насоса к исполнительным органам

Потери давления при движении жидкости от насоса до гидроцилиндра определяются соотношением

где  - местные потери,  - потери давления от трения при движении жидкости по трубопроводу.

Для определения потерь давления на трение определим режим течения жидкости по трубопроводу, а для этого рассчитаем число Рейнольдса:

Режим течения жидкости согласно определенному числу Ренольдса - ламинарный. Потери давления при ламинарном режиме течения жидкости определяются по формуле:

где L и d - длина и диаметр внутреннего сечения рассматриваемого трубопровода;

ρ - плотность жидкости, кг/м³;

Q - расход жидкости в трубопроводе, м³/с;

f - сечение трубопровода, м.

Далее определяются местные потери давления при движении жидкости через гидрораспределитель 2 по номограмме (стр. 109 [1])

Δp₂=0,05МПа.

Тогда потери давления при питании гидроцилиндра 3:

потери давления при питании гидроцилиндра 5:

Δp_м=0,26МПа - потери давления на трение при движении жидкости по трубопроводу;

Δp_тр=0,05МПа - местные потери давления при движении жидкости через гидрораспределитель 2;

Δp_кд = 0,15МПа - местные потери давления жидкости при движении ее через клапан давления 4 (с. 157 [1]).

Тогда

Таким образом, давление в гидроцилиндре 3 и 5 равно:

Давление гидроцилиндра больше, чем давление, принятое при расчете гидроцилиндра.

Заключение

В данной работе была разработана принципиальная схема гидропривода горизонтально-ковочной машины, выбраны и рассчитаны исполнительные механизмы, элементы гидропривода, а так же управляющие и предохранительные элементы.

После расчета давления с учётом потерь, получилось, что давление в цилиндрах больше чем начально-выбранное давление. Следовательно, схема разработана и рассчитана верно.

Литература

1.       Чиненова Т.П., Чиненов С.Г. Расчет гидроприводов: Учебное пособие.−Челябинск: ЮУрГУ,1997.

2.       Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник.−М.:Машиностроение,1982.

.        Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., "Машиностроение", 1972, 320 с.