Расчёт и проектирование гидропривода

Расчёт и проектирование гидропривода

Московский Государственный Открытый университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

Предмет: Гидравлика

Тема: Расчёт и проектирование гидропривода

Москва 2010 г.

Задание на курсовую работу

Спроектировать гидропривод шлифовального станка, работающего по следующему упрощенному циклу:

исходное положение (ИП) "стоп" зажим заготовки (33) -* рабочая подача (РП)-» разжим детали (РД).

Гидроцилиндр 1 (Ц1) осуществляет зажим и разжим детали, гидроцилиндр 2 (Ц2) - возвратно - поступательное движение стола станка, гидромотор (М) - вращение шлифовального круга.

На циклограмме (рис.1) работы гидропривода наклонные участки означают движение выходного звена двигателя, горизонтальные - его остановки. Римскими цифрами указаны номера переходов, т, - текущее время работы гидросистемы, т_ц - полное время цикла.

Рис. 1 Циклограмма работы гидропривода

Максимальное перемещение штока цилиндра зажима установки , а для цилиндра подачи S". Рабочие усилия на их штоках соответственно равны Р₃ и Р. Полезный момент на валу гидромотора равен М. Скорость движения штока гидроцилиндра подачи  скорость вращения вала гидромотора n. Длина всасывающего трубопровода , напорных участков трубопроводов ,, ,  (см. схему установки).

На участке  трубопровод имеет три резких поворота колена (на 90°), на участках , ,  по два поворота с d/R=0,8 и углом =110°. Длины участков напорных и сливных линий принять одинаковых.

При выполнении курсовой работы необходимо:

1)   Выбрать рабочее давление в системе;

2)   Выбрать гидромотор и определить размеры гидроцилиндра;

3)   Рассчитать расходы в магистралях с учетом утечек жидкости;

4)   Подобрать гидроаппаратуру;

5)   В соответствии с минимальным давлением в системе выбрать кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, по величине которого следует определить тип минерального масла;

7)   Рассчитать гидравлические потери давления в трубопроводах и гидроаппаратуре;

8)   Определить необходимое давление насоса с учетом гидравлических потерь давления в гидродвигателях, гидроаппаратуре и трубопроводах;

9)   По давлению и наибольшему расходу в системе подобрать насос или насосы;

10) Определить КПД привода;

11) Определить толщину стенок трубопровода с учетом коэффициента безопасности, а также толщину стенки трубопровода на первом участке с учетом гидравлического удара;

12) Ориентировочно вычислить вместимость бака для рабочей жидкости;

) Описать правила техники безопасности.

Дано:

Длина штока цилиндра 1 S₃ = 0,1 м,

Длина штока цилиндра 2 S = 0,65 м,

Усилие на штоке гидроцилиндра зажима заготовки (Ц1) р₃=16 кН,

Цилиндра подачи (Ц2) Р = 40 кН.

Скорость штока гидроцилиндра 2 V = 0,03 м/с,

Момент на валу гидромотора М = 12 Нм,

Число оборотов на валу гидромотора n = 960 1/мин.

Циклограмма работы гидропривода см. рис.1.

Время цикла _ц = 135 с.

Распределяется по переходам следующим образом:

₁ = 4,5 с; ₂ = 5.5 c; ₃ = 125 с;

Длины напорных и сливных гидролиний равны.

Введение

Гидропривод нашел широкое применение в металлорежущих станках с 20-х годов прошлого века. Такое широкое применение объясняется рядом преимуществ по сравнению с механическими и электрическими приводами (большее быстродействие, возможность бесступенчатого регулирования в широких пределах, относительная простота решения задачи торможения исполнительного органа и защиты системы от перегрузок и т.д.).

В некоторых современных станках с высокой степенью автоматизации цикла работы требуется обеспечить несколько десятков различных движений. Гидропривод позволяет осуществить это, используя один-два насоса и множество разнотипных гидродвигателей. Гидропривод позволяет обеспечить жесткость характеристик и, следовательно, точность изготовления деталей.

К недостаткам гидропривода, ограничивающее использование относятся: меньший по сравнению с электрическими и механическими приводами КПД, который к тому же снижается в процессе регулирования гидропривода, а также по мере выработки его ресурса; условия эксплуатации гидропривода (нагрев жидкости за счет гидравлических сопротивлений) влияют на его характеристики; чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость достаточно высокой культуры обслуживания; относительно высокая стоимость элементов гидропривода.

Наиболее эффективно применение гидроприводов в станках с возвратно-поступательным движением. Так гидроцилиндры применяют в приводах главного движения и подачи протяжных, строгальных, долбежных, шлифовальных, хонинговальных, агрегатных и других станков, а также в многочисленных вспомогательных устройствах.

Гидроприводы вращательного движения (в качестве гидродвигателя применяется гидромотор) используются для вращения револьверных головок, делительных столов, инструментальных магазинов, ходовых винтов.

Для получения возвратно-поворотных движений рабочих органов станков необходимых для управления, деления, поворота, фиксации, крепления и других операций, нашли применение однополостные поворотные гидродвигатели.

Цель работы

Курсовая работа по дисциплине «Гидравлика» выполняется с целью закрепления и углубления теоретических знаний и практических навыков расчетов и проектирования гидропривода.

Выполнение курсовой работы позволяет приобрести опыт при решении конкретных расчетно-конструкторских задач, возникающих при проектировании гидроприводов.

Задача курсовой работы заключается в разработке, расчете и определении основных силовых, энергетических и конструктивных параметров гидравлического привода.

Требования, предъявляемые к гидроприводу станков

1. Обеспечение широкого диапазона скоростей механизмов подач.

2. Обеспечение надежности и плавности медленных перемещений.

3. Регламентация усилий на рабочих органах механизмов зажимов, а также механизмов подач непрочного инструмента.

4. Обеспечение устойчивости приводов при возмущающих воздействий сил резания.

5. Обеспечение сложных автоматизированных циклов с возможностью регулирования и контроля по времени, пути, усилию.

6. Обеспечение возможностей простого обнаружения причин отказов или создание автоматической системы обнаружения отказов.

7. Оформление комплексов аппаратуры управления гидроприводом в виде гидропанелей, модулей, пригодных для группы станков; использование существующих гидропанелей.

Условные обозначения

g - рабочий объем гидромашины;

n - частота вращения;

Q - подача(расход) жидкости;

Р - усилие на штоке;

р - давление;- мощность на валу;

N_пол - полезная мощность;

з - полный КПД;

- объемный КПД;

з _м - гидромеханический КПД;

g - утечки;

М - эффективный момент на валу гидромотора;

ϑ - кинематический коэффициент вязкости;

m - отношение диаметра штока к диаметру поршня в гидроцилиндре.

Индексы:

ном - номинальный;

max - максимальный;

min - минимальный

Рис 3. Схема гидромотора