Проектирование гидропривода станка для резки арматуры

gpp_kursacffinalinal.docx

Министерство образования и науки РФ
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Автомобильно-дорожный факультет
Кафедра наземных транспортно-технологических машин
«Проектирование гидропривода станка для резки
Чмиль Владимир Павлович
Исходные данные . . . . .3
Состав и работа гидравлической схемы станка .5
Усилие резания и скорость штока . . 6
Выбор насоса и его характеристика . .. . 7
Расчёт гидроцилиндров .. 9
Диаметры трубопроводов и скорость жидкости в них 11
Выбор элементов гидравлической системы 13
Тепловой расчет гидропривода . 14
Прочностные расчёты .. . .. 20
Перечень элементов .21
Список использованной литературы .. .. 23
Максимальный диаметр разрезаемой арматуры
Марка материала арматуры
Производительность (число рабочих ходов в минуту)
Рабочее давление в гидросистеме
всасывающего участка;
нагнетательного участка;
Цель курсового проекта: Проектирование станка для резки арматуры. Для этого понадобится: Найти усилия резания скорость штока диаметров трубопровода и скорости жидкости в них расчет гидролиний потребляемая мощность выбор насоса коэффициент полезного действие тепловой расчет гидровривода и прочностной расчет.
Станок для резки арматуры служит с целью резки арматуры на составные части.
Главные преимущества:
- высокая производительность и надёжность деталей
- простота в управлении
-высокая точность резки
- высокий показатель безопасной работы.
В качестве основного недостатка станков данного типа часто называют необходимость обеспечения электропитанием.
СОСТАВ И РАБОТА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СТАНКА
Станок для резки арматуры СМЖ-133А содержит эксцентриковый поршневой насос вентиль гидробак четырехлинейный трехпозиционный распределитель с электромагнитным управлением гидроцилиндр клапан давления фильтр клапан предохранительный.
При открытом вентиле ВН насос Н подает рабочую жидкость из гидробака Б на вход распределителя Р. При нейтральной позиции его золотника рабочая жидкость уходит на слив в гидробак Б через клапан давления КД с предварительной очисткой в фильтре Ф.
При включенной левой позиции распределителя рабочая жидкость от насоса поступает в поршневую полость цилиндра Ц производя рабочий ход ножа. Из уменьшающейся штоковой полости рабочая жидкость вытесняется на слив по ранее названной гидролинии.
При включенной правой позиции распределителя рабочая жидкость поступает от насоса в штоковую полость цилиндра (обратный ход ножа) а из его поршневой полости вытесняется на слив.
Электромагнитный привод золотника гидрораспределителя станка позволяет производить резку арматурной стали им как в ручном (одиночные ходы ножа) так и в автоматическом режимах. [1]
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ И СКОРОСТЬ ШТОКА
Допускаемое напряжение на срез при чистом сдвиге для пластичных арматурных сталей:
где – временное сопротивление стали прутка на растяжение.
для Ст5 (табл. 2.1 [4])
где – коэффициент затупления ножей.
Расчет скорости штока. L - путь подвижного ножа L= 2ПХ. Ход пружины Х гидроцилиндра (подвижного штока) принимаем равным диаметру арматуры dа т.е. Х = 35 мм = 0035 м. Количество рабочих ходов в минуту
Время рабочего хода:
Потребная мощность привода насоса вращательного движения для работы гидроцилиндра станка определяем по формуле:
где гм.н = 093 – гидромеханический КПД насоса; гм.ц= 095 – гидромеханический КПД гидроцилиндра [4].
По данным справочной литературы для привода насоса выбираем асинхронный электродвигатель 4А100L2У3 номинальной мощностью Nном = 5.5 кВт при частоте вращения вала nном = 2880 обмин [4].
Полезная (выходная) мощность насоса кВт:
Где н– общий КПД насоса н= гм.ноб.н; здесь об.н– объёмный КПД насоса (принимаем среднее значение 091) [4]; тогда о = 091*093 = 085.
Действительная подача насоса Qн находится по формуле:
Для перевода подачи насоса в из м3с в лмин умножим полученное значение на 60000 тогда Qн = 0000136* 60000 = 816 лмин.
Потребляемый рабочий объем насоса Vо находим по формуле:
По табл. П1.8. [1] выбираем ближайший по рабочему объему эксцентриковый гидронасос Н400У рабочим объемом Vо = 4 см3.
Определяем действительную подачу:
Здесь скорректированный объёмный КПД насоса = 091 [4]; коэффициент размерности 10-3–перевод м3мин в лмин.
Действительное рабочее давление в гидросистеме:
РАСЧЁТ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Диаметр цилиндра (поршня) находим по заданной величине силы полезного сопротивления Rпспо формуле:
где — перепад давления; м.ц= 095 [4].
Диаметры цилиндра станка для резки арматуры:
Корректируем диаметры цилиндра D и штока d учетом рекомендуемых значений по ГОСТ6540-68.
Окончательно принимаем следующие диаметры цилиндров D=125 мм d= 80 мм.
По таблице П1.29 [1] выбираем гидроцилиндр поршневой двустороннего действия ЦГ 140.80х630.11. с максимальным давлением равным 32 Мпа
Действительная скорость резки арматуры прямого хода штока:
Действительная скорость обратного хода штока:
Усилие на штоке цилиндра определяется по формуле:
Уплотнение поршня гидроцилиндра выполняется двусторонней самоподжимной (посредством давления рабочей жидкости) манжетой по зеркалу цилиндра и резиновым кольцом в месте сопряжения поршня со штоком.
Уплотнение штока цилиндра: защитное резиновое кольцо-грязесъемник трапецеидального сечения уплотнительное резиновое кольцо круглого сечения и односторонняя самоподжимная манжета.
На штоке рядом с поршнем устанавливается демпфер смягчающий удар поршня в переднюю крышку в конце его полного хода принцип действия которого основан на дросселировании рабочей жидкости на сливе.
ДИАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДОВ И СКОРОСТЬ ЖИДКОСТИ В НИХ
Рекомендуемые скорости жидкости в трубопроводах: всасывающий участок в= 12 мс; напорный н= 4 мс ; сливной с= 2 мс.
Диаметры условного прохода трубопроводов:
Для всасывающего трубопровода:
Для напорного трубопровода:
Для сливного трубопровода:
Расчетные значения диаметров округляем до ближайшего из стандартного ряда согласно ГОСТ 16216-80.
Окончательно принимаем следующие диаметры трубопроводов: dв = 16 мм; dн = 8 мм; dс = 12 мм.
Уточняем действительные скорости потока жидкости (мс) по принятым стандартным диаметрам по формуле:
Значения скоростей составляет
ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
По таблице П2.22 [2] выбираем фильтр 1.1.32-25ИЗ. Условный проход = 32 мм. Q=100 лмин.
)Предохранительный клапан.
По таблице П2.25 [2] выбираем гидроклапан предохранительный непрямого действия МКПВ103С2Р1.
Давление надстройки p=32 МПа с диапазоном регулирования 5 35 МПа.
Выбираем распределитель золотниковый трехпозиционный с электромагнитным управлением и пружинным возвратом DH1-0-071-4 из источника [3]. Q=60 лмин.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА
1.ВЫБОР РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
Принимаем масло МГ-20 для гидросистем стационарных установок работающих при рабочей температуре в объема масла до 75 °С. Его кинематическая вязкость = 20 сСт = 20*; = 890 кгм3 [4].
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ГИДРОЛИНИЯХ
Определяем коэффициенты местного сопротивления по таблице П2.40. [2].
Золотниковый распределитель – 4
Предохранительный клапан – 25
Вход в гидроцилиндр – 085
Вход в гидробак – 085
Выход из гидроцилиндра – 06
Фильтр рабочей жидкости – 3
Определение гидравлических потерь при пуске насоса при температуре .
)Всасывающий трубопровод:
Режим течения жидкости ламинарный.
Коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода:
)Напорный трубопровод.
pн50 = = = 183584 Па
)Сливной трубопровод.
Суммарные максимальные потери давления при пуске насос (t=50 °С):
p50= pв50+ pн50+ pс50 = 31862 +183584+15096 = 2018662 Па = 02МПа
Номинальное давление:
Общий КПД гидропривода при [tmax]=50°С определяется по выражению:
где 50г 50ми 50об– гидравлический механически и объёмный КПД.
Гидравлический КПД привода 50г вычисляется по формуле:
Механический КПД привода определяется по формуле:
м= м.нм.ц=093*095 = 08835
где м.н— механический КПД насоса 093; м.ц — механический КПД гидроцилиндра 095 [2].
Объемный КПД гидропривода:
об= об.но.ц= 091*0965= 087815
где об.н— объемный КПД насоса 091; об.ц— объемный КПД гидроцилиндра 0965 [2].
Таким образом предварительный проектировочный расчет показывает (условно) что механический и объемный КПД не зависят от температуры эксплуатации гидропривода.
= *08835*087815 = 0768
Вместимость гидробака выбираем по ГОСТ 12448-80:
Vб = 4000 л = 4000*0001 = 4 м3
Площадь теплоотдачи бака (форма – параллелепипед):
Sб = 65= 65 = 164м2
Площадь теплоизлучающей поверхности гидропривода (бака насоса распределителя гидроцилиндров и трубопроводов на всех участках гидролинии):
Sт.п. = 014= 014 = 0353 м2
Мощность тепловой энергии Nтэ выделяемой гидроприводом в рабочем режиме:
Nтэ = (1- 50) Nнkн kд = (1- 0768)*48029*05*05 = 2786 Вт
Где kн— коэффициент продолжительности работы под нагрузкой kн= 05; kд— коэффициент использования номинального давления kд= 05 [2].
Установившаяся температура летней рабочей жидкости в гидроприводе при заданной температуре окружающей среды tmax= 20 °С вычисляется по формуле:
tуст= +tmax= + 20 = 726°С 75°С
где k= 15 Втм2°С— коэффициент теплоотдачи поверхности гидропривода в окружающую среду [2].
Площадь рабочей поверхности теплообменника определяется по формуле:
Sт = - = = 000005 м2.
Здесь kт— коэффициент теплоотдачи теплообменника Втм2°С kт= 35 [2].
Теплообменник не требуется.
Допустимая минимальная толщина min(м) стенки силового цилиндра:
min= [-1] = =[ -1] = 0011м = 113 мм.
где [р] — допускаемое напряжение материала цилиндра при растяжении по окружности (на продольный разрыв) под действием внутреннего давления Па: для стали принимается равным 30 35% временного сопротивления в т. е. [р] = 0325*490= 15925 МПа; — коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) для стали — 029; давление срабатывания предохранительного клапана [2].
Принимаем: min=113+(05 1) = 1205 мм.
Исходя из материала трубопровода по условию прочности определяют как неизвестное минимальную толщину его стенки min:
Где - наружный диаметр напорного трубопровода по таблице П2.33 [2] равен 18 мм.
min= = = 00016 16 мм т = 3 мм.
Эксцентриковый поршневой насос Н400У
Гидроклапан предохранительный непрямого действия МКПВ103С2Р1.
P = 32 МПа с диапазоном регулирования 5 35 МПа
Распределитель золотниковый четырехлинейный трехпозиционный с электромагнитным управлением DH1-0-071-4
Гидроцилиндр поршневой двустороннего действия ЦГ 140.80х630.11
По полученным данным можно сделать вывод что станок для резки арматуры СМЖ-133А будет работоспособным так как выполнены следующие условия:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Чмиль В.П. Гидропневмоавтоматика транспортно-технологических машин: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СПбГАСУ 2016.
Чмиль В.П. Гидропневмопривод транспортно-технологических машин: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СПбГАСУ 2016.