Гидропривод

Спецификация.dwg

Крышка грязесъемника
Кольцо уплотнительное
Болт М8 х 28 ГОСТ 7798-70
Винт 2 М3 х 6 ГОСТ 17475-80
Гайка М16 ГОСТ 12460-67
Шайба 8 ГОСТ 11371-78

СхГПринц.dwg

Гидропривод подачи стола
металлорежущего станка
Схема гидравлическая
Распределитель Г72-33
Насос пластинчатый Г12-24М
Клапан предохранительный ПГ52-22

поршень.dwg

Неуказанные предельные отклонения размеров :
отверстий - Н14 вала - h14 остальных IT142
СплавД16 ГОСТ4784-74

сборка.dwg

Размеры для справок.
при сборке смазать смазкой
ЦИАТИМ-221 ГОСТ9433-80.
Шток поз. 11 должен перемещаться плавно без заеданий при
давлении масла 0.4 МПа
Гидроцилиндр в сборе испытать на герметичность маслом
ИГП-18 при давлении 6.3 МПа в течении 5 мин.
Номинальное давление
Максимальное усилие на штоке
при номинальном давлении
Техническая характеристика
Технические требования

тех.пр..doc

Наименование операции
СплавД16 ГОСТ4784-74
Обозначение программы
Токарный станок 1Е165П
МХО-60 ТУ38-201349-80
ХХ.ХХ.ХХ.ХХ.ХХ – патрон трехкулачковый
Подрезать торец предварительно
Резец 2112-0032 ГОСТ 18871-73
Подрезать торец окончательно
Резец 2112-0032 ГОСТ 18868-73
Точить наружнюю поверхность выдерживая D= 64 на длину 42 предварительно
Резец 2100-0551 ГОСТ 18869-73
Точить канавки под кольца выдерживая D= 485мм
Резец 2112-0031 ГОСТ 18871-73
Сверлить отверстие в размер D=10мм
Сверло 2301-3578 ГОСТ 10903-77
Зенкеровать отверстие выдерживая размер D=16мм
Зенкер 2320-2373 ГОСТ 3231-71
Развернуть отверстие предварительно до диаметра D=175мм
Развертка 2363-2800 ГОСТ 11172-70
Развернуть отверстие окончательно до диаметра D=18мм
Развертка 2363-2801 ГОСТ 11172-70
Проточить поверхность окончательно до диаметра D=63мм
Отрезать заготовку выдерживая размер L=40мм
Резец 2130-0501 ГОСТ 18874-73

Записка.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени ак. М.Ф. Решетнева
по предмету: «автоматизированные электро- гидроприводы»
Патентно-информационный поиск4
Исходные данные для расчета гидропривода подачи стола МРС8
Энергетический расчет9
Гидравлический расчет12
Расчет ламинарного дросселя19
Библиографический список21
Гидропривод - это совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей) предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.
Применение гидроприводов в станкостроении позволяет упростить кинематику станков снизить их металлоемкость повысить точность надежность и уровень автоматизации.
Широкое использование гидроприводов в станкостроении определяется рядом их существенных преимуществ перед приводами других типов прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости (при условии хорошей плавности движения) возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразований а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.
Патентно-информационный поиск
Известно изобретение №2215912 автор Хныкин П.С Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ". Название«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД»
Суть изобретения состоит в следующем: Гидравлический привод относится к станкостроению и может быть использован в агрегатных станках и автоматических линиях для управления гидроцилиндрами силовых столов и подачи шпиндельных узлов при выполнении технологических операций.
Рис. 1. Фрагмент гидравлической схемы
Гидравлический привод силового стола содержит исполнительный гидроцилиндр соединенный с напорной и сливной магистралями через ходовой клапан обратный клапан и механизм дифференциального подключения гидроцилиндра включающий трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель и двухпозиционный распределитель подключенный своим входом к напорной магистрали а выходом через дроссель с обратным клапаном - к штоковой полости гидроцилиндра и через обратный клапан к выходу трехпозиционного гидрораспределителя при этом двухпозиционный гидрораспределитель подключен к сливной магистрали через напорный клапан. Технический результат - расширение функциональных возможностей гидропривода и повышение его экономичности.
Известно изобретение № 2127796 автор Антипов В.В. Антипов Ю.В. Браккер И.И. Пушкарев А.Е.
Суть изобретения заключена в следующем:
Изобретение относится к горной промышленности а именно к гидросистемам буровых станков в том числе и применяемых в строительстве для сооружения буронабивных свай. Цель изобретения - снижение стоимости оборудования и эксплуатации буровых станков за счет упрощения конструкции и снижения гидравлических потерь на всех режимах работы включая бурение и при выполнении спускоподъемных операций. Рис. 2.
Гидросистема содержит насос гидроцилиндр подачи бурового става регулятор усилия подачи и скорости бурения гидрораспределители один из которых соединяет штоковую полость а второй поршневую полость гидроцилиндра и регулятор с напорной или сливной магистралью насосной станции. Регулятор выполнен в виде подпружиненного клапана с нажимной рукояткой давление во входном канале которого пропорционально величине усилия на рукоятке. Гидрораспределитель выходной канал которого соединен с штоковой полостью гидроцилиндра выполнен гидроуправляемым а рабочая камера гидроуправления соединена с поршневой полостью гидроцилиндра посредством предохранительного клапана а со сливом посредством дросселя. Рабочие полости гидроцилиндра соединены между собой двумя клапанами включенными последовательно а их рабочие полости соединены с штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра. Такое исполнение гидросистемы обеспечивает снижение потерь и уменьшение нагрева гидропривода а также снижение установленной мощности привода подачи бурового става за счет повышения КПД системы на всех режимах ее использования.
Рис. 2. Фрагмент гидравлической схемы управления гидроприводом
Известно изобретение №2062366 автор Мышлевский Л.М Российский университет дружбы народов.
Суть изобретения состоит в следующем:
Использование: в машиностроении в частности в металлорежущих станках. Сущность изобретения: гидропривод содержит регулируемый насос (Рис 3) 2 с подпружиненным рабочим органом и поршнем управления 22 установленным в корпусе с образованием управляющей полости 24 и взаимодействующим с рабочим органом со стороны противоположной пружине 20 гидроцилиндр 18 рабочие полости которого подключены через двухпозиционный распределитель 10 к линии нагнетания насоса с установленным в нем обратным клапаном 4 и к гидробаку аккумулятор 8. Гидропривод снабжен гидроуправляемым двухпозиционным четырехлинейным распределителем 6 с регулируемой возвратной пружиной 27 первая линия которого подключена ко входу обратного клапана 7 вторая линия - к выходу обратного клапана 4 третья линия - к управляющей полости насоса 24 четвертая линия - к гидробаку 1 а полости управления - к гидравлической полости аккумулятора
Рис. 3. Гидропривод металлорежущего станка
Из всех перечисленных в ходе патентно-информационного поиска авторских свидетельств для проекта вибираем в качестве аналога первое свидетельство так как оно наиболее близко к теме проекта.
Исходные данные для расчета гидропривода подачи стола МРС
Приведенная масса: m П = 500 кг;
Перемещение стола: s = 05 м;
Средняя скорость стола: vСР = 02 мс;
Технологическое усилие: F НАГР = 7000 Н
Длины трубопроводов:
Кинематическая вязкость жидкости: = 03 Ст
Плотность жидкости: ρ = 900 кгм3
Типовая деталь - Поршень.
Рис 1. Фрагмент схемы гидравлической принципиальной
Энергетический расчет
Определяем время t перемещения стола: [1]
Принимаем трапецеидальный закон изменения скорости выходного звена т.е. разгон и торможение происходит с постоянным ускорением за время:
Определяем максимальную скорость vMAX перемещения штока принимая коэффициент k1 = 02:
Определяем ускорение a штока при равноускоренном движении:
Определяем полную внешнюю нагрузку FП на штоке:
FП = 500·05 + 7000 = 7250 Н
Определяем мощность N необходимую для получения требуемого закона движения:
N = 7250·025 = 1813 Вт = 1813 кВт
Выбираем в качестве уплотнений подвижных соединений гидроцилиндра эластичные манжеты при этом механический КПД МЕХ = 08. Принимаем в первом приближении гидравлический КПД привода ГИДР = 08. Мощность привода менее 5 кВт поэтому по [1 табл. 2.1] выбираем номинальное давление рН = 4 МПа.
Определяем площадь F поршневой камеры цилиндра:
Определяем необходимый диаметр D поршня:
Выбираем ближайшее значение из номинального ряда по ГОСТ 12447-80: D = 63 мм.
Уточняем площадь поршневой камеры:
Определяем диаметр штока d согласно [4 табл. 2.2]:
Выбираем ближайшее значение из номинального ряда: d = 20 мм.
Определяем коэффициент отношения площадей:
Для уплотнения поршня используем две манжеты с шириной l1 = 12 мм для уплотнения штока - одну манжету с шириной l2 = 85 мм. Принимаем контактное давление манжеты рК = 02 МПа коэффициент трения резины fТР = 03 ÷ 05.
Определяем силу трения РF возникающую в уплотнениях гидроцилиндра:
РF = · D · l · fТР · рК
РF1 = 314 ·0063 ·0012 ·03 ·02 ·106 ·2 = 284 Н
РF2 = 314 ·0020 ·00085 ·03 ·02 ·106 = 32 Н
Суммарная сила трения:
РF = 316 + 35 = 316 Н
Гидравлический расчет
Определяем необходимый объемный расход для напорной QД и сливной QС магистралей принимая объемный КПД равным 0. = 09:
QC = 031·10-2·025·0899·09 = 06307·10-3 м3с = 378 лмин
Принимаем скорость потока жидкости:
для напорной магистрали: uН = 5 мс;
для сливной магистрали: uС = 2 мс.
Определяем диаметр условного прохода dУ для магистрали:
для напорной магистрали:
для сливной магистрали:
Выбираем ближайшие значения из номинального ряда по ГОСТ 16516-80:
для напорной магистрали: dУ1 = 16 мм;
для сливной магистрали: dУ2 = 20 мм.
Определяем площадь условного прохода FУ для магистрали:
для сливной магистрали:
Переходим к подбору гидроаппаратов. По [4 табл. 2.12] выбираем распределитель типа Г72-33 с диаметром условного прохода dУ = 16 мм и номинальным расходом QН = 40 лмин.
По [4 табл. прил. 2] выбираем фильтр типа Ф7М с dУ = 20 мм и QН = 63 лмин.
Определение гидравлических потерь в напорной магистрали
Уточняем значение скорости потока рабочей жидкости в напорной магистрали: [1]
Определяем режим течения рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости выбираем минеральное масло ИГП-30 с кинематической вязкостью v = 30 сСт и плотностью ρ = 900 кгм3.
Определяем число Рейнольдса Re:
что меньше критического числа Рейнольдса Re* = 2300 для трубопроводов круглого сечения следовательно режим течения ламинарный.
Определяем коэффициент трения λT:
Определяем потери давления на трение ΔрT по длине lН = l1 + l2 + l3 = 7 м для напорного трубопровода:
Потери давления в местных сопротивлениях (гидроаппаратах) рассчитываем по формуле:
где - эквивалентная длина.
где - диаметр трубопровода.
на ламинарном дросселе - 01 МПа.
Потери давления в напорной магистрали:
ΔрД = 009 + 0083 + 002+ 01 = 0293 МПа
Давление за насосом:
р0 = 4 + 01 = 41 МПа
Определяем давление в поршневой камере двигателя рД:
рД = 41 - 0293 = 38 МПа
Определение гидравлических потерь в сливной магистрали
Уточняем значение скорости потока рабочей жидкости в сливной магистрали:
что меньше критического числа Рейнольдса Re = 2300 для трубопроводов круглого сечения следовательно режим течения ламинарный.
Определяем потери давления на трение ΔрT по длине lC =l3+l4= 5 для сливного трубопровода:
Потери давления в местных сопротивлениях (на распределителе):
Потери давления в сливной магистрали:
ΔрС = 0019 + 0024 = 0043 МПа
Определяем давление в штоковой камере двигателя рС:
рС = 01 + 0043 = 0143 МПа
Вычисляем максимальное усилие которое развивает гидроцилиндр при выбранных параметрах привода:
РMAX = F·( рД - · рС) - РF
PMAX = 025·10-2·( 38·106 - 0899·0143·106) - 316 = 88615 Н
что меньше полной внешней нагрузки т.е. РMAX = 88615 Н > FП = 7250 Н.
Таким образом выбранные параметры привода обеспечивают заданный закон перемещения и силовое воздействие цилиндра.
Определяем потери мощности ΔN при течении потока рабочей жидкости:
ΔN = ΔрД · QД + ΔрС · QС
ΔN = 0293·106·0866·10-3 + 0043·106·063·10-3 = 2808 Вт
В первом приближении принимаем полезный объем гидробака равным пятиминутной номинальной подаче насоса:
VБ = 300·0866·10-3 = 026 м3
Выбираем ближайшее значение из номинального ряда вместимостей по ГОСТ 12448-80: V = 300 дм3.
Выбираем цилиндрическую форму гидробака. Площадь стенок бака FСТ:
FСТ = 55030023 = 2465 м2.
Принимаем что теплообмен происходит при естественной циркуляции воздуха. Коэффициент теплопередачи в этом случае kТП = 20 Втм2 · 0С.
Определяем удельную мощность теплоотдачи в окружающую среду РТУ при перепаде температур на 1 0С:
РТУ = 202465 = 493 (Вт0С).
Определяем изменение температуры рабочей жидкости ΔТ при установившемся режиме работы привода:
При температуре окружающей среды Т0 = 20 0С температура рабочей жидкости составит
ТЖ = Т0 + ΔТ = 20 + 57 = 2570С
что меньше максимально допустимой температуры эксплуатации. Следовательно выбранные параметры гидробака обеспечивает работу привода в допускаемом температурном режиме.
Насос гидропривода должен обеспечить необходимую подачу:
QH = 519 + 02 = 521 (лмин)
где QУТ = 02 лмин – утечки через предохранительный клапан.
В качестве насоса выбираем по [4 прил. 5] пластинчатый нерегулируемый насос типа Г12-24М обеспечивающий подачу 70 лмин.
Определяем эффективную мощность N на валу насоса:
Определяем потребляемую при этом мощность NПОТР насоса:
Определяем крутящий момент М на приводном валу насоса:
Расчет ламинарного дросселя
В качестве дросселя используем однозаходный винт с резьбой прямоугольного профиля Dн = 20мм Dвн = 16 мм толщина витка b = 2 мм шаг резьбы t = 2мм.
Величину смещения рукоятки дросселя определяем:
где - рабочая длина дросселя
- средний радиус витков дросселя.
Выразив из формулы потерь по длине дросселя и подставим в формулу величина смещения получим:
где - диаметр условного прохода дросселя
где - площадь прохода
- смачиваемый периметр .
Смещение дросселя равно 34мм
В курсовом проекте произведен патентно-информационный поиск рассмотрено три варианта решения поставленной задачи. В качестве аналога выбран один проект наиболее подходящий по техническому решению.
Произведен энергетический расчет гидропривода в котором выбраны динамические и геометрические характеристики привода подобраны уплотнительные устройства.
Произведен гидравлический расчет привода в котором была спроектирована гидравлическая схема привода выбраны гидравлические устройства определены и проверены силовые характеристики привода произведено заключение о работоспособности привода и годности к эксплуатации.
Произведен тепловой расчет привода произведен анализ нагрева привода во время работы выбран гидронасос и определены его мощностные характеристики.
Произведен расчет ламинарного дросселя в итоге которого определено настроечное значение величины смещения рукоятки дросселя для обеспечения заданной скорости движения выходного звена.
Разработан технологический процесс изготовления поршня гидропривода с использованием токарного автомата.
Разработаны сборочный чертеж привода чертеж принципиальной гидравлической схемы и чертеж поршня гидроцилиндра.
Библиографический список
Ручкин Л.В. Гидропривод технологических машин и оборудования. Ч.1: Учеб. Пособие. Красноярск: САА 1999. – 96 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 3. – 6-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1982. 576 с. ил.
Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов: Учебник для студентов вузов по специальности «Гидравлические машины гидроприводы гидропневмоавтоматика». – М.: Машиностроение 1991. – 384 с.: ил.
Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник: Библиотека конструктора. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2004. – 512 с.: ил.