Расчет и проектирование гидропривода

ден2.doc

7.Расчет гидродвигателя поворотного движения
В проектируемом гидроприводе был выбран двухлопастной шиберный поворотный гидродвигатель.
Предварительно зададимся соотношением между глубиной H и внутренним диаметром D гидродвигателя кгд=HD=10.
Минимальная величина внутреннего диаметра гидродвигателя
Предварительное значение диаметра штока и глубины корпуса
По ГОСТ 12447-80 и ГОСТ 6636-69 принимаем:
D=125мм dш=80мм H=125мм
Установившаяся угловая скорость вала гидродвигателя
Минимальный диаметр вала гидродвигателя из конструкционной стали по условию прочности на кручение
По ГОСТ 12447-80 принимаем:
Минимальные толщины лопасти гидродигателя h и перемычки между полостями hн из легированной стали определяемые по условию прочности при переменном консольном изгибе
Принимаем hпр= =03×dш= 03×008 м= 0024 м= 24мм
По ГОСТ6636-69 принимаем: h=hn=25 мм
Максимальный угол поворота:
Минимальная толщина стенки:
Наружный диаметр гидродвигателя
Dн=D+2Scn=0125+001=0135 м=135 мм
Окончательная толщина стенки Sст=(160-125)2=175 мм
Минимальная толщина крышек из легированной стали:
-плоской с центральным отверстием
Коэффициент учета отверстия Сотв=047 определяется в зависимости от соотношения диаметров DотвD=008016=05 по графику.
Ориентировочное число стяжных болтов
Шаг расстановки болтов по окружности корпуса гидродвигателя = 60 мм определяется по табл. 19 для пробного давления рпроб=125× р1д=125×576949 =691МПа
Округляя до рекомендуемого значения выбираем nб=12
Минимальный внутренний диаметр резьбы болта из стали 30ХНМА с прокладкой между корпусом и крышкой из фторопласта.
Допустимое давление для плоских прокладок уплотнения стыка корпуса с крышками из фторопласта [q]= 40 МПа и прокладочный коэффициент m=14 определяется по табл. 21. Допустимое напряжение на разрыв материала стяжных болтов из стали 30ХНМА [s]рб=700 МПа определяется по табл. 20.
Округляя полученное значение до ближайшего большего диаметра для цилиндрической резьбы общего назначения по ГОСТ 8724-81 получаем =1729мм. Этому внутреннему диаметру резьбы соответствует диаметр болта dб=20 мм.
Минимальный диаметр отверстия для подвода рабочей жидкости
Скорость течения жидкости через входное отверстие nж=5 мс. Округляя величину в большую сторону до значения из нормального ряда условных проходов по ГОСТ 28338-89 получаем d0=12 мм

Эпюра 2.cdw

ден.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Брянский государственный
технический университет
Курсовая работа по дисциплине
Гидравлика и гидропневмопривод
Студент группы 04ПТМ
Выбор основных параметров гидропривода3
Разработка принципиальной схемы гидропривода10
Расчет показателей надежности гидропривода14
Построение эпюры изменения давления по длине
Расчет гидродвигателя поворотного движения24
Расчет размеров гидробака28
Список использованной литературы30
Выбор основных параметров гидропривода
В качестве гидродвигателя обеспечивающего выполнение требуемых движений выбираем однолопастной шиберный поворотный гидродвигатель.
Последовательно задаемся величиной рабочего давления р МПа из нормального ряда давлений по ГОСТ12445-80 и определяем требуемый расход рабочей жидкости.
где Мнагр – момент внешних сил на выходном звене Н×м;
ку – коэффициент запаса по усилию (рекомендуется ку = 11 13);
– угловая скорость Н×м.
Результаты расчетов заносим в расчетную ведомость.
Полученные значения округляем до больших ближайших значений по
ГОСТ 13825-80. Результаты заносим в расчетную ведомость.
Последовательно вычисляем минимальный расход рабочей жидкости.
где кd – коэффициент диаметра штока определяющийся в зависимости от рабочего давления по табл. 5;
n – число лопастей шиберного гидродвигателя.
Результаты также заносим в расчетную ведомость.
Требуемый расход лмин
Минимальный расход Qmin лмин
Определяем допустимый интервал рабочего давления: Q(pmin)Qma Q(pmax)>Qmin(pmax)
Минимальное допустимое давление pmin= 25 МПа.
Максимально допустимое давление pmax= 125 МПа.
Не допускается давление p = 4 МПа.
Ввиду того что шиберные гидродвигатели нормально работают в интервале давлений до 63 МПа то интервал давлений сводится к p = 25 МПа и p = 63 МПа.
приводного электродвигателя Nэд Вт
мощность привода nуд Вткг
Для всех вариантов вычисляем коэффициент полезного действия:
где hн – коэффициент полезного действия;
pном – номинальное давление;
Qном – номинальная подача.
Результаты приведены в таблице 1.
Для всех вариантов выполняем расчет остальных показателей качества.
Масса гидродвигателя:
Масса объемных гидромашин:
где mн – масса насоса.
Мощность приводного электродвигателя:
Удельная мощность привода:
Показатели качества всех вариантов приведены в таблице 1.
Оправданным вариантом исполнения гидропривода является вариант №3 на основе нерегулируемого пластинчатого насоса типа Г12-32М
Основные параметры проектируемого гидропривода:
– номинальное рабочее давление р= 63МПа;
– номинальный расход рабочей жидкости Q= 211лмин.
Для насоса данного типа:
– минимальная кинематическая вязкость масла (10 12)×10-6 м2с;
– оптимальная вязкость 25×10-6 м2с.
Наиболее подходящее масло: АМГ – 10.
Разработка принципиальной схемы гидропривода
В состав гидропривода должны входить:
– объемный нерегулируемый насос типа Г12-32М;
– однолопастный шиберный поворотный гидродвигатель;
– гидробак под атмосферным давлением;
– регуляторы потока (для регулирования скорости движения выходных звеньев гидродвигателей);
– гидрораспределители с электромагнитным управлением (для автоматического изменения направления движения выходных звеньев гидродвигателей);
– приборы контроля давления рабочей жидкости.
Для регуляторов потока выбираем наиболее применяемую схему установки – на выходе (в сливной гидролинии) гидродвигателя. При работе гидропривода расход рабочей жидкости через регулятор потока 14875лмин вследствие чего его подходящий типоразмер – Г55-62 имеющий номинальный расход Qном= 18лмин.
Для переливного клапана выбираем типичную схему установки – за насосом в напорную гидролинию. Через клапан давления расход рабочей жидкости может достигать величины соответствующей подаче насоса т.е. 211лмин. Подходящий типоразмер переливного клапана – Г52-23 с номинальным расходом
Обратные клапаны будем использовать с целью защиты фильтров от возможного движения рабочей жидкости в обратном направлении. Для защиты напорного фильтра применим схему установки обратного клапана на его выходе.
При работе гидропривода расход рабочей жидкости через обратный клапан составляет 14875лмин вследствие чего его подходящий типоразмер – Г51-22 имеющий номинальный расход Qном= 20лмин. Для защиты сливного фильтра применим схему установки обратного клапана параллельно фильтру.
Для обеспечения возвратно-поступательного движения выходных звеньев гидродвигателя возможно использование гидрораспределителя. При работе гидропривода расход рабочей жидкости через гидрораспределитель составляет
875лмин вследствие чего его подходящий типоразмер – ПГ73-12 имеющий номинальный расход Qном = 20лмин.
Для фильтров выбираем схему установки в напорную гидролинию на выходе насоса и в сливную гидролинию. При работе гидропривода расход рабочей жидкости через напорный фильтр составляет 14875 лмин вследствие чего его подходящий типоразмер при требуемой тонкости фильтрации 40 мкм – Ф7М-12 с номинальным расходом Qном= 25лмин. Через сливной фильтр расход рабочей жидкости также составляет 14875 лмин вследствие чего его подходящий типоразмер при требуемой тонкости фильтрации 40 мкм – ФС50-40 с номинальным расходом Qном= 50 лмин.
Для реле давления и манометра выбираем схему установки в напорную гидролинию с целью контроля давления рабочей жидкости на выходе насоса. Для возможности контроля давления в диапазоне до 63 МПа следует использовать реле давления ГОСТ 26005-83 и манометр по ГОСТ 2405-88.
В соответствии с выбранными схемами установки отдельных гидроустройств разрабатывается принципиальная схема проектируемого гидропривода.
Принципиальная схема гидропривода
Перечень элементов гидравлической схемы
Клапан переливной Г52-23
Фильтр напорный Ф7М-12
Клапан обратный Г51-22
Манометр ГОСТ 2405-88
Гидрораспределитель ПГ73-12
Гидродвигатель поворотный шиберный однолопастный
Регулятор потока Г55-62
Фильтр сливной ФС 50-40
Гидролиния жесткая всасывающая
Гидролиния жесткая напорная
Расчет показателей надежности гидропривода
В составе гидропривода отсутствуют параллельно установленные и работающие гидроустройства вследствие чего интенсивность отказов рассчитанная по средним значениям показателей надежности отдельных гидроустройств.
Наработка на отказ Т0 для периода нормальной эксплуатации
Вероятность безотказной работы рассчитаем для диапазона наработок до 10000ч с равномерным шагом 2000ч.
Гамма-процентный ресурс рассчитаем для значений вероятности =99;95;92;90%
Аналогично производится расчет показателей надежности проектируемого гидропривода по наименьшим и наибольшим значениям интенсивности отказов отдельных гидроустройств трубопроводов и соединений трубопроводов.
Результаты приведены в таблице №2.
Показатели надежности проектируемого гидропривода
Показатель надежности
Величина показателя рассчитанная по значениям интенсивности отказов
Интенсивность отказов
Наработка на отказ Т0ч
Вероятность безотказной работы для момента временич 0
Гамма-процентный ресурсч для вероятности% 99
Средний ресурс гидропривода Трч
Изменение вероятности безотказной работы гидропривода во времени
1 – расчет по наименьшим значениям интенсивности отказов отдельных гидроустройств; 2 – расчет по средним значениям; 3 – расчет по наибольшим значениям.
Все гидролинии имеют постоянную длину поэтому их следует выполнять жесткими.
Исходя из материала стенок величины давления и расхода рабочей жидкости все гидролинии целесообразно разделить на пять рабочих групп. Для каждой группы выполняется расчет гидролиний и подбирается типоразмер подходящего стандартного трубопровода.
Расчётные группы гидролиний проектируемого гидропривода
Давление в гидролинии ррасч МПа
Расход в гидролинии Qрасч лмин
Номера гидролиний группы
Предварительное значение условного прохода трубопровода всасывающей гидролинии:
Предварительно задавшись материалом стенки трубопровода определим ее минимальную толщину для всех типов металлических стандартных труб:
– стальная труба по ГОСТ 8732-78 (материал стенки – сталь 10)
– стальная труба по ГОСТ 8734-75 (материал стенки – сталь 10)
– стальная труба по ГОСТ 9940-92 и ГОСТ 9941-81 (материал стенки – 08X13)
– медная труба по ГОСТ 617-90 (материал стенки – твердый)
– алюминиевая труба по ГОСТ 18475-82 (материал стенки – Д1)
– алюминиевая труба по ГОСТ 18482-79 (материал стенки – Д1)
Расчетные размеры трубопроводов для всех групп гидролиний приведены в таблице 4.
Расчетные размеры трубопроводов проектируемого гидропривода
Толщина стенки sпр (мм) для труб по ГОСТ
В таблице 5 приведены принятые размеры стандартных труб для изготовления гидролиний каждой расчетной группы. При их выборе учитывались рекомендации по минимальной толщине стенки трубопроводов.
Принятые размеры стандартных труб для гидролиний проектируемого привода
Размеры (мм) стандартных труб для групп гидролиний
С учётом стоимости материала и массогабаритных характеристик трубопроводов разных вариантов гидролинии наиболее целесообразно выполнять из стальных бесшовных холоднодеформированных труб по ГОСТ 8734-75.
Применительно к проектируемому гидроприводу возможно использование следующих труб:
)с dн= 18 мм и s= 05 мм для гидролинии 12
)с dн= 27 мм и s= 08 мм для гидролиний 1314
)с dн= 16 мм и s= 06 мм для гидролиний 1616 19
)с dн= 10 мм и s= 05 мм для гидролиний 15
) c dн= 16 мм и s= 05 мм для гидролиний 20 25
Построение эпюры изменения давления по длине гидросистем
В качестве рабочей жидкости проектируемого гидропривода используется минеральное масло АМГ-10. При рабочей температуре 20~С оно имеет следующие характеристики:
– плотность ρ = 850кгм3;
– кинематическая вязкость = 20×106 м2с.
Характеристика участков гидросистемы приведена в таблице 6.
Давление в характерных точках проектируемого гидропривода
Характеристика гидравлического сопротивления
Потери давления на участке Δpi МПа
Давление в конечной точке участка р МПа
Вход в трубопровод м=05
Всасывающая гидролиния 12 ( местные сопротивления отсутствуют)
Напорная гидролиния 13 ( местные сопротивления отсутствуют)
Напорная гидролиния 16 ( местные сопротивления отсутствуют)
Напорный фильтр Ф7М-12
Напорная гидролиния 16 ( имеется внезапный поворот на 900) м =12
Обратный клапан Г51-22
Напорная гидролиния 17 ( 2 имеется внезапных расширения D2D1=05 м=13)
Напорная гидролиния 18 ( 2 имеется внезапных поворота на 600 ) м =052
Поворотный гидродвигатель
Напорная гидролиния 19
( имеется внезапное сужение D2D1=05 м=045)
Сливная гидролиния 20
( 2 имеется внезапных расширения D2D1=05 м=095)
Сливная гидролиния 21
( имеется внезапный поворот на 900) м =12 )
Сливная гидролиния 22
( местные сопротивления отсутствуют)
Сливной фильтр ФС 50-40
Сливная гидролиния 25 ( местные сопротивления отсутствуют)
Величина потерь определяется режимом течения рабочей жидкости который может быть ламинарным или турбулентным. Вид режима устанавливается с помощью безразмерного критерия – числа Рейнольдса Re рассчитываемого для трубопроводов круглого поперечного сечения по формуле
где n – кинематическая вязкость рабочей жидкости м2с.
Для всасывающей гидролинии 12:
Re = 4×211314×6×104×20×10-×6167×10-3= 1341 Reкр– движение ламинарное
Для напорной гидролинии 13:
Re = 4×211314×6×104×20×10-6×147×10-3= 1524 Reкр– движение ламинарное
Для напорной гидролинии 1616’ 19:
Re = 4×14875314×6×104×20×10-6×14×10-3= 1128 Reкр– движение ламинарное
Для сливной гидролинии 20 25:
Re = 4×14875314×6×104×20×10-6×15×10-3= 1065 Reкр– движение ламинарное.
Участок а – б ( местное сопротивление отсутствует):
Δл= 128×ρ×n×l×Q ×d4= 128×850×20×10-6×05×211314×6×104× (167×10-3)4=
Участок в –г ( местное сопротивление отсутствует):
Δл= 128×ρ×n×l×Q ×d4= 128×850×20×10-6×03×211314×6×104× (147×10-3)4=
Участок г (тройник с м =05):
Участок г – д ( местное сопротивление отсутствует):
Δл= 128×ρ×n×l×Q ×d4= 128×850×20×10-6×03×14875314×6×104× (14×10-3)4=
Участок д – е (содержит напорный фильтр Ф7М-12):
Участок е – ж ( имеется внезапный поворот на 900 м =12):
Участок ж – з (содержит обратный клапан Г51–22):
Участок з – и ( 2 имеется внезапных расширения D2D1=05 м=13):
Участок и – к (содержит гидрораспределитель ПГ73-12):
Участок к –л ( 2 имеется внезапных поворота на 600 м =052)
Δл= 128×ρ×n×l×Q ×d4= 128×850×20×10-6×075×14875314×6×104× (14×10-3)4=
Участок м –н ( имеется внезапное сужение D2D1=05 м=045):
Участок н – о (содержит гидрораспределитель ПГ73-12):
Участок о – п ( 2 имеется внезапных расширения D2D1=05 м=095):
Δл= 128×ρ×n×l×Q ×d4= 128×850×20×10-6×03×14875314×6×104× (15×10-3)4=
Участок п – р (содержит регулятор потока Г55-62):
Участок р – с ( имеется внезапный поворот на 900 м =12 )
Участок с (тройник с м =01):
Участок с – т ( местные сопротивления отсутствуют):
Участок т – у (содержит сливной фильтр ФС 50–40):
Участок у– ф ( местные сопротивления отсутствуют):
Участок ф (тройник с м =01):
Участок ф – х ( местные сопротивления отсутствуют):
Участок х (выход в гидробак с м = 2 ):
Расчет гидродвигателя поворотного движения
В проектируемом гидроприводе был выбран однолопастной шиберный поворотный гидродвигатель.
Предварительно зададимся соотношением между глубиной H и внутренним диаметром D гидродвигателя кгд= HD= 1.
Минимальная величина внутреннего диаметра гидродвигателя
Предварительное значение диаметра штока и глубины корпуса
По ГОСТ 12447-80 и ГОСТ 6636-69 принимаем:
D=200мм dш=160мм H=200мм
Установившаяся угловая скорость вала гидродвигателя:
Скорость превышает заданную в техническом задании на проектирование гидропривода скорость 2= 30 градс. Это свидетельствует о правильности выбора диаметров D и dш.
Минимальный диаметр вала гидродвигателя из конструкционной стали по условию прочности на кручение:
Допустимое напряжение на кручение материала вала [t]= 20 МПа
По ГОСТ 12447-80 принимаем: dв= 100мм.
Минимальные толщины лопасти гидродигателя h и перемычки между полостями hn из легированной стали определяемые по условию прочности при переменном консольном изгибе
Допустимое напряжение на разрыв материала лопасти и перемычки из легированной стали [s]р= 160 МПа
Принимаем hпр= =03×dш= 03×016 м= 0048 м= 48мм
По ГОСТ6636-69 принимаем: h= hn= 50 мм
Максимальный угол поворота вала гидродвигателя:
Округляя расчетный угол поворота до ближайшего меньшего значения из нормального ряда угловых перемещений по ГОСТ 8908-81 получаем j =250°.
Минимальная толщина стенки:
Механические характеристики легированной стали допустимое напряжение на разрыв материала стенки [s]р=160 МПа и коэффициент Пуассона m=03.
Округляя рассчитанную величину до большего значения из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-69 получаем Sст= 4мм
Наружный диаметр гидродвигателя:
Dн=D+2Scn=02+2×0004=0208 м=208 мм
Окончательная толщина стенки Sст=(250-200)2=25 мм
Минимальная толщина крышек из легированной стали:
-плоской с центральным отверстием
Коэффициент учета отверстия Сотв=02 определяется в зависимости от соотношения диаметров DотвD=016002=0804 по графику.
Округляя рассчитанные величины до большего значения из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-69 получаем Sкр=25мм
Ориентировочное число стяжных болтов:
Шаг расстановки болтов по окружности корпуса гидродвигателя = 80 мм определяется по табл. 19 для пробного давления рпроб=125× р1д=125×576949=721МПа
Округляя до рекомендуемого значения выбираем nб=12
Минимальный внутренний диаметр резьбы болта из стали 30ХНМА с прокладкой между корпусом и крышкой из фторопласта.
Допустимое давление для плоских прокладок уплотнения стыка корпуса с крышками из фторопласта [q]= 40 МПа и прокладочный коэффициент m=14 определяется по табл. 21. Допустимое напряжение на разрыв материала стяжных болтов из стали 30ХНМА [s]рб=700 МПа определяется по табл. 20.
Округляя полученное значение до ближайшего большего диаметра для цилиндрической резьбы общего назначения по ГОСТ 8724-81 получаем =1729мм. Этому внутреннему диаметру резьбы соответствует диаметр болта dб=20 мм.
Минимальный диаметр отверстия для подвода рабочей жидкости
Скорость течения жидкости через входное отверстие nж=5 мс. Округляя величину в большую сторону до значения из нормального ряда условных проходов по ГОСТ 28338-89 получаем d0=16 мм
Расчет размеров гидробака
Объем гидробака V=(2 3)Qном
Высота гидробака Нб= а×Вб+12×Lmin=1×025+12×01=0.37м=400 мм
Длина гидробака Lб= б×Вб= 1×025= 025м
m³ 2×d³2×101³202 мм; m= 25 мм
где d – диаметр сливной гидролинии м
h= Lmin– m= 100– 25=75 мм
Нс=067×Lmin= 067×100= 67 мм
Lmax= Lmin+VLбВб= 01+0045025×025= 0525м = 525 мм
Выбираем уплотнения – армированное исполнение 3 комбинированное (резиновое основание фторопластовой пластины).
Момент трения уплотнения:
где d – диаметр уплотняемого вала мм;
q – удельная сила трения Нсм (рекомендуется q= 2 5 Нсм)
Основные размеры ГОСТ 8752-79:
Внутренний диаметр dвн=1600мм наружный диаметр dн=250мм ширина
Список использованной литературы
А.В.Лагерев. Проектирование объемного насосного гидропривода подъемно-транспортных машин и оборудования: Учеб. Пособие. – Брянск: БГТУ 2003 –
Промышленные роботы в машиностроении. Под редакцией Соломинцева.

Гидродвигатель.cdw

Преодолеваемый момент 2
Угол поворота 210 град
Угловая скорость перемещение 30 градс
Длина напорной линии 1
Длина сливной линии 1
Длина между двигателем и распределителем 1
Технические требования.