Разработка гидропривода механизма главного движения долбёжного станка

Спецификация_1.cdw

механизма главного движения
ГПА12153431.01.00.ВО
ГПА12153431.01.00.РПЗ

Спецификация _2.cdw

ГПА12153431.01.00.СБ
Винт М6-6g ГОСТ 11738-84
Винт М12-6g ГОСТ 11738-84
Шайба 6Л БрКМц3-1 ГОСТ 6402-70
Шайба 12Л БрКМц3-1 ГОСТ 6402-70
Клапан Обратный МКОВ-163Ф304
Распределитель РХ2064.3ОО22050АМ

спецификация_3.cdw

Клапан предохранительный
Распределитель РХ20573.3ОО22050АМ
Распределитель РХ20643ОО22050АМ.
Тройник проходной 2-22 ОСТ2 Г93-10-78
Гидроцилиндр 2-63*40*320
Тройник переходной 2-22-28 ОСТ2 Г93-10-78
Клапан обратный МКОВ-163Ф304
-10-1-132 ТУ2-053-1748-85
Распределитель Рн203К573-220-50
Станок долбёжный 7М430
АНПГ48-85 ТУ2-053-1806-86
Тройник проходной 2-282 ОСТ2 Г93-10-78
Штуцер 1-22- К 34" ОСТ 2 Г93-4-78
Штуцер 1-28- К 1" ОСТ 2 Г93-4-78

Лист 2.cdw

Пористость и раковины не допускаются
А1 гравировать вблизи отверстий
Техническая характеристика:
Диаметр условного прохода
Максимальный расход жидкости
Дополнительные требования:
*-размеры для справок
Наружные утечки не допускаются
Обозначения отверстии на гидроблоке управления соответствуют
обозначениям линии на принципиальной схеме
КП. ГПА. 12143131. 01.00
КП. ГПА. 12143131 01.01.
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Схема гидроблока управления

Лист 1.cdw

Максимальный расход жидкости
Максимальное осевое усилие
развиваемое гидроцилиндром
Максимальная скорость поршня гидроцилиндра
Рабочяя жидкость ИГП-30
Наружные утечки не допускаются
-размеры для справок
КП.ГПА.12143131.01.00
Принципиальная схема

записка.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вологодский государственный технический университет
Дисциплина: ГП и ГПА
Подписано к защите Принято
Защита состоится Оценка
Подписи членов комиссии
Тема: Разработка гидропривода механизма главного движения
Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний полученных при изучении курса «Гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования» приобретение практических навыков в разработке гидравлических приводов металлорежущих станков.
Предметом разработки является гидравлический привод механизма главного движения долбежного станка. В курсовом проекте требуется наиболее рационально выбрать гидроаппаратуру и обеспечить минимум потерь в гидросистеме.
Проектирование привода должно базироваться на применении стандартной гидроаппаратуры. При выполнении курсовой работы используются материалы таких курсов как физика высшая математика теоретическая механика сопротивление материалов теория механизмов и машин техническое черчение
РАСЧЁТ И ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ГИДРОДВИГАТЕЛЯ
1.Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя
Решение этой задачи совершается на основании нагрузочных и скоростных параметров привода приведенных в задании. По этим параметрам и по соответствующему виду механизма выбираем базовый станок; им является долбежный станок 7М430.
На основании параметров привода определяются максимальная скорость и максимальное осевое усилие:
2. Определение геометрических параметров и выбор ГД
В качестве исполнительного гидродвигателя выбираем гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком. Основными параметрами гидроцилиндра являются диаметры поршня и рабочее давление.
Ход поршня определяется исходя из величины наибольшего перемещения рабочего органа (РО) и ГОСТ 6540-68.
Рабочим давлением p необходимо задать руководствуясь техническими характеристиками привода станка стандартных ГЦ и насосов и рядом номинальных давлений регламентируемых ГОСТ 6840-68. При этом необходимо учесть что ориентировочно должно выполняться соотношение p=23pН где pН -давление создаваемое насосом.
Диаметр поршня гидроцилиндра определяется по формуле:
где: р1 и р2 – давление соответственно в напорной и сливной полостях гидроцилиндра;
Величина p1 принимается равной рабочему давлению т.е. p1=p.
рн=63МПа; р1 =23рн= 42 МПа;
Противодавление выбираем из диапазона p2=(0.3 0.9) МПа
Принимаем: р2 = 06 МПа;
ГЦ с односторонним штоком поэтому для обеспечения равенства скоростей быстрых ходов при БП необходимо применять дифференциальную схему включения; при этом y1 =0 y2 =1 (2)12.
По полученному значению D из справочника [1] выбирается стандартный гидроцилиндр у которого диаметр поршня Dст.> D
По справочнику [1] принимаем значение: dст = 40 мм.
Основные параметры гидроцилиндра по ГОСТ 6540-68:
Dст=63 мм dст=40 мм гидроцилиндр с односторонним штоком;
Гидроцилиндр 2-63 ×40× 320 ГОСТ 6540-68
СОСТАВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГИДРОПРИВОДА
Составление принципиальной схемы гидропривода начинаем от гидроцилиндра то есть наносим на схему гидроцилиндр а затем на его гидролинии устанавливаем регулирующие и направляющие гидроаппараты в соответствии с циклограммой работы привода и способом регулирования скорости. После этого объединяем напорную сливную линии отдельных участков схемы.
Схема насосной установки окончательно определяется после выбора её модели. Необходимо предусмотреть разгрузку насоса в положении «стоп» что обычно достигается выбором соответствующей схемы реверсивного распределителя.
Принципиальная схема привода приведена на рис.1.
ОК- обратный клапан;
КП – предохранительный клапан;
Р – регулятор расхода;
РР – реверсивный распределитель;
ТУ – тормозное устройство;
ГЦ – поршневой гидроцилиндр с двусторонним штоком;
Схема работы гидропривода
Включается электрогидравлическое управление- РБХ:
НРХ – Ф1 – КО1 – Р(РР)А – КО2 – ГМ –В(РР)Т
Быстрый отвод: отключаются электрогидравлическое управление -
- включается ЭМ2 – РР в позицию II:
НРХ – Ф1 – КО1 – Р(РР)В –ГМ – Р(РТУ)В –А(РР)Т
Включается кулачок (РТУ закрывается) отключается ЭМ2 – РР в нейтральную позицию:
НРХ – Ф1 – КО1 – Р(РР)Т
РАСЧЁТ И ВЫБОР НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемых расхода жидкости и давления в гидроприводе.
Для гидроцилиндра с односторонним штоком:
F1ст F2ст - эффективные площади стандартного гидроцилиндра соответственно в напорной и сливной полостях;
Определяем максимальные расходы жидкости:
Из полученных значений выбираем наибольшее.
АНПГ 48-853АНПГ 48-859Г49-339Г49-33 где
- исполнение по высоте гидрошкафа; Н = 1850 мм;
А - исполнение по способу охлаждения: с теплообменником и терморегулятором;
Н - исполнение по расположению и количеству агрегатов: два агрегата (перед щитом и за щитом);
П - расположение насосного агрегата: правое;
Г48–8 - обозначение насосной установки;
- исполнение по вместимости бака: 250 л;
- в числителе – тип комплектующего насоса в знаменателе – электродвигатель;
Насос рабочих ходов (НРХ): Г12-54АМ;
Насос быстрых ходов (НБХ): Г12-54АМ.
Основные параметры насоса типа Г12-54АМ (ТУ2-053-1765-85)
Рабочий объем см3 – 45;
Давление на выходе из насоса МПа:
Номинальная подача лмин – 58;
Номинальная мощность кВт – 81.
Подача насосов данной установки удолетворяет условию:
для насоса рабочих ходов () : 58 >4836;
для насоса быстрых ходов(): 58 >5798.
РАСЧЕТ И ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ И ТРУБОПРОВОДОВ
1. Выбор гидроаппаратуры
1.РАСЧЕТ И ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ
Параметрами для выбора гидроаппаратуры является величина расхода жидкости и рабочего давления в той линии где установлен аппарат. Номинальные значения расхода и давления – ближайшие большие к расчетным значениям. Выбранные аппараты должны соответствовать заданному способу монтажа в данном случае - встраиваемого. Выбор аппаратуры производим из справочника [1]. При выборе направляющей аппаратуры предпочтение отдаём распределителям типа В отличающимся меньшими габаритами и металлоёмкостью.
-125-1-КВ ГОСТ 21329-75
Qном=63 лмин; Рном.=63 МПа
Резьба (ГОСТ 6111-52) – К 34 ”
л мин- номинальная пропускная способность
Номинальная тонкость фильтрации мкм – 125
-исполнение конструкции
КВ- климатическое исполнение
. КО1- клапан обратный встраиваемого исполнения
МКОВ- 163Ф304 (ТУ2-053-1736-85)
Qном =100 лмин; Рном. =32 МПа;=42 МПа; Dy = 16 мм.
- условный проход мм
- номинальное давление
Ф- встраиваемый монтаж
- исполнение по давлению 03 МПа
- климатическое исполнение
- категория размещения.
КО2- клапан обратный встраиваемого исполнения
КП1 – клапан предохранительный непрямого действия
-10-1-132 (ТУ2-053-1748-85)
Qном.=100 лмин; Qma Рном. = 10 МПа.
- исполнение по номинальному давлению; Рном. = 10 МПа
- исполнение по присоединению резьбовое с метрической резьбой
2- исполнение по управлению: нормально- открытое исполнение с магнитом переменного тока 220 В.
КП2 – клапан предохранительный непрямого действия
РР – реверсивный распределитель
РХ2064.3ОО22050АМ (ТУ-053-1815-86)
Qном. = 160 лмин; Рном = 32 МПа; Dy = 20 мм
- исполнение по схеме
- исполнение по типу управления: электрогидравлическое
- без регулирования времени переключения
М- индивидуальный штепсельный разъём.
РБХ – распределитель быстрых ходов
РХ20573.ЗОО22050АМ (ТУ-053-1815-86)
Qном. = 160 лмин; Dy = 20 мм
3- исполнение по схеме
РТУ – распределитель тормозного устройства
3К573-220-50 (ТУ2-053-1435-79Е)
Qном. = 160 лмин; Рном = 32 МПа; Dy = 20 мм.
- диметр условного прохода
- исполнение по номинальному давлению: Рном = 32 МПа
К- кулачковое управление
3 - исполнение по гидросхеме
2. Выбор трубопроводов
В качестве трубопроводов принимаем стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75. Для монтажа принимаем соединение с развальцовкой.
Внутренний диаметр трубопровода:
где Q – максимальный расход жидкости в трубопроводе м3с;
– рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе мс;
Максимально допускаемая толщина стенки трубопровода:
где р – максимальное давление жидкости в трубопроводе;
– предел прочности на растяжение материала трубопровода:= 340 МПа;
КБ – коэффициент безопасности принимаем КБ = (2 8)=2;
Для соединения взаимно перемещающихся относительно друг друга аппаратов применяются рукава высокого давления по ГОСТ 6286-73.
Трубопроводы разбиваем на участки и производим расчёт для каждого участка.
Напорные линии: 1-5 5-8 8-9 34-36 36-38 8-39 27-41.
Проверим толщину стенки: ;
Для данного участка выбираем стальные бесшовные холоднодеформируемые трубы 22×1 по ГОСТ 8734 –75 [1] Dy=20(мм).
Соединение с развальцовкой: 1–22–К34" ОСТ2 Г93–4–78
где 1 – конструктивное исполнение на давление до 63 МПа;
– наружный диаметр трубы dн мм;
К34"–резьба коническая.
Напорно-сливные линии
Напорно-сливные линии: 13-15 20-22 15-20 20-18 17-15 23-24
Q’ БО==75 лмин =125·10-4 (м3с); Р=7 МПа;
Напорно-сливные трубы: участок 23-24
Q’ РХ=м3с; Р=7 МПа;
Для участков 13-15 20-22 15-20 20-18 17-15 выбираем трубопроводы 3416 по ГОСТ 8734 –75 [1] Dy=25(мм) соединение с развальцовкой: 1–28– К1" ОСТ2 Г93–4–78.
Для участка 23-24 выбираем трубопроводы 181 по ГОСТ 8734 –75 [1] Dy=15(мм) соединение с развальцовкой: 1–18– К12" ОСТ2 Г93–4–78.
Сливные линии: 25- 29 36-44 5-31
Для данного участка выбираем трубопроводы 281 по ГОСТ 8734 –75 [1] Dy=25(мм) соединение с развальцовкой: 1–28–К1” ОСТ2 Г93–4–78.
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГИДРОБЛОКА УПРАВЛЕНИЯ
В гидроблок управления входят следующие аппараты: реверсивный распределитель 2 обратных клапана (КО). Способ монтажа – встраиваемый. Данные аппараты крепятся к плите посредством стандартных крепёжных деталей. При проектировании плиты гидроблока управления обеспечивается максимальная простота компактность и технологичность конструкции удобство сборки а также возможность установки его на оборудование.
На основе компоновки выполняется сборочный чертеж гидроблока управления на котором проставляются габаритные присоединительные и установочные размеры.
СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ
ГИДРООБОРУДОВАНИЯ НА СТАНКЕ
Разработку конструкции гидропривода начинаем с вычерчивания на листе в масштабе в тонких линиях проекции станка. Далее определяются места расположения гидроцилиндра насосной установки гидроблока управления и других аппаратов. Затем они соединяются между собой с насосом и гидроцилиндром трубопроводами согласно принципиальной схеме.
Конструкция гидропривода должна обеспечить минимальную длину простейшую форму трубопроводов и одновременно удобство обслуживания не загромождать рабочее пространство станка. Большую часть гидроаппаратов следует монтировать на щите насосной установки.
На станке удобно будет установить гидроцилиндр а также тормозное устройство т.к. способом управления торможением является- по пути; вся остальная аппаратура будет размещена в гидрошкафу. Контуры станка вычерчиваем тонкими линиями а гидроаппаратуру – основными.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В АППАРАТАХ
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В АППАРАТАХ
Потери давления в гидроаппаратах определяются по формуле:
где – давление открывания или настройки аппарата;
А и В – коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в аппарате от расхода жидкости через него;
Qmax–расход жидкости через аппарат на данном этапе цикла.
Величина ро для обратных клапанов приводится в справочнике [1] а для напорных редукционных и переливных клапанов выбирается при расчете гидродвигателя и насосной установки. Коэффициенты А и В определяются по формулам:
где Q ном – номинальный расход аппарата;
(рном – потери давления в аппарате при номинальном расходе.
Величина рном для стандартных гидроаппаратов указывается в справочнике [1] в таблицах основных параметров.
Пример расчета для обратного клапана КО1:
Qном = 100 лмин = 1667·10-4 м3с;
Расчет потерь давления в гидроаппаратах сводим в табл. 7.1.
Потери давления в гидроаппаратах
Наименование и модель аппарата
Распределитель Рбх РХ20
Обратный клапан КО1 МКОВ
Напорная линия: D Рга =063 Па
Сливная линия: D Рга =00437 Па
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДАХ
2.1. Потери давления по длине
Потери давления по длине обусловлены вязким трением жидкости при ее течении в трубопроводе. Существенное влияние на величину этих потерь оказывает режим течения жидкости. Различают два режима: ламинарный и турбулентный причем переход из одного режима в другой происходит при критическом числе Рейнольдса (Reкр).
Поэтому прежде всего для каждого трубопровода определяется число Рейнольдса (Re).
где U – фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе;
n - кинематический коэффициент вязкости жидкости.
Затем сравниваем это число с Reкр:
если ReReкр то режим течения ламинарный.
Для гладких круглых труб а так же для отверстий в корпусе гидроблока управления Reкр =2300 для рукавов Reкр =1600.
При расчете потерь давления трубопроводы разбиваются на участки имеющие одинаковый диаметр и расход жидкости. Потери давления Dрi на вязкое трение:
где ρ- плотность рабочей жидкости;
ni – число участков.
Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент λi определяется по формулам:
- при ламинарном режиме λi=64Rei
- при турбулентном режиме λi=03164(Rei )025
где Rei - число Рейнольдса на i-м участке.
Расчет производим для БП.
Q = Qн = 58 лмин = 58 60000 = 0000967 м3с.
dст = dн – 2 = 22 – 2 * 1= 20 мм = .
Определяем площадь внутреннего сечения стандартного трубопровода:
Находим фактическую скорость течения жидкости:
Определяем число Рейнольдса:
Выбираем марку рабочей жидкости:
Определяем режим течения жидкости:
4286 2300 значит ламинарный режим (Re Re кр.).
Находим коэффициент гидравлического трения:
Потери по длине для напорного участка 25-27 равны:
Для остальных участков трубопровода расчет производим аналогично. Результаты расчетов сводим в табл. 7.2.
Потери давления по длине
2.2.Местные потери давления
Местные потери давления складываются из потерь в различных местных сопротивлениях и определяются по формуле:
где j - коэффициент j-го местного сопротивления;
nм – число местных сопротивлений;
fстj – площадь внутреннего сечения трубопровода перед j–м сопротивлением.
Коэффициент j определяется по справочнику [1].
Расчет производим для БП.
- изгиб трубы 900 ( т.к. кол-во 4 то Σ
- резкое сужение ( Σ
Для данного участка Σi =1+09+024=214.
Для остальных участков трубопровода расчет производим аналогично. Результаты расчетов сводим в табл.7.3.
Местные потери давления
Вид местного сопротив-ления
Резкое сужение (d15d10)
Резкое расширение (d11d15)
Резкое расширение (d20d23.5)
Резкое сужение (d23.5d20)
По результатам расчетов потерь давления в гидроаппаратах потерь по длине местных потерь рассчитываются суммарные потери в напорной и сливной линиях. Результаты сводятся в таблицу.
Суммарные потери давления
По полученным данным уточняем расчет насосной установки по давлению:
Рнтреб= Р1+DРн=42+0.718=4.918 (МПа)
В качестве заданного закона движения выходного звена ГД в процессе торможения принимаем закон постоянного ускорения т.е. а = – аn = соnst.
где vу – скорость установившегося движения.
Необходимо определить геометрическую характеристику УГУ fу=f(z).
При установке УГУ в сливной линии fу находим по формуле:
где v - скорость движения поршня v= 0.1 мс;
плотность жидкости 885 кгм3;
F1 и F2 - эффективные площади соответственно в напорной и сливной полостях F1 = м2;
Значение my в зависимости от формы рабочего элемента УГУ находится в диапазоне: mу = 0.6 0.7 принимаем my = 0.65;
Dpо – сумма перепадов давления открывания всех ГА
Dpо = 0 + 0.15 + 0 + 0.15 = 0.3 МПа;
A и B – сумма коэффициентов аппроксимации потерь давления всех ГА и трубопроводов входящих в напорную и сливную линии
Ан = 4688 + 30 + 4688 + 4762 = 17138 ;
Вн = 1760563 + 18518518 + 1760563 + 4545455 = 9918433 ;
mS – суммарная масса
mS = mn + mжс + mжн ;
где mn – масса всех подвижных неуравновешенных частей приведённая к поршню mn = 500 кг;
mжн mжс – масса жидкости в напорной или сливной линии приведённая к поршню ГЦ;
mS = 500 + 101 + 4082 = 64182 кг.
Задаёмся ап и шагом расчёта по времени Dt.
Шаг определяется по формуле:
где tn – время переходного процесса;
п – число шагов (принимаем п = 20);
t = 0; v=vу= 01 мс; z = 0; = 0.
t = t1 = Dt = 0.0025 с;
v1=vу-апt1 = 01 – 2 . 00025 = 0995 мс;
При управлении по времени: z1=x1·tg α=0.0039·tg 30°=2252 м.
Аналогично первому рассчитываем остальные и результаты расчета заносим в табл. 8.1.
По результатам расчета строим график зависимости ¦у=¦(z) (рис.8.2). По нему подбираем форму управляющего гидроустройства из числа приведенных в [3] так чтобы фактическая геометрическая характеристика была наиболее близка к расчетной.
Цилиндрический золотник с пазами прямоугольного сечения
Выбираем для тормозного устройства цилиндрический золотник с пазами прямоугольного сечения и плоским дном: рис 8.3.
Фактическая геометрическая характеристика строится по формуле:
где n – число пазов на золотнике выполненных под углом к оси золотника и шириной b.
Площадь открытия окна определяется через геометрические параметры золотника:
примем количество пазов n = 4 ширину паза b = 2 мм тогда угол наклона паза равен:
Приведем пример расчета фактической геометрической характеристики для z2=2309 мм:
fyф2=178·10-6-039·10-3·2309·10-3=88·10-6 м2
Результаты расчета сводим в табл.81.
По результатам расчета строим график зависимости fyф=f(z) см. рис.8.2.
Погрешность составляет:
условие выполняется данный золотник обеспечивает торможение рабочего органа робота по заданному закону.
В ходе выполнения курсовой работы был спроектирован гидравлический привод механизма главного движения долбежного станка.
При конструировании были учтены требования и рекомендации ГОСТов.
Был произведен расчет и выбраны: исполнительный гидроцилиндр с двухсторонним штоком 2-63х40х320 ГОСТ 6540-68 насосная установка Г48-85 гидравлические аппараты трубопроводы. Затем была разработана конструкция гидроблока управления состоящего из реверсивного распределителя и встраиваемых предохранительного и обратного клапанов смонтированных на плите. Составлена схема размещения аппаратов на щите насосной установки и на промышленном роботе; после этого был произведен расчет потерь давления жидкости системе динамический расчет привода и была выбрана конструкция золотника тормозного устройства – цилиндрический золотник с пазами прямоугольной формы и плоским дном.
Техническая характеристика привода
Рабочее давление масла МПа
Максимальный расход жидкости м3с (лмин) 097·10-3 (58)
Максимальное осевое усилие развиваемое гидроцидиндром Н 10000
Максимальная скорость движения поршня мс 04
Рабочая жидкость: ИГП 30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Свешников В. К. Усов А. А. Станочные гидроприводы. Справочник - 2-е издание переработанное и дополненное. М. Машиностроение 1988. -512с.
Абрамов Е. И. Колесниченко К. А. Маслов В. Г. Элементы гидропривода. Справочник- 2-е издание переработанное и дополненное. К. Техника
Башта Т. М. Гидропривод и гидроавтоматика. Учебник для ВУЗов. М. Машиностроение 1972. – 320с.