Гидросхема привода кантователя-транспортера. Щелевой фильтр.

Пояснительная записка.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Машиностроительный факультет
ГИДРАВЛИКА ГИДРО- И ПНЕВМОПРИВОД
Проектирование принципиальной гидравлической схемы
Спроектировать гидросхему привода кантователя-транспортера.
Последовательность работы механизмов 3-2-1- -1-3-2-1-3-
на разработку принципиальной гидравлической схемы
Наименование область применения и назначение разработки
Разработка принципиальной гидравлической схемы привода кантователя-транспортера.
Установку целесообразно использовать на предприятиях машиностроительного профиля для кантовки-транспортировки заготовок деталей изделий при их изготовлении.
Установка предназначена для привода движения основных узлов механизма машины.
Цели и задачи разработки
Разработка принципиальной гидравлической схемы ведется с целью создания отдельного автоматизированного рабочего места что в свою очередь позволит снизить себестоимость и трудоемкость изготовления заготовок деталей и изделий.
Источники разработки
Разработка ведется на основании изучения состава современного станочного оборудования и дополнительных устройств предназначенных для автоматизации производственного процесса. При использовании технической литературы современных журналов и электронных каталогов выпускаемой продукции передовых заводов-изготовителей.
Технические требования
Установка должна содержать следующие узлы и системы:
- привод кантователя
Технические характеристики проектируемых узлов и систем
2.1. Привод вращения:
- угловые скорости вращения вала гидромотора: w1=40 радс w2=20 радс w3=25 радс w4=32э радс;
- крутящие моменты обеспечиваемые гидромотором: Мmin=50 кгмрад Мma
2.2. Привод кантователя:
- угловые скорости вращения вала гидромотора: w1=4 радс
- крутящие моменты обеспечиваемые гидромотором: Мmin=25 кгмрад Мma
2.3. Привод захвата:
- скорость подачи масла: Vma
- усилие создаваемое гидроцилиндром: Pma
Требования к надежности и технике безопасности
3.1. Все узлы и системы установки должны работать без заеданий и ударов.
3.2. В наиболее ответственных местах должны быть предусмотрены предохранительные устройства от перегрузок.
3.3 Электрооборудование и электродвигатели должны быть защищены от попадания влаги по категории »Правил устройства электроустановок (ПУЭ)» утвержденных Госэнергонадзором.
3.4. Конструкцция проектируемых узлов и систем должна исключать их поломку при сбое программы и в других нештатных ситуациях.
3.5 Уровень шума на рабочем месте не должен превышать значений установленных по ГОСТ12.003-83.
Требования к технологичности производства и эксплуатации
4.1. Конструкция узлов и систем установки должна быть технологичной при изготовлении эксплуатации и ремонте.
4.2 Составные части узлов и систем установки должны быть доступны для технологического обслуживания и ремонта.
Требования к метрологическому обеспечению
Все используемые измерительные устройства и датчики должны быть отградуированы и пройти соответствующую аттестацию.
Требования к уровню унификации и стандартизации
При проектировании установки необходимо стремиться к максимальной унификации и стандартизации проектируемых узлов систем деталей и покупных изделий а также использовать не менее 25% стандартных изделий.
Эстетические и эргономические требования
7.1. Внешний вид готовой продукции должен удовлетворять современным требованиям технической документации.
7.2. Установка органов управления и усилия прикладываемые к ним человеком должны соответствовать эргономическим требованиям.
Специфические требования
По основным техническим характеристикам и технико-экономическим показателям проектируемые узлы и системы установки не должны уступать подобным образцам данного класса оборудования и находиться на уровне современных зарубежных образцов.
Требования к основным материалам и сырью используемых в стандартных элементах
Выбор дорогостоящих материалов и сырья используемых в стандартных гидроэлементах должен быть строго обоснован.
Экономические требования
Срок окупаемости затрат на разработку и освоение принципиальной гидравлической схемы не должен превышать 1 года
В данной разработке принципиальной гидравлической схемы был произведен расчет узлов привода кантователя-транспортера.
Приведены необходимые расчеты для проектирования установки.
В литературе указаны основные источники разработки и проектирования.
В приложении приведены чертеж разработанной принципиальной гидравлической схемы и сборочный чертеж гидроэлемента – Щелевой фильтр..
Подбор насосной станции
Подбор регулирующей аппаратуры
1. Редукционные клапаны непрямого действия
2. Дросселирегуляторы расхода
3. Гидрораспределители типа В10 ..
Расчет трубопровода .
1. Определение внутреннего диаметра трубопровода
2. Определение минимальной толщины стенок трубопровода для напорной и сливной магистралей
3. Определение наружного диаметра трубопровода .
Выбор сорта масла .. .
Определение числа Рейнольдса ..
Расчет потерь давления в трубопроводе .
Расчет месных потерь давления ..
Определение площадей настройки дросселей .
Расчет регулировочной и механической характеристик .
Принцип работы фильтра щелевого .
Список литературы ..
Применение гидроприводов позволяет упростить кинематику машин снизить металлоемкость повысить точность надежность и уровень автоматизации.
Широкое использование гидроприводов определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости 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 преобразователей а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.
Гидроприводы имеют и недостатки которые ограничивают их использование в станкостроении. Это потери на трение и утечки снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости.
При правильных конструировании изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно знать хорошо унифицированные узлы станочного гидропривода централизованно изготовляемые специализированными заводами а также типовые узлы специального назначения.
Расчет гидроцилиндров производим по двум параметрам: максимальной нагрузке действующей на на гидроцилиндр Рмах и максимальной скорости течения жидкости в трубопроводе Vmax
где Рмах - максимальная сила подачи Н;
Рраб - рабочее давление Па.
Рраб выбираем из установленного ряда номинальных давлений [2 с.44]
Принимаем рабочее давление .
Определим расчетный диаметр поршня:Dрасч:
Из установленного ряда [2 с.44] выбираем стандартный диаметр поршня D=100 мм.
Выбираем гидроцилиндр для зажимных и фиксирующих устройств агрегатных станков и автоматических линий на Рном=10 МПа по ОСТ2 Г29-1-77 (ТУ2-053-1652-83)
Шифр обозначения гидроцилиндра [2 с.53]:
где 1- тип цилиндра (с односторонним штоком);
0 - диаметр поршня мм;
Максимальный расход:
Q1=VmaxSy=57850=39250 =39250610-4=2355
Давление настройки редукционного клапана в приводе механизма установки и снятия заготовки Р=10 МПа т.к. необходимо обеспечить всего одну нагрузку Рмах=40000 Н.
Расчет гидромоторов производим по трем параметрам: рабочему объему q максимальной (nmax) и минимальной (nmin) частотам вращения вала гидромотора.
Расход жидкости на 1 радиан:
Рн - номинальное давление Н.
Рн выбираем из установленного ряда номинальных давлений [2 с.44]:
Принимаем номинальное давление Рн=125 МПа.
Рабочий объем гидромотора:
Предельные частоты вращения вала гидромотора определяются по зависимостям:
где w1 w4 - предельные угловые скорости вращения вала гидромотора
Выбираем высокомоментный радиально-поршневой гидромотор типа МРФ по ТУ 2-053-1801-86 [2 c.65]. МРФ применяется в приводах механизмов требующих значительных крутящих моментов при ограниченной частоте вращения.
Шифр обозначения гидромотора [2 с.67]:
где 160 - рабочий объем см3
Номинальный расход масла:
Номинальная частота вращения:
Номинальный крутящий момент:
Номинальная мощность:
КПД полный не менее:
Допускаемая нагрузка на вал:
Q2=qnmax=160382210-3=612 [лмин]
Расчет гидромотора производим в той же последовательности что и для привода вращения.
Из установленного ряда номинальных давлений [2 с.44] принимаем давление:
Расход жидкости на один радиан:.
Предельные угловые скорости вращения вала гидромотора:
Выбираем высокомоментный радиально-поршневой гидромотор типа МРФ по ТУ 2-053-1801-86 [2 c.65]
где 400 - рабочий объем см3
Для обеспечения минимальной частоты вращения применим редуктор с передаточным отношением:
Принимаем i=56 [4 с.36]
При этом частота вращения гидромотора составит:
Подбор насосной станции.
Насосные установки представляют собой совокупность одного или нескольких насосных агрегатов и гидробака конструктивно оформленных в одно целое. Как правило насосные установки комплектуются гидроаппаратурой (предохранительными обратными клапанами и др.) манометрами и кондиционерами рабочей среды (фильтрами системами торможения)
Рабочую установку выбираем по двум параметрам: максимальному рабочему давлению Pmax [МПа] и максимальной скорости подачи масла насосом Q [лмин].
Pmax=125 МПа (приводы вращения и кантователя)
Qmax=612 лмин (привод вращения)
Выбираем насосную станцию типа С:
где 3 - исполнение по высоте;
К - с кожухом (закрытый шкаф);
С - тип насосной установки;
0. - вместимость бака [л].;
- исполнение бака с отсеком для смазки;
В- с теплообменником;
РГ1 - горизонтальный с регулируемым насосом НПлР;
- номинальное давление насоса 125 МПа;
- номинальная подача насоса [лмин];
- номинальная мощность электродвигателя кВт;
- основное исполнение по шуму;
М1 - тип первого гидроаппарата предохранительного блока МПГ54-3;
- диамеир условного прохода 20 мм.;
- номинальное давление настройки гидроаппарата 10 МПа;
-без электроразгрузки;
УХЛ4 - климатическое исполнение УХЛ категория размещения 4.
Подбор регулирующей аппаратуры.
1. Редукционные клапаны непрямого действия (3 шт.)
Шифр обозначения клапана по ТУ 2-053-5749043-003-88 [2 с.122]:
где 20 - диаметр условного прохода [мм];
- исполнение по номинальному давлению настройки [МПа];
к - исполнение по присоединению резьбовое с конической резьбой;
2. Дросселирегуляторы расхода (7 шт.)
Шифр обозначения регулятора расхода с обратным клапаном по ТУ 2-053-1790-88 [2 с.133]:
где М - международные присоединительные размеры;
ПГ55-3 - обозначение по классификатору станкостроения;
М - модернизированный..
3. Гидрораспределители типа В10 ГОСТ 24679-81.
Шифр обозначения двухпозиционного гидрораспределителя по Схеме 573 (6 шт.) [2 с.85]:
где В - гидрораспределитель золотниковый;
Е - вид управления: электрическое;
- диаметр условного прохода [мм];
3 - номер схемы в соответствии с [2 табл.4.1.];
ОФ. - способ установки золотника: без пружинного возврата с фиксатором;
В220- величина переменного тока [В];
Шифр обозначения трехпозиционного гидрораспределителя по Схеме 44 (3 шт.) [2 с.85]:
- номер схемы в соответствии с [2 табл.4.1.];
- способ установки золотника: с пружинным возвратом;
Шифр обозначения трехпозиционного гидрораспределителя по Схеме 64 (3 шт.) [2 с.85]:
Соединение медных алюминиевых и латунных труб чаще всего применяются в системах низкого (до 25 МПа) давления. Медные трубы легко монтируются на станке однако с течением времени они теряют эластичность и могут лопаться в результате усталости при вибрационных нагрузках. Медные трубы легко подвержены механическим повреждениям; они ускоряют окислительные процессы в масле сокращая срок его службы.
Для станков серийного производства предпочтительно применять Стальной трубопровод.
Принимаем материал трубы Сталь 20 [2 с.31].
1. Определение внутреннего диаметра трубопровода
Внутренний диаметр трубопровода:
где Q - максимальный расход на рассматриваемом участке магистрали лмин;
VM - регламентированная скорость течения рабочей жидкости мс;
VMн =4 мс -для напорных магистралей;
VMс =2 мс -для сливных магистралей;
Напорная магистраль:
2. Определение минимальной толщины стенок трубопровода для напорной и сливной магистралей
Толщина стенки трубопровода:
где P – номинальное давление на проектируемом участке МПа;
sВ- предел прочности материала трубопровода (для Стали 20 sВ=160 МПа);
ks- коэффициент безопасности (ks=4 8);
3. Определение наружного диаметра трубопровода
Наружный диаметр трубопровода:
Выбираем трубы по ГОСТ 8734-75 [2 с.309]:
Расшифровка: Труба бесшовная холоднодеформированная с наружным диаметром 15 мм нормальной точности толщиной 25 мм мерной длины 3200 мм из Стали 20 (группы В) ГОСТ 8733-87.
В гидроприводах машин предназначенных для работы в стабильных температурных условиях обычно применяют рабочие жидкости минерального происхождения с диапазоном вязкости при температуре 500С примерно 10 40сСт а именно: трансформаторное веретенное АУ индустриальное турбинное и другие масла.
Применение менеее вязких жидкостей приводит к увеличению утечек а более вязких – к увеличению гидравлических потерь. [3 с.414]
Исходя из вышесказанного выбираем масло минеральное И-30А [2 с.12] которое изготовлено из нефти подвергнутой глубокой селективной очистке содержит антиокислительную противопенную антикоррозионную и противоизносную присадки.
n50 = 28 - 33 - вязкость масла при t=500C;
ρ = 890 - плотность масла.
Определение числа Рейнольдса
где Q – расход масла лмин;
d – наружный диаметр трубопровода мм;
V – вязкость масла мм2с.
Re>2200 - поток турбулентный;
Re2200 - поток ламинарный.
Вторая ветвь напорной магистрали имеет турбулентный режим течения. Все остальные ветви – ламинарный режим течения.
Расчет потерь давления в трубопроводе [2 с.389]
Для ламинарного режима течения потери давления в трубопроводе::
Для турбулентного режима течения:
где L – общая длина участка проектируемого трубопровода м;
d – внутренний диаметр трубопровода мм;
Q – поток (расход) масла для расчитываемого привода лмин;
n- вязкость масла (n=30 мм2с);
Потери в напорной магистрали:
L=04+13+05+03+04=29 м;
Потери в сливной магистрали:
L=04+408+402+408+13=89 м;
L=04+203+05+03+04=22 м;
L=04+206+204+207+08=46 м;
L=04+09+05+03+05=26 м;
L=05+03+03+04+1=25 м;
Расчет месных потерь давления
Месные потери давления регламентированы для всех элементов гидроприводов. Выпишем значения потерь для выбранной гидроаппаратуры.
РК непрям. действия:
Dp=05 МПа [2 с.122];
Dp=025 МПа [2 с.135];
Для гидрораспределителей месные потери давления зависят от расхода масла [2 с.78].
Расчитаем местные потери для напорной и сливной магистралей каждого привода.
Напорная магистраль: ;
Основные потери давления происходят на гидроэлементах т.к. они значительно превышают потери давления в трубопроводе.
Определение площадей настройки дросселей
где Q – расход масла в каждой линии дросселирования лмин;
fдр – площадь настройки дросселя мм2;
p – рабочее давление МПа;
где Sy – уточненная площадь поршня мм2;
V – скорость подачи жидкости в каждую линию дросселирования смс;
где q – рабочий объем гидромотора см3;
n – частота вращения вала гидромотора обмин;
где w - угловая скорость вращения вала гидромотора радс;
Рассчитаем площади дросселирования по той же методике что и для привода вращения.
Расчет регулировочной и механической характеристик.
Проводим расчет характеристик дли привода вращения
Регулировочная характеристика
где w - угловая скорость вращения вала гидромотора 1с;
m - вязкость масла (m=35 );
fдр – площадь дросселирующей щели мм2;
q – рабочий объем гидромотора мм3;
r - плотность масла (ρ = 890 );
M – крутящий момент на валу гидромотора Нм;
y – расход жидкости на 1 радиан см3рад;
Составим уравнение для построения подставив в исходное выражение значения констант (p q m r y и fдр для каждой из характеристик)
При построении pн=125 атм. Mmin=50 Mmax=1600 .
Механическаяя характеристика
w=f(fдр) Mminmax=const.
Для построения механической характеристики используем то же выражение что и для построения регулировочной.
Составим уравнение для построения подставив в исходное выражение значения констант (p q m r y и Mminmax для каждой из характеристик)
Фильтр щелевой по ГОСТ 21329-75:имеет фильтрующий пакет состоящий из набора основных 8 и промежуточных 9 пластин. Фильтр исполнения 1 по конструкции состоит из стакана 1 крышки 2 оси 3 стойки 10 с закрепленными на ней скребками 11 рукоятки 4 уплотнений 5 и 6 пробки 7 служащей для слива загрязнений. Из отверстия крышки масло проходит через щели между пластинами 8 и отводится в гидросистему через отверстие . При повороте фильтрующего пакета рукояткой 4 скребки 11 прочищают щели между основными пластинами. Очистку фильтрующего пакета не рекомендуется проводить во время работы гидропривода. В обозначении фильтра указывается через дефис номинальная пропускная способность (лмин) номинальная тонкость фильтрации (мкм) и исполнение по конструкции.
В результате проделанной работы была спроектирована гидросхема привода кантователя-траспортера. Рассчитаны основные характеристики и построены графики зависимостей (регулировочная и механическая). По рабочему давлению гидроприводы получились низкого давления (4 МПа). Предполагая условия работы данных приводов можно порекомендовать для него использование в системах с ЧПУ.
Методические указания и задания по выполнению курсовой работы «Гидравлика гидро- и пневмопривод» для студентов по направлениям 552900 «Технология оборудование и автоматизация машиностроительных производств» 551800 «Технологические машины и оборудование» и специальностей 1202000 120200 120500 дневного и заочного обучения.- Томск: Изд. ТПУ 1998.- 16 с. (А.В. Иоппа П.Я.Крауиньш А.Н.Гаврилин)
Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник. – 3-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение. 1995.- 448 с.: ил.(Б-ка конструктора)
Гидравлика гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов Т.М.Башта С.С.Руднев Б.Б.Некрасов и др.-2-е изд. перераб.-М.: Машиностроение 1982.-423 с.
Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся машинострпоительных специальностей техникумов С.А.Чернавский К.Н.Боков И.М.Чернин и др.-2-е изд. перераб. и доп.-М.:Машиностроение 1988.-416 с.: ил.
Гидросхема привода кантователя-транспортера

Гидравлическая схема.cdw

-7 - Дроссель МПГ 55-3М (ТУ2-053-1790-86)
- Гидроцилиндр 1-100х400 (ТУ2-053-1652-83)
- Трехпозиционный гидрораспределитель по схеме
№ 64 (ГОСТ 24679-81)
- Редукционный клапан (ТУ2-053-5749043-003-88)
- Гидромотор типа МРФ (ТУ2-053-1801-86)
- Двухпозиционный гидрораспределитель по схеме
№ 573 (ГОСТ 24679-81)
№ 44 (ГОСТ 24679-81)
НА - насосный агрегат
М - электродвигатель НА
КП - предохранительный клапан
ПМ - переключатель монометра МН
П - плита для подключения сливной линии Т
ТО - теплообменник с электродвигателем М1
РТЭ - электрический регулятор температуры с
ФЗ - заливной фильтр
- линии подключения теплообменника
значения длин магистралей l- в [м].
кантователя-транспортера
Гидросхема привода кантователя-транспортера
Гидроэлементы приводов
Гидроэлементы насосной станции

Фильтр.cdw

Технические характеристики
Номинальное рабочее давление 6.3 МПа.
Номинальный перепад давлений 0.1 МПа
Номинальная пропускная способность
мкм: 8мкм- 10 лмин; 125мкм- 16 лмин.
Технические требования
Момент на рукоятке при ручной очистке не должен превышать на
чистом фильтре. Рукоятку фильтра необходимо проворачивать на
полный оборот не реже 1 раза в смену.
Качество изготовления пластин и сборки фильтрующего пакета
должно обеспечивать размер фильтрующей щели
номинальной тонкости фильтрации.
Отштампованные скребки
основные промежуточные пластины должны
быть отгальтованы. Заусенцы забоины и прогиб деталей не допускается.
.Проверенные пластины
должны быть обжаты на
оправке под прессом давлением 20 МПа при выдержке 2 мин.

Фильтр Специф.spw

КП. 4А12.00.01.01.СБ
Пояснительная записка
Шайба 14 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 14 ГОСТ 10450-78
Шайба 14 ГОСТ 9649-78
Штифт 1 х 4 ГОСТ 12850.2-93
Кольцо уплотнительное
Улотнение ГОСТ 6489-81