Расчет гидропривода для возвратно-поступательного перемещения головок в хонинговальных станках

Кафедра: «Гидравлика и теплотехника».

Курсовая работа.

По курсу «Гидравлика».

На тему: «Расчет гидропривода для возвратно-поступательного перемещения головок в хонинговальных станках».

Произвести расчёт гидропривода для возвратно перемещения головок в хонинговальных станках.

Крутящий момент на валу гидромотора;

Число оборотов ротора гидромотора;

Длина трубопровода от насоса до гидродвигателя;

Длина трубопровода от гидродвигателя до бака ;

Длина трубопровода напорного клапана ;

Число поворотов трубопровода под углом 90° ;

Число поворотов трубопровода под углом 60° ;

Число поворотов трубопровода под углом 30° ;

Выбор параметров гидродвигателя.

Гидродвигатель выбираем из каталога по заданным значениям Мmах, nmах, при условии, что для гидродвигателя вращательного движения (гидромотора).

,.

где i — передаточное число редуктора, коробки передач.

— принимаем предварительно.

i=l-т.к. отсутствует приводной механизм Одновременно с выбором гидродвигателя выбирается номинальное давление в гидросистеме. Ни один из гидромоторов каталога не соответствует расчитанным параметрам, поэтому вводим приводной механизм с передаточным числом i=2/3. Получаем:

Наиболее подходящий гидромотор МНА-Ф-10/200 — тип аксиально-поршневой, мотор-насос.

Технические характеристикигидромотора сведены в табл. 1.

Потери давления в гидродвигателе Результат расчета сведен в табл. 1.

Предельные значения объемного расхода гидродвигателя Результаты расчета сведены в табл. 1.

Выбор рабочей жидкости.

Выбор рабочей жидкости определяется температурными условиями работы, рабочим давлением и требованиями к выходным параметрам гидропривода. В задании температурные условия не оговорены и интервал температур 273−323К принимается за рабочий, максимальное значение рабочей температуры (323К) — за температуру рабочей жидкости при установившемся тепловом режиме гидропривода (tycт). При такой температуре и потере давления рекомендуется применять рабочие жидкости с кинематическим коэффициентом вязкости н=(0,60…1,10)10−4 м2/с. Масло должно быть очищено от посторонних включений размером более dчст=0,025 мм.

Из каталога выбираем масло индустриальное И-70А ГОСТ 20 799–75. Характеристики рабочей жидкости сведены в табл. 2.

Расчет внутреннего диаметра трубопровода.

Значение объемного расхода на гидролиниях всасывания, напора, слива и управления определяется по формуле:

где влин=1 (коэффициент влин представляет собой отношение объемного расхода в гидролинии к объемному расходу гидродвигателя).

На основе опыта для гидросистем рекомендуются следующие величины допустимых скоростей течения жидкости (Vдоп):

— для всасывающейгидролинии 0,5−1,5 м/с (принимаем Vдоп=1 м/с).

— для сливной гидролинии 2 м/с.

— для напорныхгидролиний 5 м/с (при ДРГД=12,7 Мпа) Внутренний диаметр трубопроводпроводагидролинии рассчитывается по формуле:

Для всасывающей гидролинии (хи) Для сливной гидролинии (cf, fz).

Для напорных гидролиний (ah, hb, ag, hf).

Для соблюдения условия ламинарности режима должно выполняться условие:

Условие ламинарности режима выполняется.

Существующий сортамент труб и диаметры условных проходов гидроаппаратов накладывают на внутренний диаметр трубопровода дополнительное ограничение Условие выполняется.

Толщина стенки водопровода расчитывается по формуле:

где ув — временное сопротивление разрыву (минимальное). Трубы изготавливаем по ГОСТ 192 777–73. Материал трубы — сталь 30ХГСА — ув=50 кг/мм2.

Для всасывающей гидролинии (хи) Округляем наружний диаметр и толщину стенки до ближайших стандартных dнар=21 мм, д=1,4 мм.

Для сливной гидролинии (cf, fz).

Округляем наружный диаметр и толщину стенки до ближайших стандартных dнар=15 мм, д=1 мм.

Для напорных гидролиний (ah, hb, ag, hf).

Округляем наружный диаметр и толщину стенки до ближайших стандартных dнар=10 мм, д=0,6 мм.

Пересчитываем значения внутреннего диаметра водопровода по формуле:

Для всасывающей гидролинии (хи) Для сливной гидролинии (cf, fz).

Для напорных гидролиний (ah, hb, ag, hf).

Расчитанные значения сведены в табл. 3.

Выбор гидроаппаратуры.

По значениям объёмного расхода, диаметра d (на соответствующей линии) и потери давления ДРГД из каталогов подбирается гидроаппаратура, с соблюдением условий:

,.

При выборе гидрораспределителя учитывается его тип по управлению, числу линий и позиций.

Для фильтров учитывается условие очистки от частиц с максимальным размером dчст=0,025 мм.

Технические характеристики гидроаппаратов сведены в табл. 4.

Трассировка сети.

Трассировка гидросети заключается в установлении длин, диаметров, видов и количества местных сопротивлений на отдельных гидролиниях.

Учитываются местные сопротивления: плавные и резкие повороты потока, внезапные сужения и внезапные расширения в местах соединения трубопровода с гидробаком, гидродвигателем и фильтрами.

Коэффициент Вейсбаха (местного сопротивления) в общем случае определяется по формуле:

.

где и, А — справочные значения.

Принемаем коэффициент Кориолиса б=2 (при Reб<2300).

Для практических расчётов влиянием второго слагаемого можно пренебречь, то есть полагать .

Тогда для гидролинии можно определить по формуле:

.

где К и — количество и коэффициент Вейсбаха однотипных местных сопротивлений на данной линии.

Гидролиния хи:

Вход в трубу из бака.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 60°. ,.

Резкий поворот на угол 30°. ,.

Гидролиния ah:

Внезапное расширение при входе в обратный клапан.

Внезапное сужение при выходе из обратного клапана.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 60°. ,.

Резкий поворот на угол 30°. ,.

Гидролиния hb:

Внезапное расширение при входе в фильтр.

Внезапное сужение при выходе изфильтра.

Внезапное расширение при входе в распределитель.

Внезапное сужение при выходе из распределителя.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 60°. ,.

Гидролиния сf:

Внезапное расширение при входе в распределитель.

Внезапное сужение при выходе из распределителя.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 60°. ,.

Гидролиния fz:

Выход из трубы в бак.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 30°. ,.

Гидролиния ag:

Внезапное расширение при входе в напорный клапан.

Внезапное сужение при выходе из напорного клапана.

Выход из трубы в бак.

Резкий поворот на угол 90°. ,.

Резкий поворот на угол 60°. ,.

Резкий поворот на угол 30°. ,.

Гидролиния hf:

Внезапное расширение при входе в дроссель.

Внезапное сужение при выходе из дросселя.

Результаты трассировки сведены в табл. 3.

Определение характеристик магистральной и вспомогательной гидролиний.

В общем случае характеристики магистральной и вспомогательных гидролиний (управления, выражающие зависимость потери давления от объёмного расхода) имеют вид:

и получаются в результате сложения характеристик (потерь давления) обычно последовательно соединенных гидролиний.

Потери давления в гидролинии.

Потери давления в гидролинии могут быть определены по формуле:

.

где — потери давления на трение по длине гидролинии.

(при ламинарном режиме r=1).

— суммарные потери давления от местных сопротивлений на гидролинии.

— суммарные потери давления в гидроаппаратах, установленных на рассматриваемой гидролинии:

для гидроаппаратуры, за исключением напорных клапанов, гидродросселей, делителей потока и гидродвигателя для напорных клапанов.

.

где — наперед не заданная величина давления предварительного поднятия пружины.

для гидродросселей.

.

где m=2 в случае кадратичного дросселя,.

— наперед не заданная величина, являющаяся параметром регулирования.

при полностью открытом дросселе.

при полностью закрытом дросселе для гидродвигателя.

Линия хи:

Линия ah:

Линия hb:

Линия cf:

Линия fz:

Линия ag:

Линия hf:

Характеристики магистральной и вспомогательной линий.

Магистральная линия:

Получаем:, ,.

Вспомогательные линии:

Получаем ,.

Получаем ,.

Определение потребного давления в магистральной линии при «предельном» режиме работы гидропривода.

гидродвигатель трубопровод магистральный линия Под «предельным» режимом гидропривода условимся понимать режим, при котором вся подаваемая насосом жидкость поступает вгидродвигатель.

Такой режим работы отвечает следующим условиям:

Потеря давления на магистральной линии при максимальном значении объемного расхода гидродвигателя определяется по формуле:

Определение потребной подачи насоса.

Потребная подача определяется как сумма объемного расхода через гидродвигатель и утечек в гидроаппаратах (в гидрораспределителе и напорном гидроклапане) при «предельном» режиме.

Утечки жидкости определяются по формуле:

Таким образом, потребная подача определяется по формуле:

Подбор насоса и электродвигателя.

По данным потребного давления и потребной подачи из каталога выбирается подходящий гидронасос при соблюдении следующих условий:

.

Выбираем насос нерегулируемый, мотор-насос МНА-Ф-16/200.

Для выбора электродвигателя необходимо вычислить потребную мощность по формуле:

Из каталога выбирается приводной электродвигатель при соблюдении условий:

.

Выбираем Двигатель А02−42−6 ГОСТ 13 859–68.

Технические характеристики гидронасоса и электродвигателя сведены в табл. 5.

Уточнение параметров «предельного» режима работы гидропривода.

Искомые параметры (P, Q) «предельного» режима работы гидропривода определяются по точке пересечения характеристик насоса и магистральной линии .

Характеристика магистральной линии строится по семи точкам:, ,, …,, , где при.

.

а, , …, рассчитываются по формуле:

Расчеты производятся в электронной таблице MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 6.

Характеристика насоса строится соединением прямой линией двух точек: и.

Параметры Р иQ, соответствующие точке пересечения характеристик и, должны удовлетворять условиям:

.

; условие выполняется.

; условие выполняется.

Построение характеристики параллельной линии с напорным гидроклапаном.

Приняв равным давлению, соответствующему точке пересечения характеристик и, строим характеристику .

Характеристика строится по семи точкам:, ,, …,, , где при.

.

а, , …, рассчитываются по формуле:

Расчеты производятся в электронной таблице MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 7.

Давление, соответствуещее точке пересечения характеристик насоса и линии ag, должно удовлетворять условию:

; условие выполняется.

Определение параметров гидропривода при его регулировании с заданной максимальной нагрузкой Mmax.

а) Определение структуры и значений коэффициентов К1, К2, К1,75, характеристик линий ah, fz, хи и части hbcf магистральной линии:

Получаем ,.

Получаем ,.

Получаем ,.

б) Построение характеристик, , ,.

Расчеты производятся в электронных таблицах MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 8, 9, 10, 11.

в) Корректировка характеристики насоса.

Откорректированная характеристика насоса получается геометрическим построением в результате вычитания из давления насоса потерь давления, и на линиях хи, ah, fzпри одинаковых значениях расхода.

:

:

:

г) По характеристикезадаются режимные точки 1, 2, 3, 4, 5 соответствующие расходам.

.

где j=0, 1, 2, 3, 4, и определяются значения, соответствующие режимным точкам.

, , ,.

, ,, ,.

д) Определение .

Через режимные точки проводятся горизонтальные линии до пересечения с характеристикой. По точкам пересечения определяются .

, , ,.

е) Значения определяют соответственно при значениях по формуле:

где j=1, 2, 3, 4, 5.

Расчеты производятся в электронной таблице MSExcel.

,.

ж) Объемный расход через параллельную линию hfс регулирующим дросселем вычисляется по формуле:

.

где j=1, 2, 3, 4, 5.

з) Значения параметра регулирования вычисляются по формуле (с учетом):

.

где j=1, 2, 3, 4, 5.

Расчеты производятся в электронной таблице MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 12.

и) Построение семейства из пяти характеристик по точкам, соответствующим расходам:

при: , где j=1, 2, 3, 4, 5, 6;

при: , где j=1, 2, 3, 4, 5, 6;

при: , где j=1, 2, 3, 4, 5;

при: , где j=1, 2, 3, 4;

при: , где j=1, 2, 3, 4;

Расчеты производятся в электронной таблице MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 13, 14, 15, 16, 17.

к) Для каждого значения дополнительно корректируется характеристика насоса вычитанием из нее характеристики линии hf с регулирующим дросселем. Дважды откорректированная характеристика насоса получается геометрическим построением в результате вычитания расходов характеристик и при одинаковых значениях давления.

л) Параметры гидропривода,, ,, , сводятся в табл. 18.

м) Расчет дополнительных параметров, , ,.

Расчеты производятся в электронных таблицах MSExcel по формулам:

Определение параметров гидропривода при его регулировании с меньшей нагрузкой.

Необходимо определить параметры гидропривода при его регулировании с нагрузкой, где j=0, 1, 2, 3.

Новые режимные точки определяются как точки пересечения смещенной характеристики с пучком дважды откорректированных характеристик насоса .

Часть параметров определяется графически, остальные расчитываются в электронных таблицах MSExcel. Результаты расчетов сведены в табл. 19, 20, 21, 22.

Построение статических характеристик.

Регулировочной характеристикой гидропривода называется зависимость скорости выходного звена гидродвигателя от параметра регулирования при условии, что полезная нагрузка неизменна:

при.

Механической характеристикой гидропривода называетсязависимость гидродвигателя от полезной нагрузки при постоянном значении параметра регулирования:

при.

Характеристики строятся с учетом передаточного числа приводного механизма.

1. Муллахметов Р. Х. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы» (методика расчета). — Ижевск: ИМИ, 1979. 48 с.

2. Шейнман Л. Е., Кургузкина Н. М. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы» (гидродвигатели и гидроаппаратура). — Ижевск: ИМИ, 1979. 48 с.

3. Вилкина С. Г. Трубы металлические и соединительные части к ним. — Великие Луки: Издательство стандартов, 1978. 528 с.

4. Абрамов Е. И. и др. Элементы гидропривода. — Киев: Техника, 1977. 320 с.

Приложение.

Табл. 1 — Технические характеристики гидродвигателяМНА-Ф-10/200[2].

Табл. 2 — Характеристики рабочей жидкости [4].

Табл. 3 — Сводная таблица данных по трассировке гидросети.

Табл. 4 — Технические характеристики гидроаппаратуры[2].

Табл. 5 — Технические характеристики гидронасоса и электродвигателя[2].

Табл. 6 — Характеристика магистральной линии.

Табл. 7 — Характеристика вспомогательной линии ag.

Табл. 8 — Характеристика части hbcfмагистральной линии.

Табл. 9 — Характеристика линии ah.

Табл. 10 — Характеристика линии fz.

Табл. 11 — Характеристика линии хи.

Табл. 12 — Определение параметра регулирования.

Табл. 13 — Характеристика линии hf при.

Табл. 14 — Характеристика линии hf при.

Табл. 15 — Характеристика линии hf при.

Табл. 16 — Характеристика линии hf при.

Табл. 17 — Характеристика линии hf при.

Табл. 18 — Параметры гидропривода при его регулировании с заданной максимальной нагрузкой.

Табл. 19 — Параметры гидропривода при его регулировании снагрузкой 0,75 Мmax.

Табл. 20 — Параметры гидропривода при его регулировании снагрузкой 0,5Мmax.

Табл. 21 — Параметры гидропривода при его регулировании с нагрузкой 0,25Мmax.

Табл. 22 — Параметры гидропривода при его регулировании без нагрузки.