Разработка гидропривода фрезерно-расточного станка с ЧПУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Государственное учреждение профессионального высшего образования

" БЕЛОРУСCКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

Разработка гидропривода фрезерно-расточного станка с ЧПУ

КАМ — 00.00.01ГЗ

Разработал:

студент гр. ТМТ-021

Кисленков А.М.

Проверил:

преподаватель Гоноров В.А.

Могилев 2009

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать гидропривод токарного лобового станка с ЧПУ. Станкостроение относится к тем отраслям, где гидравлические приводы применяются традиционно. Сейчас в металлорежущих станках гидропривод используется для осуществления как главных, так и вспомогательных движений, в том числе автоматических следящих перемещений исполнительных механизмов, привода рабочих органов, роботов-манипуляторов, зажимных, фиксирующих и транспортных устройств.

Применение гидроприводов позволяет упростить кинематику станков, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень автоматизации.

Широкое использование гидроприводов в станкостроении определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов Они обладают :

1) высоким быстродействием ;

2) возможностью плавного бесступенчатого регулирования скорости рабочего органа;

3) высокой коммутационной способностью.

Гидроприводы обеспечивают возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту систем от перегрузки и точный контроль действующих усилий.

С помощью гидромоторов, поворотных гидродвигателей и гидроцилиндров можно получить угловые и линейные перемещения без кинематических преобразований.

Но гидроприводы имеют и недостатки :

невозможность обеспечить высокоточное перемещения органа. Максимальная точность обеспечиваемая ГП 0,5…1 мм ;

2) недостаточно высокий КПД ;

3) нестабильность свойств рабочей жидкости. Требует использования спецустройств для её очищения и охлаждения ;

4) ограниченный диапазон рабочих температур -20 … +170 (при использовании минеральных масел).

1. Разработка принципиальной гидравлической схемы

Для разработки принципиальной гидравлической схемы необходимо знать структуру гидропривода. В общем случае она должна содержать следующее:

1) гидродвигатель. В основном это гидроцилиндр, причем одноштоковый. Рабочая полость — поршневая, противоположная — для холостых ходов ;

2) гидрораспределители. Реверсируют большие потоки рабочей жидкости, поэтому рабочий золотниковый распределитель управляется гидравлическим путем управляющим гидрораспределителем (пилотом), который в свою очередь переключается за счет механической связи с рабочим органом станка;

3) устройства для регулирования скорости движения. Применяют дроссельное и объемное регулирование скорости движения. Требуется применение регуляторов расхода для поддержания постоянной скорости движения при переменной нагрузке. Следует отдавать предпочтение объемному способу регулирования как более экономичному;

4) устройства дня разгона в начале движения гидроцилиндра и торможения в конце ;

5) аппаратуру для управления пуском и остановкой гидродвигателя. Применяют обычно для этой цели гидрораспределители с различными видами управления ;

6) аппаратуру для предотвращения самопроизвольного опускания штока с рабочим органом при вертикальном его движении;

7) устройства для демпфирования колебаний, возникающих при некоторых видах обработки: строгании широким резцом, протягивании и т. д.

С учётом этого в данном курсовом проекте разрабатывается гидропривод токарного-лобового станка с ЧПУ.

Типовые циклы работы гидропривода обеспечивающие нормальную работу станка

1) Зажим заготовки на планшайбе в 4-х точках М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ1-Р2-РД1-ЦЗЗ1-ЦЗЗ2-ЦЗЗ3-ЦЗЗ4-РД1-Р2-КОМ1-Б

2) Зажим инструмента в резцедержателе в 2-х точках М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ2-Р3-РД2-ЦЗИ1-ЦЗИ2-РД2Р3-КОМ2-Б

3)Фиксация резцедержателя М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ3-К3-Р4-ЦФР-Р4-КОМ3-Б

4) Поворота резцедержателя М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ6-ЭЛ-ГМ-ФК-КОМ6-Б

5) Включение муфты продольных перемещений М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ5-Р5-ЦВМ2-КОМ5-Б

6) Включение муфты продольных перемещений М-Н-Ф1-КО1-Р0-ДКМ4-Р4-ЦВМ1-КОМ4-Б

2. Определение размеров гидродвигателей

Исходные данные :

Р₁ = 6,3 МПа; Р₂ = 0,3 МПа; з_м = 0,9; d²/D² =0,5 .

1) Зажим заготовки на планшайбе в 4-х точках Тяговая нагрузка цилиндра :

F_пр = (F_п+ F_тр)/4 = (40 000 + 8000)/4 =12 000 Н = 12 кН ;

Часто инерционные нагрузки не совпадают по времени с полезными силами сопротивления и могут быть определены по следующей формуле :

F_п = ma₁+ G+ F_тр ,

где a₁ — ускорение разгона, a₁ = 0,139; (x₁ — путь разгона, x₁=6мм); G = 0

a₁ = 0,139=0,21м/с² ;

F_п = 2000,21+ 0+ 8000 = 3,047 кН ;

Сила F_п должна быть меньше силы F: 3,047 кН < 12 кН; (условие инерционности обеспечивается).

Диаметр гидроцилиндра :

D = 1,13 =1,8 = 51,85 мм ;

Диаметр гидроцилиндра округляем до стандартного значения: D=56мм.

Исходя из соотношения d²/D² =0,5 находим, что d = 28 мм .

Под действием давления стенки цилиндра деформируются, что может привести к нарушению работы уплотнений поршня. Диаметральная деформация стенок толщиной j цилиндра с внутренним диаметром D под действием внутреннего давления Р находится по следующей формуле :

При j 0,1D D = ;

Исходя из соотношения j = 0,1D мм р=6 МПа

D = = 7,29мкм.

Q₁ = V = 3 = 7,4 л/мин

Q₂ = V = 3 = 5,6 л/мин ;

2) Зажим инструмента в резцедержателе в 2-х точках Тяговая нагрузка цилиндра :

F_пр = (F_п+ F_тр)/2 = (16 000 + 4000)/2 =10 000 Н = 10 кН ;

Часто инерционные нагрузки не совпадают по времени с полезными силами сопротивления и могут быть определены по следующей формуле :

F_п = ma₁+ G+ F_тр ,

где a₁ — ускорение разгона, a₁ = 0,139; (x₁ — путь разгона, x₁=6мм);

G = 0

a₁ = 0,139=0,093м/с² ;

F_п = 2000,093+ 0+ 4000 = 4,0185 кН ;

Сила F_п должна быть меньше силы F: 4,0185 кН < 10 кН ;

(условие инерционности обеспечивается).

Диаметр гидроцилиндра :

D = 1,13 =1,13 = 47,3 мм ;

Диаметр гидроцилиндра округляем до стандартного значения: D=50мм.

Исходя из соотношения d²/D² =0,5 находим, что d = 25 мм .

Под действием давления стенки цилиндра деформируются, что может привести к нарушению работы уплотнений поршня. Диаметральная деформация стенок толщиной j цилиндра с внутренним диаметром D под действием внутреннего давления Р находится по следующей формуле :

При j 0,1D D = ;

Исходя из соотношения j = 0,1D мм р=6 МПа

D = = 6,51мкм.

Q₁ = V = 2 = 3,9 л/мин

Q₂ = V = 2 = 3 л/мин ;

3)Фиксация резцедержателя Тяговая нагрузка цилиндра :

F_пр = (F_п+ F_тр) = 8000 + 2000 =10 000 Н = 10 кН ;

Часто инерционные нагрузки не совпадают по времени с полезными силами сопротивления и могут быть определены по следующей формуле :

F_п = ma₁+ G+ F_тр ,

где a₁ — ускорение разгона, a₁ = 0,139; (x₁ — путь разгона, x₁=6мм);

G = 0

a₁ = 0,139=0,093м/с² ;

F_п = 2000,093+ 0+ 4000 = 4,0185 кН ;

Сила F_п должна быть меньше силы F: 4,0185 кН < 10 кН ;

(условие инерционности обеспечивается).

Диаметр гидроцилиндра :

D = 1,13 =1,13 = 47,3 мм ;

Диаметр гидроцилиндра округляем до стандартного значения: D=50мм. Исходя из соотношения d²/D² =0,5 находим, что d = 25 мм .

Под действием давления стенки цилиндра деформируются, что может привести к нарушению работы уплотнений поршня. Диаметральная деформация стенок толщиной j цилиндра с внутренним диаметром D под действием внутреннего давления Р находится по следующей формуле :

При j 0,1D D = ;

Исходя из соотношения j = 0,1D мм р=6 МПа

D = = 6,51мкм.

Q₁ = V = 3 = 5,9 л/мин

Q₂ = V = 3 = 4,4л/мин ;

4) Расчёт гидромотора Определяем момент, преодолевающий момент от инерционной нагрузки М_и, и сил трения М_тр, приведённые к валу гидромотора :

М = М_и + М_тр ,

М_тр=20Нм (по условию) ;

М_и = I_пр е ,

I_пр — момент инерции поворачиваемого узла, I_пр =0,6 кгм² (по условию);

е — угловое ускорение ,

е = 0,313= 0,385 = 1,39 с^-2; (=0,5=0,545 = 30⁰) ;

М_и = 1,390,6 = 0,834 Нм ;

М = 0,834+20 = 20,834 Нм ;

V₀ = = = 24,2 см³ ;

По таблице 5 выбираем гидромотор Г15−25Н (V₀ = 40 см³);

= = 1,05 с^-1 ;

5) Включение муфты продольных перемещений Тяговая нагрузка цилиндра :

F_пр = (F_п+ F_тр) = 10 000 + 1000 =11 000 Н = 11 кН ;

Часто инерционные нагрузки не совпадают по времени с полезными силами сопротивления и могут быть определены по следующей формуле :

F_п = ma₁+ G+ F_тр ,

где a₁ — ускорение разгона, a₁ = 0,139; (x₁ — путь разгона, x₁=6мм);

G = 0

a₁ = 0,139=0,093м/с² ;

F_п = 2000,093+ 0+ 1000 = 1,019 кН ;

Сила F_п должна быть меньше силы F: 1,019 кН < 11 кН ;

(условие инерционности обеспечивается).

Диаметр гидроцилиндра :

D = 1,13 =1,13 = 47,3 мм ;

Диаметр гидроцилиндра округляем до стандартного значения: D=50мм.

Исходя из соотношения d²/D² =0,5 находим, что d = 25 мм .

Под действием давления стенки цилиндра деформируются, что может привести к нарушению работы уплотнений поршня. Диаметральная деформация стенок толщиной j цилиндра с внутренним диаметром D под действием внутреннего давления Р находится по следующей формуле :

При j 0,1D D = ;

Исходя из соотношения j = 0,1D мм р=6 МПа

D = = 6,51мкм.

Q₁ = V = 2 = 3,9 л/мин

Q₂ = V = 2 = 3л/мин ;

6) Включение муфты продольных перемещений Тяговая нагрузка цилиндра :

F_пр = (F_п+ F_тр) = 10 000 + 1000 =11 000 Н = 11 кН ;

Часто инерционные нагрузки не совпадают по времени с полезными силами сопротивления и могут быть определены по следующей формуле :

F_п = ma₁+ G+ F_тр ,

где a₁ — ускорение разгона, a₁ = 0,139; (x₁ — путь разгона, x₁=6мм);

G = 0

a₁ = 0,139=0,093м/с² ;

F_п = 2000,093+ 0+ 1000 = 1,019 кН ;

Сила F_п должна быть меньше силы F: 1,019 кН < 11 кН ;

(условие инерционности обеспечивается).

Диаметр гидроцилиндра :

D = 1,13 =1,13 = 47,3 мм ;

Диаметр гидроцилиндра округляем до стандартного значения: D=50мм.

Исходя из соотношения d²/D² =0,5 находим, что d = 25 мм .

Под действием давления стенки цилиндра деформируются, что может привести к нарушению работы уплотнений поршня. Диаметральная деформация стенок толщиной j цилиндра с внутренним диаметром D под действием внутреннего давления Р находится по следующей формуле :

При j 0,1D D = ;

Исходя из соотношения j = 0,1D мм р=6 МПа

D = = 6,51мкм.

Q₁ = V = 2 = 3,9 л/мин

Q₂ = V = 2 = 3 л/мин ;

Все полученные результаты сводим в таблицу 1,3

Таблица 1 — Размеры гидродвигателей

3. Построение циклограммы работы гидропривода и выбор источника давления

Таблица 2 — Циклограмма работы гидропривода

Таблица 3 — Данные для построения циклограммы

Время перемещений определяем по следующим формулам :

= 0,06 ;

=, (z — число позиций) ;

Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

= 0,06 = 1с ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

= 0,06 = 0,6с ;

3) Для фиксации резцедержателя :

= 0,06 = 1,2с ;

4) Для поворота резцедержателя :

=, (z — число позиций) ;

= = 0,44с ;

5) Для включения муфты продольных перемещений :

= 0,06 = 1,5с ;

6) Для включения муфты поперечных перемещений :

= 0,06 = 1,5с ;

Строим циклограмму работы гидропривода (таблица 2)

Для выбора пневмогидроаккумулятора определяем необходимый объём масла :

V_Ti = ,

где Q_i — мгновенный расход масла в переходе цикла ;

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

V_T1 = = 0.123 л ;

V_T2 = = 0,093 л ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

V_T1 = = 0,039 л ;

V_T2 = = 0,03 л ;

3) Для фиксации резцедержателя

V_T1 = = 0,118 л ;

V_T2 = = 0,088 л ;

4) Для поворота резцедержателя

V_T1 = = 0,0055 л ;

5) Для включения муфты продольных перемещений

V_T1 = = 0,0975 л ;

V_T2 = =0,0075 л ;

6) Для включения муфты продольных перемещений

V_T1 = = 0,0975 л ;

V_T2 = = 0,075 л ;

Общее потребление масла за цикл: ?V_Ti = 0,836л.

Определяем требуемую подачу насоса :

Q_н.т. = (?V_Ti60) / ,

где — время цикла, =13,1с ;

Q_н.т. = (0,83 660) / 13,1=3,83 л/мин .

С некоторым запасом примем подачу насоса Q_н. = 5 л/мин. Исходя из этого выбираем насос пластинчатый нерегулируемого типа Г12−32АМ (Q_н.т = 5,8 л/мин) .

Определяем объём масла, подаваемый насосом за время каждого из переходов цикла :

V_н = ;

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

V_н1 = = 0,097 л ;гл

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

V_н2 = = 0,058 л ;

3) Для фиксации резцедержателя

V_н3 = = 0,116 л ;

4) Для поворота резцедержателя :

V_н4 = = 0,0725 л ;

5) Для включения муфты продольных перемещений

V_н5 = = 0,145 л ;

6) Для включения муфты продольных перемещений

V_н6 = = 0,145 л ;

Определяем разность V = V_н — V_T. При V > 0 масло поступает на зарядку аккумулятора, а при V < 0 аккумулятор разряжается.

Результаты вычислений заносим в таблицу 4 .

Таблица 4 — К выбору пневмогидроаккумуклятора

По с учётом, что V_max =0,067 определяем вместимость газовой камеры — 2,5 дм³. В соответствии с этим выбираем пневмогидроаккумулятор типа АРХ 2,5/320 (р_ном = 32 МПа, V =2,5 дм³).

4. Выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

В соответствии с принципиальной гидросхемой подбираем аппаратуру и другие узлы гидропривода по их функциональному назначению, величине условного прохода и способу исполнения. Для каждого типоразмера аппаратуры из её технической характеристики находим потери давления и утечки. Все данные сводим в таблицу 5 .

Таблица 5 — К выбору гидроаппаратуры

Определяем внутренний диаметр трубопровода, через который проходит расход масла:

d = 4,6 ,

где V_M — скорость потоков рабочей жидкости в трубопроводах в зависимости от номинального давления. Принимаем V_M = 2 м/с.

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

d₁ = 4,6 =10,18 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₁=13 мм.

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

d₂ = 4,6 =10,18 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₂=13 мм.

3) Для фиксации резцедержателя

d₃ = 4,6 = 8,16 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₃=9мм.

4) Для поворота резцедержателя :

d₄ = 4,6 = 8,16 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₄=9 мм.

5) Для включения муфты продольных перемещений

d₅ = 4,6 = 8,16 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₅=9 мм.

6) Для включения муфты продольных перемещений

d₆ = 4, 6 = 13.01 мм;

Значение d принимаем из ряда стандартных условных проходов: d₆=14 мм.

Определяем минимально допустимую толщину стенки трубопровода:

j = ,

где у_вр — предел прочности на растяжение материала трубопровода (для стали10 у_вр =10…343 Мпа), к_д — коэффициент безопасности (рекомендуется принимать к_д = 4…8). Принимаем у_вр =343 Мпа, к_д = 6, р =6

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

j₁ = = 0, 68 мм;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

j₁ = = 0, 68 мм;

3) Для фиксации резцедержателя

j₅ = = 0.47 мм;

4) Для поворота резцедержателя :

j₅ = = 0,47 мм;

5) Для включения муфты продольных перемещений

j₅ = = 0,47 мм;

6) Для включения муфты продольных перемещений

j₆ = = 0,73 мм.

Толщину стенки j и наружный диаметр трубы d_н с учётом d принимаем по стандарту:

d_н1 = 13 мм; d_н2 =13 мм; d_н3 = 9 мм; d_н4 =9 мм; d_н5 = 9 мм; d_н6 = 14 мм;

j₁ = 0.8мм; j₂ =0.8мм; j₃ = 0.6 мм; j₄ =0.6 мм; j₅ = 0.6 мм; j₆= 1 мм;

5. Определение потерь и КПД

Определяем число Рейнольдса:

R_e = 21 200 ,

где н — коэффициент кинематической вязкости, зависящий от марки принятого минерального масла, н = 20 мм²/с (для ИГП-18).

В зависимости от режима течения жидкости определим потери давления в трубопроводе.

Если режим течения жидкости ламинарный, то потери давления в трубопроводе длиной L, м, при внутреннем диаметре d, мм, и при расходе Q, л/мин, рассчитываются по формуле:

р_тр = 0,62;

Для турбулентного течения:

р_тр = 7,85.

Для напорной линии:

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

R_e1 = 21 200 =603,4;

Если R_eкр = 2300 < R_e, то режим течения масла турбулентный.

Если R_eкр = 2300 > R_e, то режим течения масла ламинарный.

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр1 =0,62 = 0,015 МПа;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

R_e2 = 21 200 = 318;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр2 =0,62 = 0,037 МПа;

3) Для фиксации резцедержателя

R_e3 = 21 200 = 695;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр3 = 0,62 = 0,067 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

R_e4 = 21 200 =52;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр4 = 0,62 = 0,005 МПа;

5) Для включения муфты продольных перемещений

R_e5 = 21 200 = 459;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр5 = 0,62 = 0,035 МПа;

6) Для включения муфты продольных перемещений

R_e6 = 21 200 = 295;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр6 = 0,62 = 0,006МПа;

Для сливной линии:

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

R_e1 = 21 200 = 457;

Если R_eкр = 2300 < R_e, то режим течения масла турбулентный.

Если R_eкр = 2300 > R_e, то режим течения масла ламинарный.

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр1 =0,62 = 0,011 МПа;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

R_e2 = 21 200 = 245;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр2 =0,62 = 0,029 МПа;

3) Для фиксации резцедержателя

R_e3 = 21 200 = 518;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр3 = 0,62 = 0,05 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

R_e4 = 21 200 =52;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр4 = 0,62 = 0,005 МПа;

5) Для включения муфты продольных перемещений

R_e5 = 21 200 = 353;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр5 = 0,62 = 0,027 МПа;

6) Для включения муфты продольных перемещений

R_e6 = 21 200 = 227;

Так как R_eкр > R_e, то режим течения масла ламинарный, следовательно, потери давления по длине трубопровода:

р_тр6 = 0,62 = 0,005 МПа;

Определяем потери в различных местных сопротивлениях;

р_м =0,21, где — коэффициент местного сопротивления;

Для напорной гидролинии:

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_м1 =0,21 = 0,13 МПа ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_м2 =0,21 = 0,04 МПа ;

3) Для фиксации резцедержателя р_м3 =0,21 = 0,035 МПа ;

4) Для поворота резцедержателя :

р_м4 =0,21 = 0,002 МПа ;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_м5 =0,21 = 0,154 МПа ;

6) Для включения муфты продольных перемещений р_м6 =0,21 = 0,026 МПа ;

Для сливной гидолинии :

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_м1 =0,21 = 0,073 МПа ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_м2 =0,21 = 0,021 МПа ;

3) Для фиксации резцедержателя р_м3 =0,21 = 0,2 МПа ;

4) Для поворота резцедержателя :

р_м4 =0,21 = 0,002 МПа ;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_м5 =0,21 = 0,1 МПа ;

6) Для включения муфты продольных перемещений р_м6 =0,21 = 0,016 МПа .

Потери давления в гидроаппаратах определяются из таблицы 5 и суммируются :

р_а = р_р +р_др +р_кл + … ,

где р_р — потери давления в распределителе;р_др — потери давления в дросселе;р_кл — потери давления в клапане и т. д.;

Полные потери давления в последовательно подключенных аппаратах:

Для напорной гидролинии:

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_а1 = р_кл + р_р = 0,125+0,15=0,275 МПа;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_а2 = р_р + р_р = 0,125+0,15=0,39 МПа;

3) Для фиксации резцедержателя р_а3 =р_р +р_др +р_кл =0,08+0,2+0,015 =0,295 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

р_а4 =р_р +р_др =0,05+0,2 = 0,25 МПа;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_а5 = р_р+р_др = 0,08+0,2 = 0,28МПа

6) Для включения муфты продольных перемещений р_а6 =р_р+р_др = 0,08+0,2 = 0,28 МПа;

Для сливной гидолинии :

1) Для разжима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_а1 = р_кл + р_р = 0,125+0,15=0,275 МПа;

2) Для разжима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_а2 = р_р + р_р = 0,125+0,15=0,275 МПа;

3) Для разжима резцедержателя р_а3 =р_р +р_др +р_кл =0,08+0,2+0,015 = 0,295 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

р_а4 =р_р +р_др =0,05+0,2 = 0,25 МПа;

5) Для выключения муфты продольных перемещений р_а5 = р_р+р_др = 0,08+0,2 = 0,28 МПа

6) Для выключения муфты продольных перемещений р_а6 =р_р+р_др = 0,08+0,2 = 0,28 МПа;

Потери давления на каждом из параллельных участков находятся отдельно для напорной и сливной гидролиний по следующей формуле:

р_i = р_тр + р_м + р_а;

Для напорной гидролинии:

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_1нп = 0,015+0,013+0,275 =0,303 МПа;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_2нп = 0,037+0,04+0,275=0,352 МПа;

3) Для фиксации резцедержателя р_3нп = 0,067+0,035+0,295 =0,397 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

р_4нп = 0,005+0,002+0,25 =0,258 МПа;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_5нп = 0,035+0,154+0,28 =0,469 МПа;

6) Для включения муфты продольных перемещений р_6нп = 0,006+0,026+0,28=0,312 МПа;

Для сливной гидолинии :

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_1сл = 0,011+0,073+0,275 = 0,359 МПа ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_2сл = 0,029+0,021+0,275 =0,325 МПа ;

3) Для фиксации резцедержателя р_3сл = 0,05+0,02+0, 295=0,365 МПа ;

4) Для поворота резцедержателя :

р_4сл = 0,005+0,002+0,25 =0,257 МПа ;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_5сл = 0,027+0,1+0,28=0,407 МПа;

6) Для включения муфты продольных перемещений р_6сл = 0,005+0,016+0,28 =0,301 МПа;

Полные потери давления на участке гидропривода:

?р = ?р_п + ?р_гд =?р_нп + ?р_сл +?р_гд .

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

?р₁ = 0,303+0,359+5,36 = 6,022 МПа;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

?р₂ = 0,352+0,325+5,6 = 6,277 МПа;

3) Для фиксации резцедержателя

?р₃ = 0,397+0,365+5,6 =6,36 МПа;

4) Для поворота резцедержателя :

?р₄ = 0,258+0,257+3,63 =4,145МПа;

5) Для включения муфты продольных перемещений

?р₅ = 0,469+0,407+5,6 =6,476 МПа;

6) Для включения муфты продольных перемещений

?р₆ = 0,312+0,301+5,6 =6,213 МПа;

Полученные данные сводим в таблицы 6 и 7 .

Таблица 6 — Определение потерь давления в напорной гидролинии

гидропривод станок циклограмма давление Таблица 7 — Определение потерь давления в сливной гидролинии

Определяем гидравлический КПД участка :

з_г=;

з_г1 = = 0,89 ;

2)Для разжима шпиндельной бабки :

з_г1 = = 0,89 ;

3) Для переключения 2-х венцового блока :

з_г1 = = 0,88 ;

4) Для подъёма и опускания стола :

з_г1 = = 0,88 ;

5) Для поворота револьверной головки :

з_г1 = = 0,86;

6) Для зажима револьверной головки :

з_г1 = = 0,90 ;

Определяем объёмный КПД участка :

где УQ_i — суммарные утечки в гидроаппаратуре ;

— объёмный КПД гидродвигателя, = 1 .

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

= 0,97 ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

= 0,95 ;

3) Для фиксации резцедержателя

= 0,81 ;

4) Для поворота резцедержателя :

= 0,77 ;

5) Для включения муфты продольных перемещений

= 0,93;

6) Для включения муфты продольных перемещений

= 0,93;

Определяем общий КПД участка:

з = з_т з_м з₀ ,

где з_м — механический КПД участка, з_м = 1;

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

з₁ = 0,8910,97 = 0,86 ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

з₂ = 0,8910,95 = 0,85 ;

3) Для фиксации резцедержателя з₃ = 0,8810,81 = 0,71;

4) Для поворота резцедержателя :

з₄ = 0,8810,77 = 0,68 ;

5) Для включения муфты продольных перемещений з₅ = 0,8610,93 = 0,8 ;

6) Для включения муфты продольных перемещений з₆ = 0,910,93 = 0,84 ;

Определяем общий КПД гидропривода :

з_гп = ,

где р₁ … р_i — полезная мощность гидродвигателя отдельного участка ;

з₁ … з_i — КПД отдельных участков ;

з_н — полный КПД насоса, з_н =0,8 (согласно) ;

Полезная мощность для гидроцилиндров :

р_n =,

где F — усилие на штоке;

V — скорость перемещения штока ;

Полезная мощность для поворотного гидродвигателя :

р_n = ;

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

р_n1 = = 600 Вт ;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

р_n2 = = 333,3 Вт ;

3) Для фиксации резцедержателя р_n3 = = 500Вт ;

4) Для поворота резцедержателя :

р_n4 = =11 Вт;

5) Для включения муфты продольных перемещений р_n5 = =366,7 Вт;

6) Для включения муфты продольных перемещений р_n6 = = 366,7 Вт ;

з_гп = = 0,64;

Расчёты сводим в таблицу 8 .

Таблица 8 — Определение КПД

6 Насосная установка Определяем потери мощности в насосе и гидроприводе :

Р_пот = ,

где р₁…p_i — мощность, потребляемая насосом в каждом переходе цикла работы станка;

ф₁… ф _i — время переходов;

Для нерегулируемого насоса, работающего при постоянном режиме давления:

Р_i =,

1) Для зажима заготовки на планшайбе (в 4-х точках) :

Р₁ = = 0,86 кВт;

2) Для зажима инструмента в резцедержателе (в 2-х точках) :

Р₂ = = 0,9 кВт;

3) Для фиксации резцедержателя Р₃ = = 0,64 кВт;

4) Для поворота резцедержателя :

Р₄ = = 0,45 кВт;

5) Для включения муфты продольных перемещений Р₅ = = 0,53 кВт;

6) Для включения муфты продольных перемещений Р₆ = = 0,5 кВт;

Р_пот = =

= 0,2 кВт;

Объём гидробака:

V = 27 000 = 27 000= 11,66

где t =35⁰С;

Выбираем бак вместимостью 20 л.

В повторно-кратковременном режиме электродвигатель привода насоса подбирается по эквивалентной мощности:

Р_экв = = 0,64 кВт;

7. Техника безопасности

Конструкция гидроприводов должна исключать представляющие опасность для обслуживающего персонала перемещения выходных звеньев гидродвигателей в любые моменты цикла работы. Гидросистемы должны иметь блокировки, исключающие возможность ошибочного включения несовместных движений рабочих органов. Если снижение давления в системе может создать опасность для работающих или вызвать аварию машины, должна быть предусмотрена блокировка, останавливающая машину при снижении давления ниже значения, установленного в стандартах или технических условиях. При этом не должны отключаться устройства, перерыв в работе которых связан с возможностью травмирования рабочих.

Для защиты гидроприводов от перегрузок и контроля давления в напорных линиях должны быть установлены клапаны и манометры, причём на шкале или корпусе должны быть нанесены красные метки, соответствующие максимально допустимому давлению. В линиях, ведущих к манометрам, запрещается проводить отбор рабочей жидкости.

В станках с механизированным или автоматизированным закреплением заготовок должны быть предусмотрены блокировки, разрешающие включение цикла обработки только после окончания зажима детали .

Список использованной литературы

1 Свешников В. К. Станочные гидроприводы: Справочник — 3-е изд., — М.:Машиностроение, 1995

2 Методические указания для выполнения курсовой работы студентам специальности Т.03.01.00 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроения «. — Могилёв: МММ, 1999

3 Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Гидропривод и гидроавтоматика». — Могилёв: БРУ, 2003