Разработка гидросхемы горизонтально-ковочной машины

Введение

Задание

1. Разработка принципиальной схемы гидропривода

2. Расчет исполнительных механизмов

3. Определение длины хода штоков гидроцилиндров

4. Определение давления в гидросистеме

5. Определение диаметров цилиндров

6. Выбор рабочей жидкости

7. Расчет диаметров условных проходов трубопроводов и управляющей аппаратуры

8. Определение потерь давления при движении жидкости от насоса к исполнительным органам Заключение

Литература

Введение Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

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

Широкое применение определяется рядом преимуществ гидропривода. К основным его преимуществам относятся: возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, простота управления и автоматизации; простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; надежность эксплуатации; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена, большая передаваемая мощность на единицу массы привода, надёжная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей.

К недостаткам гидропривода относятся: утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления, нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты, более низкий КПД (по приведённым выше причинам), чем у сопоставимых механических передач; необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в неё воздуха; пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости.

При правильном выборе гидросхем и конструировании гидроузлов некоторые из перечисленных недостатков гидропривода можно устранить или значительно уменьшить их влияние на работу машин. Тогда преимущества гидропривода перед обычными механическими передачами становятся столь существенными, что во многих случаях предпочтение отдаётся именно ему.

Таблица 1 Задание. Разработать гидросхему горизонтально-ковочной машины.

^{Горизонтально-ковочная машина (рисунок 1) состоит из неподвижной матрицы1, подвижной матрицы 2, приводимой в движение гидроцилиндром 3, пуансона 4, приводимого в движение гидроцилиндром 5, причем оси гидроцилиндров 3 и 5 перпендикулярны.}

Рисунок 1 Схема работы горизонтально-ковочной машины

Горизонтально-ковочная машина работает следующим образом. Перед началом работы полуматрицы 1 и 2 разведены. Заготовка устанавливается между полуматрицами. Затем под действием гидроцилиндра 3 полуматрицы 1 и 2 сходятся, пережимая заготовку. После смыкания полуматриц под действием гидроцилиндра 5 в работу вступает пуансон 4, осаживая заготовку и придавая ей окончательную форму. Затем полуматрица 2 и пуансон 4 возвращаются в исходное положение. Гидроцилиндры 3 и 5 работают от одного насоса.

1. Разработка принципиальной схемы гидропривода

Рисунок 2 — Принципиальная схема гидропривода

Гидропривод работает следующим образом. При нагнетании давления от нерегулируемого насоса 1 масло поступает через гидрораспределитель 2 в верхнюю бесштоковую полость гидроцилиндра 3. После этого, давление повышается, и срабатывает клапан давления 4 (оснащенный манометром 9), после чего масло поступает в левую бесштоковую полость гидроцилиндра 5, в результате пуансон, осаживая заготовку, придает ей необходимую форму. Затем кулачок 6 нажимает на конечный выключатель 7, и срабатывает электромагнит распределителя 2, вследствие чего происходит смена потока жидкости, т. е. масло начинает течь в штоковые полости гидроцилиндров, которые производят обратный ход. Слив масла из гидроцилиндра 5 происходит за счет обратного клапана 8. Система также снабжена предохранительным переливным клапаном 10, который предохраняет ее от повышенного давления. По окончании обработки изделия происходит переключение распределителя 2, и цикл повторяется.

2. Расчет исполнительных механизмов

Усилие на штоке гидроцилиндра 3: Р₃ = 5· 10⁴ Н;

Усилие на штоке гидроцилиндра 5: Р₃ = 10⁵ Н.

3. Определение длины хода штоков гидроцилиндров

Длина хода штока гидроцилиндра 3: L₃ = 0,5 м

Длина хода штока гидроцилиндра 5: L₃ = 0,6 м.

4. Определение давления в гидросистеме

Наиболее экономичны в изготовлении цилиндры с диаметром от 40 до 120 мм. Тогда давление при заданных диаметрах цилиндра (max и min) определяется соотношением:

Для гидроцилиндра 3:

Для гидроцилиндра 5:

Давление, развиваемое насосом, должно быть в пределах:

Предварительно выбирается шестеренный насос с максимальным давлением насоса 14МПа.

5. Определение диаметров цилиндров

Для гидроцилиндров двустороннего действия при подаче давления в бесштоковую полость диаметр цилиндра рассчитывается по соотношению:

где Р — усилие на штоке гидроцилиндра; р — давление в камерах гидроцилиндра, p = 0,8p_н, p_н — номинальное давление насоса.

гидропривод ковочный шток цилиндр р = 0,812,5· 10⁶ = 10 МПа.

Из нормального ряда выбираем

6. Выбор рабочей жидкости

Скорость движения жидкости по трубопроводу выбираем 5,5 м/с. При давлении в гидросистеме до 200 кГс/см2 кинематическая вязкость масла составляет 40?60 сст. Выбираем масло индустриальное ИГП-49 ТУ 38−101 413−97 с кинематической вязкостью 47?51 сСт при температуре 50? С.

Расход жидкости определяется по максимальному расходу жидкости в гидроцилиндрах:

где D — диаметр поршня, L — длина рабочего хода,  — время срабатывания. Расход жидкости для гидроцилиндра 3:

Расход жидкости для гидроцилиндра 5:

Расход для гидроцилиндра 5 шестеренный нерегулируемый насос БГ12−22М с номинальной подачей .

7. Расчет диаметров условных проходов трубопроводов и управляющей аппаратуры

Диаметр условного прохода трубопровода

По нормальному ряду принимаем d_T = 10 мм.

Толщина стенки с учётом возможного отклонения диаметра и толщины стенки вычисляют по выражению

р — максимальное давление жидкости, кГ/см?;

d — наружный диаметр трубы, см;

m=0,3 — отклонение по диаметру трубопровода, мм;

[у_р] - допустимое напряжение материала трубопровода при растяжении (по окружности), которое обычно выбирается равным 30…35% временного сопротивления материала трубопровода, т. е. [у_p] = 0,32 у_p

n=0,9 — коэффициент, учитывающий отклонение по толщине стенки трубопровода.

При расчёте трубопровода временное сопротивление принимается по качественной стали марки С20. у_р= 4100кГ/см².

Выбирается ближайшая большая по толщине стенки труба по ГОСТ 8734–75: 14?2.

По диаметру условного прохода и давлению определяются конкретные марки управляющей и предохранительной аппаратуры. Согласно схеме гидропривода, используются следующие виды гидроаппаратуры:

1) гидрораспределитель 2 выбираем золотникового типа с электроуправлением, диаметром условного прохода 10 мм, исполнение 574Д, электромеханический, ток переменный, напряжение 220 В, частота 50H. Согласно схеме (стр. 129 [1]) выбирается гидрораспределитель: ВЕ10.574Д/ОФВ220−50H;

2) клапан давления 4 выбираем исполнение Г54−3 с условным проходом 10 мм, давлением 0,3…14 МПа: БГ54−32М;

3) обратный клапан 8 выбираем исполнение Г51−2 с условным проходом 10 мм, давлением 0,35…20 МПа: ПГ51−22;

4) клапан давления 10 выбираем исполнение Г66−1 с условным проходом 10 мм, давлением 0,3…14 МПа, с резьбовым соединением без электрического управления обратного клапана: БГ66−12.

8. Определение потерь давления при движении жидкости от насоса к исполнительным органам

Потери давления при движении жидкости от насоса до гидроцилиндра определяются соотношением

где — местные потери, — потери давления от трения при движении жидкости по трубопроводу.

Для определения потерь давления на трение определим режим течения жидкости по трубопроводу, а для этого рассчитаем число Рейнольдса:

Режим течения жидкости согласно определенному числу Ренольдса — ламинарный. Потери давления при ламинарном режиме течения жидкости определяются по формуле:

где L и d — длина и диаметр внутреннего сечения рассматриваемого трубопровода;

с — плотность жидкости, кг/м?;

Q — расход жидкости в трубопроводе, м?/с;

f — сечение трубопровода, м.

Далее определяются местные потери давления при движении жидкости через гидрораспределитель 2 по номограмме (стр. 109 [1])

Дp₂=0,05МПа.

Тогда потери давления при питании гидроцилиндра 3:

потери давления при питании гидроцилиндра 5:

Дp_м=0,26МПа — потери давления на трение при движении жидкости по трубопроводу;

Дp_тр=0,05МПа — местные потери давления при движении жидкости через гидрораспределитель 2;

Дp_кд = 0,15МПа — местные потери давления жидкости при движении ее через клапан давления 4 (с. 157 [1]).

Тогда

Таким образом, давление в гидроцилиндре 3 и 5 равно:

Давление гидроцилиндра больше, чем давление, принятое при расчете гидроцилиндра.

Заключение

В данной работе была разработана принципиальная схема гидропривода горизонтально-ковочной машины, выбраны и рассчитаны исполнительные механизмы, элементы гидропривода, а так же управляющие и предохранительные элементы.

После расчета давления с учётом потерь, получилось, что давление в цилиндрах больше чем начально-выбранное давление. Следовательно, схема разработана и рассчитана верно.

1. Чиненова Т. П., Чиненов С. Г. Расчет гидроприводов: Учебное пособие.?Челябинск: ЮУрГУ, 1997.

2. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник.?М.:Машиностроение, 1982.

3. Башта Т. М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., «Машиностроение», 1972, 320 с.