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. = ( 0,83660 ) / 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 [1] 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 =10,18мм;

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

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

d₂ = 4,6 =10,18мм;

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 = 21200 ,

где н - коэффициент кинематической вязкости, зависящий от марки принятого минерального масла, н = 20мм²/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 = 21200 =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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 = 21200 =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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 = 21200 =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 = 21200 = 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 = 21200 = 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 [1] ) ;

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 = 27000 = 27000= 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

Размещено на Allbest.ru