Расчет гидропривода для возвратно-поступательного перемещения головок в хонинговальных станках

Размещено на http://www.allbest.ru/

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° -

, кГм	, об/мин	, м	, м	, м	, шт	, шт	, шт
1,25	300-2100	8	7	4	12	6	4

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 20799-75. 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 192777-73. 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	Количество резких поворотов трубопровода
	90°	60°	30°
хи	2	1	1
ah	2	1	1
hb	1	1	0
cf	2	1	0
fz	2	0	1
ag	3	2	1
hf	0	0	0

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 13859-68.

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.

Литература

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]

ГидромоторМНА-Ф-10/200	Значение	ГидромоторМНА-Ф-10/200	Значение
	200		91
	250		2100
	2,9		300
	1500
	200
	16,7		1,25
	10
	87

Табл. 2 - Характеристики рабочей жидкости [4]

Марка ГОСТ				tуст	tзас	1всп
	при t=tуст	оС
Индустриальное И-70А ГОСТ 20799-75	910	-		50	-10	200

Табл. 3 - Сводная таблица данных по трассировке гидросети

Линия	Vдоп,м/с	d, мм	Режим	в	l, м	жсум	Гидроаппаратура
			б	r
хи	1	18,2	2	1	1	3	1,85	-
ah	5	8,8	2	1	1	2	2,96	ок
hb	5	8.8	2	1	1	6	20,373	ф, р
cf	2	13	2	1	1	4	4,907	р
fz	2	13	2	1	1	3	3,4	-
ag	5	8,8	2	1	1	4	11,266	нк
hf	5	8,8	2	1	1	2	0,97	др

Табл. 4 - Технические характеристики гидроаппаратуры[2]

Гидроаппаратура (наименование, типоразмер)	Параметры
	основные	дополнительные
	кГ/см2	л/мин	мм
Гидрораспределитель Рн203-ЕЛ64						Кол-во поз.	Кол-волин.	Упр.
	320	5	250	0,12	20	3	4	Р
Напорныйгидроклапан16-1МН						л/мин	л/мин
	320	17,5	40	0,192	16	5	35
Гидродроссель ДР-12				-
	320	2	25		12
ОбратныйгидроклапанГ51-22				-
	3-200	2	18		10
Фильтр				-		,мкм
	200	1	25		12	25

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

Гидронасос МНА-Ф-16/200	Двигатель А02-42-6 ГОСТ 13859-68
	250		5500
	200		1500
	21,8		87
	16
	8700
	1500
	90
	95

Табл. 6 - Характеристика магистральной линии

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	12,7	12,869	13,159	13,492	13,867	14,285	15,242

Табл. 7 - Характеристика вспомогательной линии ag

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	15,05	15,232	15,512	15,801	16,099	16,406	17,044

Табл. 8 - Характеристика части hbcfмагистральной линии

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	12,7	12,819	13,019	13,244	13,495	13,77	14,393

Табл. 9 - Характеристика линии ah

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	0	0,037	0,106	0,193	0,296	0,416	0,704

Табл. 10 - Характеристика линии fz

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	0	0,011	0,027	0,044	0,061	0,08	0,117

Табл. 11 - Характеристика линии хи

	0	3,832	9,579	15,326	21,073	26,820	38,24
	0	0,003	0,007	0,011	0,016	0,02	0,029

Табл. 12 - Определение параметра регулирования

Режимные точки(j)	1	2	3	4	5
	32,819	27,121	21,349	15,577	9,805
	13,621	13,82	14,035	14,294	14,568
	12,352	12,776	13,215	13,697	14,193
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629

Табл. 13 - Характеристика линии hf при

	0	5,47	10,94	16,41	21,879	27,349	32,819
	0	0,55	1,783	3,699	6,297	9,579	13,543

Табл. 14 - Характеристика линии hf при

	0	4,52	9,04	13,561	18,081	22,601	27,121
	0	0,53	1,765	3,714	6,372	9,741	13,82

Табл. 15 - Характеристика линии hf при

	0	4,27	8,54	12,809	17,079	21,349
	0	0,692	2,441	5,248	9,113	14,035

Табл. 16 - Характеристика линии hf при

	0	3,894	7,789	11,683	15,577
	0	1,005	3,722	8,152	14,294

Табл. 17 - Характеристика линии hf при

	0	2,451	4,903	7,354	9,805
	0	0,981	3,736	8,265	14,568

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

При М=Мmax	Режимные точки(j)
	1	2	3	4	5
	3,832	9,579	15,326	21,073	26,82
	36,75	36,7	36,675	36,65	36,625
	32,918	27,121	21,349	15,577	9,805
	12,819	13,019	13,244	13,495	13,77
	13,621	13,82	14,035	14,294	14,568
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629
	200	500	800	1100	1400
	487	1217	1946	2676	3406
	5006	5018	5147	5239	5336
, %	9,7	24	37,8	51,1	63,8
, %	7,6	18,8	29,6	40	50

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

При М=0,75Мmax	Режимные точки(j)
	1(3)	2(3)	3(3)	4(3)	5(3)
	8,96	14,065	19,001	23,648	28,549
	37,202	37,183	37,163	37,142	37,118
	28,242	23,118	18,162	13,494	8,569
	9,826	10,022	10,231	10,446	10,696
	10,665	10,859	11,067	11,281	11,53
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629
	468	734	992	1234	1490
	853	1340	1810	2253	2719
	3968	4038	4113	4190	4280
, %	21,5	33,2	44	53,8	63,5
, %	16,8	26	34,5	42,1	49,8

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

При М=0,5Мmax	Режимные точки(j)
	1(2)	2(2)	3(2)	4(2)	5(2)
	14,924	18,724	22,648	26,64	30,553
	37,487	37,471	37,454	37,435	37,415
	22,563	18,747	14,806	10,795	6,862
	6,882	7,044	7,223	7,422	7,628
	7,736	7,898	8,076	8,273	8,478
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629
	779	977	1182	1390	1594
	948	1189	1438	1692	1940
	2900	2959	3025	3097	3172
, %	32,7	40,2	47,6	54,6	61,2
, %	25,6	31,5	37,2	42,8	47,9

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

При М=0,25Мmax	Режимные точки(j)
	1(1)	2(1)	3(1)	4(1)	5(1)
	21,531	24,104	26,888	29,85	32,668
	37,766	37,755	37,741	37,726	37,711
	16,235	13,651	10,853	7,876	5,043
	3,996	4,119	4,26	4,415	4,566
	4,866	4,988	5,129	5,283	5,433
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629
	1124	1258	1404	1558	1705
	684	765	854	948	1037
	1838	1883	1936	1993	2049
, %	37,2	40,6	44,1	47,6	50,6
, %	29,1	31,8	34,5	37,2	39,6

Табл. 22 - Параметры гидропривода при его регулировании без нагрузки

При М=0	Режимные точки(j)
	1(0)	2(0)	3(0)	4(0)	5(0)
	31,679	32,597	33,645	34,813	35,919
	38,024	38,019	38,014	38,007	38,002
	6,345	5,422	4,369	3,194	2,083
	1,338	1,387	1,444	1,507	15,667
	2,223	2,272	2,328	2,391	2,45
	11,399	17,37	28,994	56,448	147,629
	1654	1702	1756	1817	1875
	0	0	0	0	0
	845	864	885	909	931
, %	0	0	0	0	0
, %	0	0	0	0	0

Размещено на Allbest.ru