Разработка детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

привод деталь шлифовальный станок

С развитием цивилизации человечество ощутило необходимость в создании различных орудий труда с целью облегчения жизнедеятельности. Данные орудия производятся в основном из черных металлов, представляющих собой сплав железа, углерода и других элементов. На данный момент изделия из металла широко применяются, в оборонной и автомобильной промышленности, строительстве, сельском хозяйстве - везде используются чёрные металлы. Вот почему основой любой промышленности является черная металлургия. Огромное распространение изделий из черных металлов также объясняется их высокими механическими свойствами, большим распространением исходного сырья и экономичностью переработки железных руд в чугун и сталь. Все виды продукции, которая изготавливается с помощью чёрных металлов, и получают путём первоначальной выплавки чугуна с последующей переплавкой его в сталь или изготовлением из него изделий с помощью литья. Добыча железа из руды напрямую возможно, но с точки зрения экономики это слишком затратное и невыгодно в отличие от двухступенчатого способа получения чёрных металлов, вот почему доменное производство является основной базой чёрной металлургии. В связи с этим возникает необходимость в постоянном совершенствовании и развитии техники и технологии доменного производства. Для загрузки шихты в доменные печи ее равномерного распределения и предотвращения выброса газа на печах имеются засыпные устройства. Засыпные устройства доменных печей конуса и воронки изготавливают из износостойкой стали. Зазоры контактных поверхностей наплавляют, а затем шлифуют так, чтобы он был не. более. 0,02 мм.

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи работы

1.1 Обоснование разработки проекта

С развитием индустрии повышаются требования к качеству и точности изготовления деталей и устройств с высокими техническими требованиями. В связи с этим возникает острая необходимость в постоянном развитии и совершенствовании технологических методов механической обработки деталей, в значительной степени чистовых и отделочных операций, значение которых постоянно растет. В наше время, когда многие предприятия стараются оптимизировать свое производство а также снизить расходы, перед ними стоят следующие основные задачи:

- снижение затрат на выпускаемую продукцию;

- улучшение качества выпускаемой продукции

Контактные поверхности конусов и чаш наплавляются порошковой лентой марки ПЛ-Нп-500Х40Н40С2ГРЦ-Б-С, которая предназначена для дуговой механизированной наплавки открытой дугой износостойкого никель - карбид хромового сплава на поверхность деталей, работающих в условиях абразивного и газ абразивного видов изнашивания при нормальных и повышенных температурах.

К контактным поверхностям предъявляются следующие требования:

1. Зазор между поверхностями не более 0,02 мм;

2. Угол наклона поверхности не более 5»;

3. Шероховатость поверхности не выше Ra 0,8 мкм;

4. Высокая твёрдость наплавленной поверхности;

5. Межремонтный период засыпного аппарата - 1 год.

Наплавка производится на установке У-125М для автоматической наплавки плавящимся электродом под флюсом или открытой дугой рабочих поверхностей конусов и чаш засыпных аппаратов твёрдыми сплавами.

Механическую обработку конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей производя на токарно-карусельном станке модели 1580Л. Параметры станка приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Основные параметры и размеры токарно-карусельного станка

№	Наименование	Значение
1	Основные размеры по ГОСТ44-93
2	Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки. мм	8000
3	Наибольшая высота обрабатываемой заготовки (от зеркала планшайбы по «Коломенский ЗТС»).мм	4200
4	Наибольшая масса обрабатываемой заготовки. кг	14000
5	Высота сечения хвостовой части резца. мм	63
6	Диаметр планшайбы стола. мм	7100
7	Рабочий ход ползунов. мм	2500
8	Рабочий ход салазок суппортов. мм	4435
9	Угол установки верхних суппортов к вертикали. Грд.	+30… - 15
10	Конус для крепления инструмента в расточном шпинделе токарно-фрезерного суппорта по ГОСТ15945-82	50АТ6 (конусность 7:24)
11	Наибольшее усилие резанья на суппортах. кН: при работе на прижим при работе на отжим	100 80
12	Наибольшее суммарное усилие резания двумя суппортами. кН	160
13	Наибольший момент резания на планшайбе. кН	400
14	Количество ступеней привода планшайбы	4
15	Пределы частот вращения планшайбы в расточно-фрезерном режиме. мин	0.18…19
16	Пределы частот вращения планшайбы в расточно-фрезерном режиме. мин	0.14…0.00125
17	Пределы вертикальных горизонтальных подач. мм/мин: а) левые салазки и ползун правого токарного суппорта б) правые салазки и ползун правого токарного суппорта	0.1…1000 1.0…1000
18	Ускоренное перемещение салазок суппортов и ползунов. мм/мин	2250
19	Пределы частот вращения шпинделя токарно-фрезерного суппорта. мин	2.5…390
20	Наибольший момент резания на шпинделе токарно-фрезерного суппорта мин	1100
21	Минимальный диаметр отверстия в которое можно ввести ползун. мм	440
22	Количество гнезд в магазине токарно-фрезерного суппорта	2
23	Габаритные размеры станка (вместе с отдельно расположенными агрегатами и электрооборудованием). мм Длинна х ширина х высота	12200х15700х11570
24	Масса станка (вместе с отдельно расположенными агрегатами и электрооборудованием). кг	264000
25	Класс точности станка по ГОСТ44-93	Н
26	Посадочная фрезерная головка: Посадочный диаметр фрезы по ГОСТ24359-80 мм	128.57
27	Приспособление для выверки заготовки. шт.	8
28	Максимальная величина подъема. мм	2.5
29	Максимальная грузоподъемность. кг	20000
	Характеристика электрооборудования
30	Род тока питающей сети	Переменный трехфазный
31	Частота. Гц	50±2%
32	Напряжение при котором обеспечивается безаварийная работа станка. В	380%±10
33	Род тока электроприводов станка	Переменный постоянный
34	Напряжение. В: Цепей управления Цепей местного освещения	110; 24 220
35	Мощность электродвигателя привода планшайбы. кВт	132
36	Мощность электродвигателя привода шпинделя токарно-фрезерного суппорта. кВт	25
	Характеристика систем управления станком
37	Тип системы: а) токарно-фрезерный суппорт (левый) б) токарный (правый)	ЧПУ контурно-позиционная УЦИ
38	Число управляемых координат: а) в следящем режиме б) в режиме индикации	X.Z X.Z.C
39	Дискретность задания и измерения линейных перемещений X. Zмм	0.001
40	Дискретность отсчета линейных и круговых перемещений X.Z.C. мм (грд)	0.001
41	Диапазон шага резьбы соосной с осью вращения планшайбы мм	1…100
42	Диапазон шага резьбы нарезаемой расточным шпинделем мм	1…20
43	Коррекция размеров инструмента по длине по радиусу	имеется
44	Коррекция частоты вращения планшайбы и величины подачи	имеется
45	Коррекция кинематической погрешности привода	имеется
46	Диагностика неисправностей	имеется
47	Объем памяти ЗУ для хранения УП не менее кбайт	32

В ремонтном комплексе возникла нужда в создании установки для черновой обработки деталей засыпных аппаратов доменных печей при годовой программе выпуска 3-х конусов и 3-х чаш с наименьшими затратами на механическую обработку.

С целью решения данной задачи было принято решение о модернизации карусельного станка модели 1580Л, проектировании и изготовленииустановки для обдирки конусов и чаш.

Существовавшая технология обработки поверхности чаш и конусов была грубой и требовала больших энергозатрат, а также большого потребления воды для охлаждения специального устройства электроконтактной обработки (ЭКО), подвешивающегося на правый суппорт станка и чистовой обработки - шлифовальной головки с алмазным кругом на левом суппорте станка.

Следующим недостатком использования ЭКО являлось недостаточно высокое качество получаемой поверхности, так как правый горизонтальный суппорт станка, на который подвешивалось устройство, не может разворачиваться влево от вертикальной оси на необходимые углы обработки

(32° и 28°), а только на 16°. Несовпадение направлений движения правого суппорта относительно обрабатываемой поверхности приводило к тому, что рабочий круг ЭКО «врезался» в обрабатываемую поверхность краем рабочего круга и получалась поверхность в виде гребешков (рисунок 1.1) высотой до 3 мм, что увеличивало время чистовой обработки, а в связиотсутствием на правом суппорте станка синхронности вертикальной и горизонтальной подач управление устройством ЭКО требовало постоянного внимания и высокой квалификации рабочего. Оберегали п



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1. Старая технология обработки конусов

Новая технология обработки наплавленных поверхностей конусов и чаш требует использование на операции грубой обработки (обдирки) специального устройства, которое отличающегося тем, что оно монтируется на правой колонне станка, головная часть которого перемещается правым суппортом шарнирной тягой параллельно обрабатываемой поверхности, а рабочий круг расположен перпендикулярно движению обрабатываемой поверхности (рисунок 1.2).

В качестве рабочего круга применены специальные круги «Norton» и «Sleep», которые используются на зачистных станках в прокатных цехах. Использование данного устройства позволило в несколько раз снизить время обработки, а также исключить большие энергозатраты и потребление технической воды, значительно повысить качество обрабатываемой поверхности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.2. Новая технология обработки конусов

1.2 Цель и задачи работы

Целью данной выпускной квалификационной работы является модернизация токарно-карусельного станка модели 1580Л для обработки деталей засыпных аппаратов.

Данная модернизация позволит решить проблему по обработке чаш и конусов. В процессе стадии разработки работы необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать привод шлифовальной головки. Правильный выбор привода имеет большое значение при проектировании шлифовальной головки. Самым распространенным является привод с клиноременнойпередачей. Данная передача должна обеспечивать шлифовальному кругу скорость вращения 2440 мин^-1;

2. Рассчитать и спроектировать шпиндельный узел шлифовальной головки, произвести примерный расчет и конструирование приводного вала. Исходя из диаметра вала и его конструкции подобрать подшипники. Составить расчетную схему вала, найти изгибающие моменты в плоскостях при кручении, установить коэффициент запаса усталостной прочности в опасном сечении опоры;

3. Разработать гидропривод зажима планшайбы, который переключается гидроцилиндром, рассчитать гидродвигатель, насосную установку, аппаратуру и трубопроводы, разработать конструкцию гидроблока, составить принципиальную схему привода, определить потери давления в аппаратуре и трубопроводах. Гидропривод позволит упростить кинематику станка, снизить их металлоёмкость, повысить качество, надёжность работы, уровень автоматизации.

К достоинствам гидропривода относятся получение больших усилий и мощностей, высокое быстродействие, работа в динамических режимах при частых включениях;

- разработать технологический процесс изготовления направляющей левой с использованием станков с ЧПУ;

- провести анализ технологичности конструкции детали; подобрать заготовку и рассчитать припуск на механическую обработку; разработать технологический процесс обработки детали; выбрать оборудование для обработки, универсальные приспособления, режущий и мерительный инструменты, подобрать режимы резания;

- произвести техническое нормирование операций; разработать управляющую программу для станков с ЧПУ. Направляющая левая - это деталь, входящая в сборочный узел обдирочной шлифовальной головки;

- рассчитать и сконструировать комплект машинно-ручных метчиков для нарезания резьбы в отверстиях направляющей левой; рассчитать геометрические параметры метчиков;

- разработать коробку скоростей горизонтально-расточного станка для обработки направляющей левой;

Данная выпускная квалификационная работа посвящена проектированию шлифовальной головки и модернизации токарно - карусельного станка модели 1580Л. распластанный жалкую вятки высоконравственное дамских

2. Конструкторская часть

2.1 Расчет и конструирование привода шлифовальной головки

Описание конструкции и принципа действия назначения обдирочной шлифовальной. установки

В данном проекте рассматривается проектирование привода шлифовальной головки для обработки конусов и чаш доменных печей. Принципиальная схема представлена на рисунке 2.1, где пошагово произведено конструирование ременной передачи, выбор подшипников, шпонок.

Устройство является специальным приспособлением для грубой зачистки поверхностей деталей шлифовальным кругом, который вращается перпендикулярно обрабатываемой поверхности.

Устройство состоит из нескольких основных частей:

- плиты опорной с подпирающей снизу скобой;

- плиты выдвижной с поворотной частью на рабочем конце;

- шлифовальной головки с шарнирной частью на рабочем конце;

- шарнирной тяги.

Опорная плита является сварной конструкцией, которая находится на направляющих правой колонны станка. В нижней части опорная плита подпирается винтом скобы. Данная скоба также закреплена на направляющих колонны станка и не снимается со станка после окончания обработки. На опорной плите имеется поперечный паз, так называемый «Ласточкин хвост», по центру которого проходит ходовой винт с трапецеидальной резьбой.

Регулировка данного винта выполняется ключом трещоточным вручную с правой стороны плиты опорной.

По поперечному пазу опорной плиты оси ходового винта перемещается плита выдвижная со шлифовальной головкой, которая находится на поворотной части, отклоняющейся от вертикальной оси червячной передачей, находящейся с обратной стороны выдвижной плиты. Поворотная плита фиксируется болтами по круговому Т - образному пазу.

На поворотной плите имеется продольный выступ в виде «Ласточкиного хвоста», по которому пиноль правого суппорта через шарнирную тягу перемещается шлифовальная головка.

Шлифовальная головка состоит из сварного корпуса-кронштейна, шпиндельного узла шлифовального круга, электродвигателя, клиноременной передачи и кожухов.

По центру корпуса имеется держатель с зубчатой полумуфтой, который присоединяет шлифовальную головку кпиноли правого суппорта для обработки поверхности чаш.

Техническая характеристика шлифовальной головки

Обороты шлифовального круга - 2672 об/мин

Максимальная скорость шлифовального круга - 69,9 м/сек

Шлифовальный круг «Slip», «Norton» - а) 500x76x305б) 500x76x203

Минимальный диаметр шлифовального круга при внутреннем

диаметре 305 мм - 430 мм

Максимальное перемещение выдвижной плиты - 1200 мм

Перемещение выдвижной плиты - ручное

Перемещение выдвижной плиты на 1 оборот ключа - 3 мм

Вертикальное перемещение плиты опорной винтом скобы - 200 мм

Рабочий ход шлифовальной головки - 650 мм

Угол разворота шлифовальной головки относительно вертикальной оси± 40°Рабочая скорость перемещения шлифовальной головки на 1 оборот планшайбы станка.



Рисунок 2.1. Принципиальная схема исполнительного механизма: 1 - Планшайба станка; 2 - Правая колонна станка; 3-Траверса; 4 - Правый суппорт станка; 5 - Конус доменной печи; 6 - Плита опорная; 7 - Плита выдвижная; 8-Шлифовальная головка; 9 - Тяга.

2.2 Разработка кинематической схемы привода

Кинематическая схема привода абразивного круга: вращение от электродвигателя передается на ведущий шкив, далее по клиноременной передаче на ведомый шкив. Ведомый шкив передает вращение на вал, на котором установлен абразивный круг.

Кинематическая схема исполнительной машины приведена на рисунке 1.2



Рисунок 2.2. Кинематическая схема исполнительной машины

1 - Электродвигатель; 2 - Клиноременная передача; 3 - Абразивный круг. 2.3Энергокинематический расчет привода шлифовальной головки [11]

Определение общего КПД привода

Чтобы определить общий КПД привода нужно определить источники потери мощности на основе анализа кинематической схемы привода. В данном приводе к ним относятся: ременная передача - 1; подшипники - 1 пара.

Для каждого источника потери мощности находим значения КПД по справочнику:=0,95;=0,99.

Определяем КПД передачи:

з=Ч =0,95Ч0,99=0,94 (2.1)

Подбор электродвигателя

Подбор электродвигателя осуществляется по потребной мощности:

=/, Квт (2.2)

где -мощность на валу исполнительного механизма.

=Т Ч щ=ТЧрЧn/30 Квт, (2.3)

где n=60Чх/рЧD, (2.4)

где х - частота вращения круга м/с;

D - диаметр шлифовального круга мм;

n=60Ч69,9/3,14Ч0,5=2670 .

Р_им = Т Чр Ч n / 30 = 102,5 Ч 3,14 Ч 2 670 / 30 = 28 000 Вт = 28 кВт.

Р_р = 28 / 0,94 = 29,79 кВт.

При выборе должно соблюдаться условие Р_{эл. лв} ? Р_р (быть ближайшим большим по мощности). Для данного привода может использоваться. три. электродвигателя. из. таблицы. 2.1 [11] Таблица 2.1 - Выбор электродвигателей трёхфазных асинхронных серии 4А

Тип двигателя	Рэд, кВт	Nэд, мин-1
4А180М2УЗ	30	2945
4А200М4УЗ	30	1470
4А200Ь6УЗ	30	980

Для осуществления выбора электродвигателя с нужной частотой вращения необходимо сравнить передаточное число привода, которое даёт применение каждого из электродвигателей с общим передаточным числом, которое даёт применение заданных типов передач.

Для данной кинематической схемы справедливо: uрем = 1…4

Передаточные.отношения:

u01-2945/2670=1,1;

u02=1470/2670=0,6;

u03 = 980 / 2670 = 0,4.

Для разрабатываемой установки желательно выбрать электродвигатель с 2 945 мин^-1, то есть серии 4А180М2УЗ, имеющий минимальные габариты среди электродвигателей мощностью 30 кВт. Исполнение электродвигателя - на лапах, диаметр вала электродвигателя d = 48 мм, длина выходного вала L = 110 мм.

Кинематический расчёт привода

Разбивка общего передаточного числа по ступеням. Так как выбрали первый. электродвигатель, то. общее. передаточное. число.u_0.=. 1,1. Определение частот вращения и моментов на валах.

n₁=n_эл=2945 мин^-1;

n₂ = n₁ /u_рем.= 2945 / 1,1 =2 677 мин^-1. (2.5)

Моменты на валах находятся по формуле

Т_i = N_i / щ_l (2.6)

где Ni - мощность на соответствующем валу, найденная с учетом КПД элементов привода, Вт;

щ_i - угловая скорость вала, c^-1

щⁱ = р Ч n_i / 30; (2.7)

Определяем угловую скорость, с^-1

щ₁= 3,14 Ч 2945 / 30 = 308,4 с^-1.

щ₂ = щ₁ / u_рем.= 308,4 / 1,1 = 280,4 с^-1.

Определяем мощность на валах, Вт

N_i = N_i-1 Ч ?_i-1,iВт, (2.8)

N₁ =N_эл = 30 Ч 10³ = 30 000 Вт;

N₂ = N_эл. Ч ?_рем. Ч ?_п/ш. = 30 000 Ч 0,95 Ч 0,99 = 28 200 Вт.

Определяем моменты на валах, Нм

Т₁ = N₁ / щ₁ = 3 000 / 308,4 = 97,3 (Нм) (2.9)

Т₂ = N₂ / щ₂ = 28 200 / 280,4 = 100,5 (Нм).

Проектирование ременной передачи

Расчёт начинаем с выбора сечения ремня по заданному номинальному моменту.

Дана: Мощность, N₁ =30 кВт. Частота вращения вала, n₁ = 2 945 мин^-1Частота вращения ведомого вала, n₂ = 2 677 мин^-1.

При Т₁ = 97,3 Нмпо таблице 5.6 [16] рекомендуется выбрать сечение «Б» клинового ремня с площадью поперечного сечения F = 138 мм².

Выбираем диаметр D₁ ведущего шкиваD_min = 125 мм. Для обеспечения большей долговечности ремня выбираем шкив на 1-2 номера больше. Принимаем:

D_1min = 180 мм.

Находим диаметр D2 ведомого шкива при относительном скольжении

?= 0,015 [4]:

D₂ = i Ч D₁Ч (1 - ?) = 1,1 Ч 180 Ч (1 - 0,015) = 195 мм. (2.10)

Ближайшее стандартное значение D₂ = 200 мм.

Уточняем передаточное отношение i с учётом ?:

i = D₂/D₁ Ч (1-?) = 200/ 180 Ч 0,985 = 1,13

Пересчитываем:

n₂ = n₁ / i = 2 945 / 1,13 = 2 606 мин^-1.

Расхождение с заданным:

? n₂ = (2 670 - 2 606) Ч 100% / 2 606 = 2,5% (при допускаемом расхождении до 3%) (2.11)

1,27 <3

Принимаем: D₁ = 180 мм;

D₂= 200 мм.

Определяем межосевое расстояние а [4]:

а_мин = 0,55 (D₁ + D₂) + h мм, (2.12)

где h = 10,5 мм;

а_мин = 0,55 (180 + 200) + 10,5 = 219,5 мм.

а - по прорисовке: а = 500 мм.

а_макс=2 (D₁+D₂) мм; (2.13)

а_макс.= 2 (180+200) = 760 мм,

а_сред.= (219,5 + 760) / 2 = 489,75 мм. (2.14)

Принимаем: а = 500 мм.

Расчётная длина ремня определяется:

L_p =2а + р / 2 (D₁+ D₂) + (D₁ - D₂)² / 4a мм; (2.15)

L_p = 2 Ч 500 + 3,14 / 2 (180 + 200) + (200 - 180)² / 4 Ч 500 = 1 597,1 мм.

Выбираем ближайшую по стандарту длину ремня L = 1 600 мм.

Вычисляем: D_ср.=0,5 (D₁ + D₂) = 0,5 (200+ 180)= 190 мм. (2.16)

Определяем новое значение «а» с учётом стандартной длины Lпо формуле:

а = 0,25 [L - рD_cp.+v(L - рD_ср.)² - 2 (D₂ - D₁)²]; (2.17)

а = 0,25 [1600 - 3,14 Ч 190 + v(1600 - 3,14 Ч 190)² - 2 (200 - 180)²] = 501,5 мм.

Угол обхвата меньшего шкива:

б₁ = 180-60 (D₂-D₁)/ а= 180° - 60 Ч (200 - 180) / 501,5 = 177,6° (2.18)

при [б] ?120°.

Скорость

V = 0,5 Ч щ₁ Ч D₁ = 0,5 Ч 308,4 Ч 180 Ч 10^-3 = 27,7 м/с. (2.19)

Находим величину окружного усилия Р₀, передаваемого одним клином сечения «Б».

Р₀ = 230Н, при i = 1, D₁= 180 мм, L₀= 1600 мм, и V = 27,7 м/с.

Допускаемое окружное усилие на один ремень:

[Р] - Р₀ Ч С_б Ч C_L - С_р, (2.20)

где С_б = 1 - 0,003 (180 - б₁) = 1 - 0,003 (180 - 177,6) - 0,99; (2.21)

C_l - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня;

C_L = 0,3 Ч L/L_o + 0,7 (2.22)

C_L = 0,3 (1600 / 2240) + 0,7 = 0,91

С_р - коэффициент режима работы (работа в одну смену);

С = 1;

[Р] = 230 Ч 0,99 Ч 0,91 Ч 1 = 207,8 Н.

Определяем окружное усилие:

Р = N / V = (30 Ч 10³) / 27,7 = 1083 Н. (2.23)

Расчётное число ремней:

Z = P/[P] = 1083 /207,8 = 5,2; (2.24)

Принимаем Z = 6.

Определяем усилия в ременной передаче, приняв напряжения от предварительного натяжения Q₀ = 1,6 Н/мм²

Предварительноенатяжение каждой ветви ремня:

S_O =Q_O Ч F = 1,6 Ч 138 = 221 Н. (2.25)

Рабочее натяжение ведущей ветви:

S₁= S₀ + Р / 2Z = 221 + 1083/2Ч6 = 311,25 Н. (2.26)

Ведомой ветви:

S₂ = S₀ - Р / 2Z = 221 - 1083 / 2 Ч 6 - 130,75 Н. (2.27)

Усилие на валы:

Q = 2 Ч S₀ Ч Z Ч sinб₁ / 2 = 2 Ч 221 Ч 6 Ч sin 177,6° / 2 = 2651 Н. (2.28)

Ориентировочный расчёт и конструирование приводного вала

Ориентировочный расчёт приводного вала. Предварительный расчёт проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [7].

Диаметр находим по формуле:

d ? ³vT₂ Ч 10³ / 0.2 [ф]_к, мм, (2.29)

где Т₂ - крутящий момент на валу (Т₂ = 100,5 Нм),

[ф]_к - допускаемое напряжение при кручении ([ф]_к = 20…25 Н/мм²для валов из стали 45).

D ? ³v100,5 Ч 10³ / 0,2 Ч 25 = 27,19 мм.

Полученное значение округляем по ГОСТ 6636-69 до ближайшего большего значения из ряда R40: d = 28 мм.

Выполняем эскиз вала (см. приложения, эскиз. №1). При разработке вала выбираем коническую форму консольных участков с внутренней резьбой, в связи с тем, что на данные участки будут закреплены шкив для приводных клиновых ремней и шлифовальный круг. Коническая форма позволит обеспечить точное и надёжное соединение, а также лёгкий монтаж устанавливаемых деталей. Коническую часть вала выполняем конусностью 1:10.

Ширину шкива вычисляем по формуле [1]:

M = (n-l) e + 2f мм, (2.30)

где.n. - .число. ремней. в.передаче;

е и f - размеры по таблице 29 [1, Т2, с. 959].

М = (6 - 1) Ч 19 + 2 Ч 12,5 = 120 мм.

Диаметр вала под резьбу при коническом конце вала и фиксации шкива и шлифовального круга шпонками для удобного монтажа деталей определим по формуле:

d₁ - d_cp + 2t2 + 1 мм, (2.31)

где d_cp = d - 0,051 мм. (2.32)

С учётом внутреннего диаметра резьбы М24 для фиксации шкива по ГОСТ 12081-72 диаметр вала принимаем d - 75 мм, 1=105 мм. [1].

d_cp = 75 - 0,05 Ч 105 = 69,75 мм.

По ГОСТ 23360-78 для данного диаметра вала подбираем призматическую шпонку с размерами: ширина b = 18 мм; высота h = 11 мм; глубина паза t = 7 мм; длина L = 70 мм.

На основании полученных данных определяем диаметр вала под резьбу для фиксации лабиринта:

d₁ = 69,75 + 2 Ч 7 Ч 2 = 97,75 мм.

Полученный диаметр вала округляем до стандартного в большую сторону. Принимаем d₁ = 100 мм.

Диаметр резьбы d₂ принимаем 105 мм с шагом 2, так как на валах применяется мелкая резьба и подбираем размеры гаек круглых шлицевых с резьбой М105x2 [16]:

Высота гайки m = 24 мм;

Ширина шлица b = 14 мм;

Глубина шлица t = 7 мм;

Наружный диаметр гайки D = 130 мм.

Для нарезания полного профиля резьбы выполним проточку диаметром

d - 3 мм = 105 - 3 = 102 мм, шириной g_1min = 3,4 мм, g_2max = 6 мм с радиусом

r = 1 мм.

Свободный участок вала между конусным участком и диаметром вала под резьбу определяем по отношению 0,15d [10]:

d_CB = 0,15 Ч 75 = 11,25 мм. (2.33)

Назначаем длину свободного участка 12 мм.

Диаметр вала под лабиринт принимаем D_лaб = 105 мм., длина L_лаб = 42 мм. Лабиринт фиксируем шпонкой с размерами по ГОСТ 23360-78 для данного диаметра вала: ширина b = 22 мм; высота h = 14 мм; глубина паза t = 9 мм; длина L = 16 мм.

Диаметр вала под подшипник определяем из условия отношения dn ? d2.

d_n ? 105 мм.

2.6 Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала

Начнем проектирование с выбора типа опоры (качения, скольжения). Скорость и нагрузки вала располагаются в допускаемых пределах для подшипников качения.

Различные типы подшипников качения имеют различную величину и направление воспринимаемой нагрузки, форму и число тел качения, способность само устанавливаться, точность изготовления, жесткость в осевом и радиальном направлениях, быстроходность, стоимость и другим признакам.

Выбираем тип подшипника с учетом условий эксплуатации. К основным требованиям, предъявляемым к опорам приводного вала, являются: средняя окружная скорость, способность воспринимать радиальные нагрузку, т.е. нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника, грузоподъёмность, осевую нагрузку, действующую по оси вала. Исходя из всех вышеперечисленных требований к опорам, наиболее подходящим вариантом для вала шлифовальной головки являются [18]:

- для опоры абразивного круга выбираем подшипник роликовый радиальный двухрядный с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 7634-75. Данный подшипник позволяет регулировать радиальный зазор, что в свою очередь способствует созданию повышенной жёсткости подшипника в радиальном направлении, что приводит к возможности воспринимать ограниченную одностороннюю или двустороннюю осевую силу;

- для опоры ведомого шкива выбираем два шариковых подшипника радиальных однорядных по ГОСТ 8338-75, которые предназначены для восприятия радиальных и ограниченных осевых сил любого направления. Эти подшипники работают под воздействием только осевой силы при большой частоте вращения. Данные шариковые радиальные однорядные подшипники обеспечивают фиксирование вала по оси в двух направлениях, работают с меньшими потерями на трение при более высокой частоте вращения вала, чем подшипники всех других конструкций.

Из экономических соображений по закупке подшипников и доставке наиболее дешёвым автомобильным транспортом по расчётному посадочному диаметру (d = 105 мм) подбираем марку и условное обозначение подшипника, производимого Вологодским подшипниковым заводом по условию d_n ? d. Для опоры шкива выбираем шариковый радиальный однорядный особо лёгкой серии диаметров 1, нормальная серия ширин 0 подшипник 122 ГОСТ 8338-75.

Техническая характеристика подшипника:

Наружный диаметр - D= 170 мм

Внутренний диаметр - d= 110 мм

Ширина - B = 28 мм

Монтажная фаска - г = 2,0 мм

Динамическая грузоподъёмность - С - 80 000 Н

Статическая грузоподъёмность - С₀= 71 500 Н

Частота вращения, мин^-1 при смазке:

Пластичной - 3 600

Жидкой - 4300

Масса, кг - 1,97

Для опоры абразивного круга с условием соблюдения симметрии концов вала выбираем роликовый радиальный двухрядный с коническим отверстием подшипник 3182122.

Техническая характеристика подшипника:

Наружный диаметр D = 170 мм

Внутренний диаметр d = 110 мм

Ширина В = 45 мм

Монтажная фаска min r = 2,0 мм

Динамическая грузоподъёмность С = 220 000 Н

Статическая грузоподъёмностьС0= 360 000Н

Частота вращения, мин-1 при смазке:

пластичная 4 500

Жидкая 5 300

Масса, кг 3,7

Диаметр вала гладкого участка определим по формуле [10]:

d_бп = d_п + 3 Чf_пмм, (2.34)

где f_п - фаска внутреннего кольца подшипника, мм.

D_бп1 = 110 + 3 Ч 2 = 116 мм - для шарикового радиального подшипника.

Диаметр вала гладкого участка для роликового подшипника с коническим внутренним диаметром, выполненным конусностью 1: 12:

D_бп2 = 45 / 12 + 110 = 113,75 мм - наибольший внутренний диаметр подшипника.

d_зп2 = 113,75 + 3 Ч 2 = 119,75 мм.

Принимаем для роликового подшипника диаметр заплечиков d₃ = 120 мм.

Эскизнаякомпановка узла приводного вала

Составляем эскизную компоновку узла приводного вала, исходя из полученных результатов. Конструкция вала зависит от типа и размеров расположенных на нём деталей (абразивного круга, шкивов, подшипников) и способа закрепления этих деталей в окружном и осевом направлениях. Валы, как правило, ступенчатые. Ступенчатая конструкция позволяет:

- строго базировать детали на валу в осевом направлении;

- дифференцировать требования к различным участкам вала по точности, шероховатости поверхности.

Применяем два собранных шариковых радиальных подшипника, которые собираются с валом посадкой с натягом (m5) на диаметры 110 мм и 110h8 под посадку роликового радиального двухрядного подшипника на вал (см. приложения эскиза №2), так как вал воспринимает радиальную и осевую нагрузку.

Уточнённый расчёт приводного вала

Составляем расчетную схему вала (см. рисунок 2.3): производим систематизацию нагрузок, опор и формы вала. Вал рассматриваем как балки, установленные на двух опорах. Подшипники, воспринимающие радиальные нагрузки, заменяем шарнирно-подвижными опорами. Силы на вал передаются через поставленные на него детали и узлы. Принимается, что эти детали и узлы передают силы по середине своей рабочей ширины.

Исходные данные: Конструкция и размеры вала (с эскизной компоновки) материал вала - сталь 45

М₁ = 100,5 Нм - величина крутящего момента (из энергокинематического расчёта).

Рисунок. 2.3. Расчётная схема вала приводного

Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости XOZ:

?М(А)^гор = 0; Q Ч 169 - R_BX Ч 285 + Р Ч (285 + 159) = 0

R_BX Ч 285 = Q Ч 169 + Р Ч (285 + 159),

где P = 2M₁/d_K[7], (2.35)

где d_K = 0,5 м - диаметр шлифовального круга;

Р = 2 Ч 100,5 / 0,5 - 402 Н.

R_BX =2 651 Ч 169 + 402 Ч 444 / 285;

R_BX = 2 198,27 Н.

?M(B)^гop = 0; Q Ч (169 + 285) - R_AX Ч 285 + P Ч 159 = 0

R_АХЧ 285 = 1 267 471,19

R_АХ = 4 447,27H.

Проверка: ?F(XOZ) = 0: Q - R_АХ + R_BX - P = 0

2651-4447,27+2198,27-402=0

0=0

Определяем реакции опор в вертикальной плоскости (ХОУ):

?М(А)^верт=0; - R_BУЧ 285+Р_rЧ (285 + 159) = 0,

где Р_r = 9 000 Н - усилие прижима круга;

- R_BУЧ 285 + 9 000 Ч 444 = 0

R_BУЧ 285 = 3 996 000

R_BУ= 14 021,05 Н.

?М(В)^верт = 0; - R_AУЧ 285 + Р_rЧ 159 = 0

R_AУЧ 285 + 9 000 Ч 159 = 0

R_AУЧ 285 = 1 431 000

R_AУ = 5 021,05 Н.

Проверка: ?F(XОУ) = 0: - R_AУ + R_BУ - P_r = 0-5 021,05 + 14 021,05 - 9 000 = 0

0 = 0

Определяем изгибающие моменты, используя метод сечения

Горизонтальная плоскость XOZ:

Сечение 1-1: M1-1 гор = QЧX1 0 ? X1 ? 0,169 м

При X1=0 M1-1 гор =0 Нм

X1 = 0,169 M1-1 гор =2 651Ч0,169 = 448,019 Нм

Сечение 2-2: М2-2 гор = РЧ Х2 0 ? Х2 ? 0,159 м

При Х2 = 0 М2-2 гор = 0 Нм

Х2 = 0,159 М2-2 гор = 402 Ч 0,159 = 63,918 Нм.

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости (рисунок 2.3).

Определяем изгибающие моменты в вертикальной плоскости ХОУ:

Сечение 1-1: М_1-1^вер = 0, так как нет сил.

Сечение 2-2: М_2-2^вер = РrЧХ2 0 ? Х₂ ? 0,159 м

При Х₂ = 0 М_2-2^вер = 0 Нм.

При Х₂ = 0,159 М_2-2^вер = 9 000 Ч 0,159 = 1 431 Нм.

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости (рисунок 2.3).

Определяем суммарные изгибающие моменты в опорах вала [7]:

?М_А =v (М_АХ)² + (М_АУ)² = v 448,019² + 0² = 448,019 Нм. (2.36)

?М_В = v (Мвх)² + (Мву)² = v 63,918² + 1 431² = 1 432,426 Нм.

Исходя из этого, опасным является сечение в опоре «В», так как в нём самый большой суммарный изгибающий момент.

Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициента запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с допускаемыми значениями [n]. Прочность соблюдена при n> [n].

Составим схему вала и проведём сечения по участкам концентрации напряжений (рисунок. 2.4).

Рисунок 2.4. Схема вала приводного

Рассмотрим сечение А-А: концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. А

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

М_А-А^гор= Р ЧХ₁О ? Х₁? 115,5 мм

При Х₁ = 0 М_А-А^гор= 0 Нмм

Х₁= 115,5М_А-А^гор= 402 Ч115,5 = 46431 Нмм (значение Р см. 2.8.1).

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

М_А-А^верт=Р_r ЧX₁ O ? X₁? 115.5 мм

При Х₁ = 0 М_А-А^верт=0 Нмм

Х₁ = 115,5 М_А-А^верт= 9000 Ч115,5 = 1039500 Нмм

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А:

?М_изг.А-А = v(М_А-Агор)² +(М_{А-Аверт})² = v46431²+ 1039500²= 1040536,4 Нмм.

Момент сопротивления кручению [11]:

W_p = 0,2d³ - bt (d - t)² / 2d, (2.37)

где d - диаметр вала в данном сечении, мм;

b - ширина шпонки, мм;

t - глубина шпоночного паза, мм.

W_p = 0,2 Ч 105³ - 22 Ч 9 Ч (105 - 9)² / 2 Ч 105 = 222 835,63 мм³.

Момент сопротивления изгибу:

W = 0,1d³ - bt (d - t)² / 2d; (2.38)

W = 0,1Ч 105³ - 22 Ч 9 Ч (105 - 9)² / 2 Ч 105= 107 073,13 мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

T_а = T_m = Т₂/2 W_p = 100,5 Ч 10³ / 2 Ч 222 835,63 = 0,23 Н/мм². (2.39)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

у_а = М_А-A / W = 1 040 536,4 / 107 073,13 = 9,72 Н/мм². (2.40)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [7]:

S_у = у_-1/ (у_аЧK_у / (K_dЧK_f) + Ш_уЧу_m), (2.41)

Для стали 45 при у_в = 800 Н/мм².

Ш_у = 0,1 - коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости.

у_m = 0, так как вал не работает на растяжение или сжатие;

у_-1 = 350 Н/мм² - предел выносливости при изгибе;

К_у = 2,05 - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при выполнении шпоночного паза концевой фрезой;

K_d = 0,71 - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (масштабный фактор);

K_f = 1,15 - коэффициент влияния шероховатости сечения;

S_у = 350 / (9,72Ч2,05 / (0,71 Ч 1,15) + Ш_уЧ 0) = 14,52

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_T = T_-1 / (К_TЧT_а / (K_dЧK_f) + Ш_TЧT_m), (2.42)

где T_-1 = 210 Н/мм² - предел выносливости при кручении [11, таблица 2.1];

К_T = 1,875 - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при выполнении шпоночного паза концевой фрезой;

Ш_T = 0,05 - коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости.

S_T = 210 / (1,875Ч0,23 / (0,71 Ч 1,15) + 0,05 Ч 0,23) - 386,62

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А - А:

S = S_уЧS_T / v S_у²+S_T² = 14,52Ч 386,62 / v 14,52² + 386,62² = 14,5 (2.43)

Рассмотрим сечение Б - Б:

Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом:

К_у / K_d = 3,3 и К_T / K_d = 2,38 [4]

?М_{изг. Б-Б} = 1 432 426 Нмм

Осевой момент сопротивления:

W = рd³ / 32 = 3,14 Ч 110³ / 32 = 130 604,37 мм³. (2.44)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

у_а = у_max = М_Б-Б / W = 1 432 426 / 130 604,37 = 10,96 Н/мм².

Полярный момент сопротивления:

W_p = 2W = 2 Ч 130 604,37 = 261 208,74 мм³. (2.45)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

T_а = m = Tmax / 2 = Мк / 2 Wp; (2.46)

Tа = 100,5 Ч 10³ / 2 Ч 261 208,74 = 0,192 Н/мм².

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_у = у_-1 / (у_аЧK_у / (K_dЧK_f) +Ш_уЧу_m)

S_у = 350 / (10,96 Ч3,3 /1,15 + 0,1 Ч 0) = 11,12

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_T = T_-1/(K_TЧ T_a / (K_dЧK_f) + Ш_TЧ T_m)

S_T = 210 / (2,38 Ч 0,192 / 1,15 + (0,05 Ч 0,192) = 516

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б:

S=SуЧST/vSу2+ST2=11,12Ч516/11,122+5162=11,12

Сечение Sу ST S [S] Прочность вала

Сечение А-А 14,52 386,62 14,5 2,5 Обеспечена

Сечение Б-Б 11,12 513 11,12 2,5 Обеспечена

2.9 Проверка долговечности выбранных подшипников

С целью определения суммарных реакций в опорах воспользуемся расчётной схемой вала (рисунок 2.3) и расчётными реакциями опор.

Определяем суммарные реакции в опорах [4]:

Fr2 = Ra = v (RАХ) 2 + (RАY) 2 = v 4 447,272 + 5021,052 = 6 707,4 Н.

Fr1 = RВ= v (RBX) 2+ (RBY) 2 = v 2 198,272+ 14 021,052 = 14 192,33 H.

Рассмотрим правый подшипник и вычислим эквивалентную динамическую нагрузку для роликового подшипника с короткими цилиндрическими роликами по формуле:

Рэ = V Fr1КуКт, Н, (2.47)

где V - коэффициент, учитывающий вращение колец; V = 1 при вращении внутреннего кольца;

Кт - температурный коэффициент (Кт = 1,0);

Kу - коэффициент безопасности (Ку = 1,3);

Рэ = 1 Ч 14 192,33 Ч 1,3 Ч 1 = 18 450 Н = 18,5 кН.

Определяем расчётную долговечность L в млн. оборотов:

L = (C / Pэ) m, млн. об. (2.48)

где m = 3 - для шарикоподшипников;

m = 10/3 - для роликоподшипников.

С - динамическая грузоподъёмность.

L = (220 / 18,5) 10 /3 = (220 / 18,5) 3Чv 220/ 18,5 = 3 836,45 млн. об

Определяем расчётную долговечность, ч:

L_h = LЧ10⁶ / 60n₂ч, (2.49)

где n₂ - частота вращения подшипника, мин^-1.

L_h = 3836,45Ч 10⁶ / 60 Ч 2 677 = 23 886 ч.

Из условия минимальной долговечности подшипника, равной 20 000 часов, найденная долговечность подшипника приемлема.

Рассмотрим левый подшипник и рассчитаем эквивалентную динамическую нагрузку для шарикового подшипника по формуле:

Р_э = (XV F_r2 + YF_a) К_уК_т, Н (2.50)

где X - коэффициент радиальной нагрузки, X = 0,56;

Y - коэффициент осевой нагрузки, Y = 1,55;

F_a - осевая нагрузка на подшипник, Н;

F_r2 - радиальная нагрузка на подшипник, Н.

F_r2 = F_r2 / 2 = 6707,4 / 2 = 3353,7 Н - так как устанавливаем два подшипника.

Р_э = (0,56 Ч 1 Ч 3 353,7 + 1,55 Ч 0) Ч 1,3 Ч 1,0 = 2 441,5 Н = 2,44 кН.

Определяем расчётную долговечность L в млн. оборотов:

L = (80 / 2,44)³ = 35 230 млн. об. (2.51)

Определяем расчётную долговечность, ч:

L_h = 35 230 Ч 10⁶ / 60 Ч 2 677 = 219 337,5 ч.

Из условия минимальной долговечности подшипника, равной 20 000 часов, найденная долговечность подшипника приемлема.

3. Разработка и расчёт гидропривода зажима планшайбы токарно-карусельного станка

3.1 Назначение гидропривода зажима планшайбы

Зажим планшайбы токарно-карусельного станка должен обеспечивать неподвижное состояние планшайбы стола при фрезеровании деталей токарнофрезерным суппортом с максимальным усилием резания до 80 кН. Установка гидроцилиндра (ГЦ) должна обеспечивать зазор между прижимными планками и планшайбой не менее 1 мм. Рабочий ход поршня ГЦ принимаем 6 мм.

Задаёмся параметрами для расчёта:

R_п= 80 кН = 80 000 Н.

Способ регулирования скорости - дроссельное параллельно.

Гидродвигатель - цилиндр, рабочее давление Р_н = 16 Мпа.

Способ управления приводом - гидравлическое.

Нагрузка на ГД: R_min = 1000 Н, R_max = 160 000 Н.

Коэффициент утечки в насосе r = 4Ч10^-12 m^-5 н^-1с^-1.

Скорость рабочего хода: Vp.x_min = 0,0005 м/с, Vp.x_max = 0,0035 м/с.

Рабочий ход L = 6 мм.

Коэффициент расхода проходного сечения µ = 0,7

Плотность рабочей жидкости р = 900 кг/см.

3.2 Расчёт и выбор исполнительного гидродвигателя

Определение нагрузочных и скоростных параметров

Выполнение задачи производится на основании нагрузочных и скоростных параметров привода. Согласно задания применяется тип гидродвигателя поступательного движения, то есть гидроцилиндр (ГЦ). При этом максимальное осевое усилие равно 80 000 Н, максимальная скорость перемещения - 0,0035 м/с.

Определение геометрических параметров и выбор ГУ

Применяем поршневой ГЦ двухстороннего действия с односторонним штоком.

Ход поршня определяется из величины наибольшего перемещения рабочего органа (L = 6 мм.) и принимается в соответствии с ГОСТ 6540-68 равным 6 мм.

Рабочим давлением задаёмся, руководствуясь характеристиками привода, стандартных ГУ и насосов, а также рядом номинальных давлений, регламентируемых ГОСТ 6840-68, оно равно Р_н = 16 Мпа.

Площадь поршня гидроцилиндра [8]:

F_пopш = R_max / P₁, (2.54)

где P₁ = (2 / 3) Р_н = 2Ч16/3 = 10,67 Мпа. (2.55)

Диаметр поршня гидроцилиндра:

D = 2v R_max / р[Р₁(1 - Ш₁²) - Р₂(1 - Ш₂²)] мм, (2.56)

где Р₁ и Р₂ - давления соответственно в напорной и сливной полостях гидроцилиндра;

Ш₁ = d₁/D = 0 (односторонний шток);

Ш₂ / D = 1 / v2 = 0,707 (2.57)

(для обеспечения равенства скоростей быстрых ходов при БП);

Р₂ = 0,5 Мпа - противодавление (0,3…0,9 Мпа).

D = 2v 80 000 / 3,14 [10,67 Ч 10⁶(1 - 0²) - 0,5 Ч 10⁶(1 - 0,707²)] = 98 мм.

По ГОСТ 6840-68 и ОСТ 2.Г29-1-77 выбираю D = 100 мм.

По ГОСТ 25020-84 принимаем резьбовое соединение для фиксации поршня на штоке М30x2, крепление тормозной планки к штоку М24.

По ГОСТ 2.Г25-1-86 выбираю гидроцилиндр поршневой 111-100x32x6 УХЛ 4: где 1 - тип ГЦ;

1 - исполнение по торможению (без торможения);

1 - исполнение по типу уплотнения поршня (манжетами):

D = 100 мм; d = 32 мм; L = 6 мм;

УХЛ-климатическое. исполнение;

4-категория. размещения. Основные параметры ГЦ:

Давление, МПа - номинальное 16

- максимальное 24

- холостого хода ?16

Номинальное усилие, кН - толкающее ?241

- тянущее ?160

Скорость перемещения, м/мин - минимальная 0,05

Внутренняя утечка, см3 /мин ? 224

Требуемая производительность насоса:

Q = V_p.x. рD²/4 л/мин; (2.58)

Q₁ = 0,0035р0,1² / 4 = 0,0000274 м³/с = 0,0274 л/с = 1,64 л/мин.

F_1cт = /= 7,85Ч;

F_2cт = (D²_ст - d²_cт) = 3,85Ч10^-3 м².

Q₂ = 0,0035 (D²_cт - d²_ст) = 0,0000134 м³/с = 0,0134 л/с = 0,804 л/мин.

3.3 Составление принципиальной схемы привода

Объёмный гидропривод представляет собой совокупность устройств, состоящую из функциональных гидравлических элементов, соединённых по определённой гидравлической схеме (рисунок 2.5).

Рабочая жидкость поступает в насос пластинчатый (НПл 5/16) из гидробака (ГБ) по всасывающей линии. В насосе механическая энергия приводящегодвигателя преобразуется в гидравлическую и передаётся потоку жидкости.

Далее жидкость по магистрали попадает в автомат разгрузки насоса прямого действия (АРН). Автомат разгрузки насоса включает в себя установленный на напорной линии обратный клапан (КО) и пневмогидроаккумулятор (ПГА). Параллельно КО устанавливается разгрузочный клапан (КР), обеспечивающий слив рабочей жидкости через линию в бак при достижении в напорной линии значений давления, на которое настроен КР (Рн= 16 Мпа).

Перед ГЦ устанавливается реверсивный распределитель (РР) для изменения направления при пуске и остановке потока рабочей жидкости в линиях в зависимости от наличия управляющего воздействия. В соответствии с заданием способ регулирования скорости движения потока - дроссельное параллельно, то есть регулирующий дроссель установлен параллельно ГЦ, между всасывающей и сливной линиями, или, как говорят, в ответвлении. При такой установке дросселя ?Р = ?Р_Н = ?Р₁ = R/F₁ ? const, что позволяет снизить энергетические потери в гидроприводе (через предохранительный клапан жидкость может проходить лишь при перезагрузке или остановке ГЦ на упоре, если дроссель не пропускает всего потока масла, нагнетаемого насосом при давлении настройки предохранительного клапана). Однако в этом случае скорость перемещения зависит от усилия на нём, причём в большей степени, так как с ростом Р_н увеличивается расход жидкости через дроссель и одновременно несколько снижается подача масла (возрастают объёмные утечки масла в насосе).

Рисунок. 2.5. Принципиальная схема гидропривода

Расчёт и выбор насосной установки

В соответствии с [15 таблица 2.1] выбираю пластинчатый насос типа

НПл 5/16 ТУ-2-053-1899-88, имеющий основные параметры:

рабочий объём, см³ - 5;

номинальная подача, л/мин - 5,3 (0,088 л/с = 8,8 Ч 10^-5 м³/с);

давление на выходе из насоса, Мпа - 16;

частота вращения номинальная, мин^-1 - 1500;

частота вращения максимальная, мин^-1 - 1800;

частота вращения минимальная, мин^-1 - 1200;

номинальная мощность, кВт - 2,8;

КПД при номинальном режиме работы, не менее:

объёмный - 0,71;

полный - 0,5;

ресурс при номинальном режиме работы, ч - не менее 4000;

масса, кг, не более - 9,7.

Номинальная подача насоса Q_H = 5,3 л/мин >Q_тр = 1,64 л/мин.

Величина требуемого давления на выходе из насоса определяется по формуле:

Р_Н = Р₁ + ?Р_Н, Мпа, (2.59)

где ?Р_Н - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с ГУ при рабочем ходе.

Потери давления ?Р_Н могут быть определены лишь после разработки конструкции гидроблока управления и ГП в целом, поэтому предварительно выбор насосной установки можно производить, приняв

Р_н = (3/2) P₁ = 3/2 - (2/3) Р_Н = 16 МПа,

а затем при проверочном расчёте они будут уточнены при необходимости.

Выбор гидроаппаратуры

Выбор гидроаппаратуры производим из справочной литературы [15] по величине расхода и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат: номинальные значения расхода и давления 0,6 ближайшими большими красчётным значениям.

1. ГЦ 111 - 100 - 32 - 6УХЛ4 ГОСТ 2.Г25-1-86

2. Выбранный пластинчатый насос НПл 5/16 ТУ2-053-1899-88

3. Реверсивный распределитель принимаем по №14 [1] ВЕ6.14/В220-НМ УХЛ4 ГОСТ 24675-81 взят из таблицы 4.5 и обозначает:

В-гидрораспределитель золотниковый;

Е - гидравлическое управление;

6 мм - диаметр условного прохода;

14 - номер схемы;

Пружинный возврат не указан.

В220 - переменный ток, 220В 50 Гц.

Н - наличие кнопки переключения электромагнита (ЭМ).

М - подключение ЭМ через индивидуальный штепсельный разъём.

УХЛ - климатическое исполнение.

4 - категория размещения.

Q_ном. - (12,5 - 16) л/мин.

Р_ном. = 32 Мпа.

4. Дроссель ПГ 77-12 ТУ 27-20-2205-78

Параметры: D_y - 10 мм; Q_max = 20 л/мин; Q_min = 0,06 л/мин.

Рабочее давление: Р_ном. = 20 МПа.