Расчет гидропривода строгального станка (вариант 1)

1 409

kopatoran

18 января 2022

Формат файлов: Word, docx
Категории: Категория с бесплатными чертежами, проектами и 3D / Гидравлика гидроцилиндры гидроприводы

Тип проекта	Учебный	Кол-во листов (чертежей)
Формат	Word, docx	8

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

ФАКУЛЬТЕТ ВОЕННО-ТРАНСПОРТНЫЙ

КАФЕДРА «Транспортно-технологические машины и оборудование»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

по дисциплине

«Гидромашины и гидропривод»

ВАРИАНТ 1

Содержание

1. Назначение, краткое описание гидропривода
2. Расчет гидропривода строгального станка
2. 1. Замена принципиальной схемы гидропривода эквивалентной
2. 2. Построение характеристики насосной установки
2. 3. Составление уравнения характеристики трубопровода
2. 4. Построение характеристики трубопровода и определения рабочей точки гидросистемы
2. 5. Определение искомых параметров гидропривода
3. Список использованной литературы

1. Назначение, краткое описание гидропривода

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

Гидропривод представляет собой своего рода «вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.).

По характеру движения выходного звена гидродвигателя:

гидропривод вращательного движения - когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;
гидропривод поступательного движения - у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);
гидропривод поворотного движения - когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 270°.

Регулируемый гидропривод в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть: дроссельным, объёмным, объёмно-дроссельным.

Саморегулируемый гидропривод - автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без запаздывания).

По источнику подачи рабочей жидкости: насосный гидропривод, магистральный гидропривод, аккумуляторный гидропривод.

2. Расчет гидропривода строгального станка

На рисунке 1 представлена упрощенная схема гидропривода строгального станка. Насос 1 переливным клапаном 7 образуют насосную установку, которая подает жидкость из бака 6 гидроцилиндр 4, обеспечивающий движение режущего инструмента. Скорость движения поршня гидроцилиндра υn регулируется за счет изменения проходного сечения регулируемого гидродросселя 2, а реверс движение обеспечивается переключением гидрораспределителя 3. Для очистки рабочей жидкости в систему включён в фильтр 5.

Дано: усилие резанья F=5 кН; размеры гидроцилиндра – D=44 мм, dш=27мм; параметры трубопроводов – l₁=3,2 м, l₂=0,7 м, l₃=2,8 м, d_т=10мм; фильтр и каждый канал распределителя заданы эквивалентными длинами – l_эф=200·d_т, _lэр=150·d_т; дроссель задан площадью проходного сечения S_др=6мм² и коэффициентом расхода µ_др=0,7; параметры насоса – рабочий объем W_н=10cм³, частота вращения вала nн=1420 об/мин, объемный КПД ŋ_о.н=0,85 при р=7 МПа, механический КПД ŋ_м.н=0,88; характеристика переливного клапана – р_к=р_{к min}+К_кQ, где р_{к min} = 5 МПа и К_к=0,004 МПа·с/см³, параметры рабочей жидкости – кинематическая вязкость υ=0,3 см²/c и плотность ρ=840 кг/м³.

Рис. 1. Схема гидропривода строгального станка:
1 – насос; 2 – дроссель; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр;
5 – фильтр; 6 – бак; 7 – переливной клапан.

Рис. 2. Эквивалентная расчетная схема гидропривода строгального станка

Определить: скорость ?п движения штока гидроцилиндра; мощность потребляемую гидроприводом; коэффициент полезного действия гидропривода.

Решение:

2.1. Замена принципиальной схемы гидропривода эквивалентной

На рисунке 2 представлен один из возможных вариантов такой эквивалентные схемы, полученной на основании принципиальной схемы рассматриваемого гидропривода.

Из эквивалентной схемы 2 видно, что поток рабочей жидкости от насосной установки НУ, по трубопроводу l1 поступает к дросселю Д, а затем через один из каналов распределителя Р и трубу l2 в гидроцилиндр Ц. Из гидроцилиндра жидкость по такой же трубе l2, через другой канал распределителя Р, трубу l3 и фильтр Ф сливается в гидробак.

Таким образом схема гидропривода представляет собой ряд последовательно соединенных (гидравлических сопротивлений), а значит, при расчете может рассматриваться как простой трубопровод.

2.2. Построение характеристики насосной установки

Учитывая линейность характеристик объемного насоса и переливного клапана, находим по две точки для этих характеристик:

Для насоса первая точка А при p=0, Q_т=W_нn_н=236,7 см³/c; вторая точка В при p=7 МПа, Q’=Q_тŋ_о.н=201,195 см³/c.
Для клапана первая точка Е при Q_к=0 см³/с, р_к=р_{к min} =5 Мпа; вторая точка К при Q_к=200 см³/с, р_к=р_{к min}+К_к?=5,8 Мпа.
По найденным точкам строим характеристики насоса (линия 1) и переливного клапана (линия 2), проводим графические построения и получаем характеристику насосной установки (линия АСD).

2.3. Составление уравнения характеристики трубопровода
На основании эквивалентной схемы уравнение характеристики трубопровода в данном случае можно представить в виде:

∆?∑ = ∆?тр1 + ∆?др + ∆?р + ∆?тр2 + ∆?ц + ∆?́тр2 + ∆?́р + ∆?́тр3 + ∆?́ф

Здесь штрих у потерь указывает на то, что потери давления в этих гидравлических сопротивлениях следует определять по расходу рабочей жидкости на выходе из гидроцилиндра, который отличается от расхода, поступающего в гидроцилиндр. В расчете при этом следует использовать формулу, которая позволяет выразить расход Q’ на выходе из гидроцилиндра через расход Q, поступающий в него.

Расчет начинается с оценки режима течения жидкости в трубопроводе. Для этого вычисляем число Рейнольдса по максимально возможного расходу:

?_? =4?_т/??_т? ≈ 1005,09 < ??_кр

Следовательно, в трубопроводе возможен только ламинарный режим течения жидкости и поэтому уравнение характеристики трубопровода примет вид:

∆?∑ = ∆?ц + (?₁ + ?₂ (?²-?²)/?²) ? + ?₃?²

где

∆?ц = 4?/??²

Механический КПД гидроцилиндра по условию задачи не задан, следовательно принимаем ?_м = 1.

?₁=(128?(?₁+?₂+?_эр)?)/??⁴_т

?₂=(128?(?₂+?_эр+?_эф)?)/??⁴_т

?₃=?/(2?²_др ?²_др)

2.4. Построение характеристики трубопровода и определения рабочей точки
гидросистемы

Расчетные точки для построения характеристики трубопровода гидропривода строгального станка

?, м³/с	0	50 ∙ 10^-6	100 ∙ 10^-6	150 ∙ 10^-6	200 ∙ 10^-6
∆?_∑, МПа	3,3	3,45	3,61	3,87	4,05

Подставив данные из условия задачи, получим:

∆?_ц = 3,3 МПа

?₁ = 553 ∙ 10⁶ кг/м⁴∙с

?₂ = 717 ∙ 10⁶ кг/м₄∙с

?₃ = 233,3 ∙ 10¹¹ кг/м⁷

Так как характеристика трубопровода нелинейная, то для её построения необходимо не менее пяти точек в рабочем диапазоне значений расходов.
По этим данным строится характеристика трубопровода (кривая 3). Точка пересечения линии 3 с CD дает рабочую точку гидросистемы (точка R). Ее координаты ?_н.у=240 см³/с и ?_?=4,9 МПа.

2.5. Определение искомых параметров гидропривода

Так как вся подача насосной установки ?_н.упоступает в гидроцилиндр, то скорость движения его штока определяется по формуле:

?_п=4?_н.у/??²=15,79 см/с

Мощность, потребляемая гидроприводом, равно мощности, потребляемой насосной установки, и в данном случае определяется по формуле:

?_вх=?_??_т/?_м.н=1317 Вт

Для определения КПД гидропривода ?_?вначале необходимо рассчитать полезную мощность развиваемую на его выходном звене:

?_вых =? ∙ ?_п=789,5 Вт

Тогда

?_гп=?_вых/?_вх=0,59

Список использованной литературы

1. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов и др. – Минск: Вышейш. шк., 1985.- 382 с.
2. Холин К. М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1989.- 264 с.
3. Башта Т.М., Реднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1983.- 301 с.
4. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1982.- 464 с.
5. Б.Б. Некрасов, С.С. Руднев, О.В. Байбоков, Ю.Л.Кирилловский, Т.М. Башта – Гидравлика 1987. -135 с.

Скачать в редактируемом формате docx:
Для скачивания файла зарегистрируйтесь на сайте.