Характеристика гидроприводов главного движения для перемещения рабочего органа станка. Анализ основных параметров гидравлических двигателей. Построение диаграмм расходов и перепадов давлений, расчеты насоса, мощности и приводного электродвигателя.
Определим требуемый полезный перепад давления на гидромоторе: Требуемый полезный перепад давления на гидромоторе при холостом ходе: Определим необходимую частоту вращения вала гидромотора, чтобы обеспечить выдвижение руки с заданной скоростью V=20 м/мин: , где р - шаг шариковинтовой пары.
Введение
В металлорежущих станках применяются различные по назначению гидравлические приводы, которые имеют разные нагрузки и законы движения исполнительного органа станка.
Гидроприводы главного движения обеспечивают перемещение рабочего органа станка со скоростью резания. Применяются они, в основном, когда это движение поступательное и реже вращательное. В качестве исполнительных двигателей могут использоваться гидроцилиндры возвратно-поступательного движения и реверсируемые гидромоторы. При возвратно-поступательном движении могут быть оба хода рабочими с осуществлением процесса резания с одной и той же скоростью или один рабочий, а второй ход холостой без осуществления процесса резания и происходящий с большой скоростью. При вращательном движении предельные значения частот прямого и обратного вращения, как главных движений резания, могут быть разные. Поэтому регулирование скоростей прямого и обратного перемещений в гидравлических приводах с возвратно-поступательным и вращательным движениями может быть независимым.
Гидроприводы подач обеспечивают перемещение рабочего органа станка со скоростью подачи. Цикл работы гидроприводов подач несколько отличается и может включать быстрые подводы рабочего органа, рабочие подачи, выстой на упоре, быстрые отводы в исходное положение и др. Скорости движения рабочего органа для указанных элементов цикла работы отличаются и регулирование их независимое. Кроме того, привод подачи должен обеспечивать постоянство установленной скорости рабочей подачи при изменении нагрузки на рабочий орган станка, остановку рабочего органа в любом положении, исключение его самопроизвольного движения при остановке и т. д.
Гидроприводы вспомогательных устройств станка применяются как приводы транспортных устройств, механизмов зажима, устройств автоматической смены инструмента, инструментальных магазинов, манипуляторов. В зависимости от вида и назначения вспомогательного устройства к гидроприводу предъявляются соответствующие требования: возможность регулирования усилия зажима, исключение разжима при отключении или неисправности привода, уменьшение времени разгона и торможения, обеспечение плавности работы и др.
В гидроприводах станков в качестве исполнительных двигателей применяются одноштоковые простые и дифференциальные гидроцилиндры, двухштоковые гидроцилиндры, поворотные гидродвигатели и гидромоторы. В зависимости от этого имеются особенности расчета гидросхемы привода, связанные с их различными принципами или режимами работы. При этом требуемое давление в системе рассчитывается для рабочего хода при действии максимальных полезных нагрузок, а требуемый максимальный расход определяется по максимальной скорости рабочего хода или по скорости максимальных перемещений холостого хода в зависимости от режима работы
Составление расчетных схем. Определение сил, действующих на гидродвигатели. Расчетная схема гидромотора
Рис.1 Расчетная схема гидромотора
Расчетная схема поворотного гидродвигателя в виде силового цилиндра с реечной передачей
Рис.2 Расчетная схема поворотного гидродвигателя в виде силового цилиндра с реечной передачей
Расчетный приведенный к выходному валу гидродвигателя момент Мр определяется как сумма приведенных моментов реакций Мк, сил тяжести Mtg и силы инерции Мкт подвижной части приспособления, сил трения направляющих Мтн, сил трения в подшипнике Мтп, момента сил инерции винта Мив.
Расчетный вращающий момент Мв, развиваемый гидродвигателем, определяется суммой моментов сил давления Мн и противодавления М с, сил трения в гидродвигателя МТГ и сил инерции плунжера Мип и реечного колеса Мик.
Расчет и выбор основных параметров гидравлических двигателей. Расчет и выбор основных параметров гидромотора, обеспечивающего выдвижение-втягивание руки манипулятора
Рабочий объем гидромотора: , где М - крутящий момент на выходном валу, Нм;
?p - полезный перепад давления на гидромоторе, МПА;
- механический КПД гидромотора, =0,9
?p=0,85*2,5=2,125 МПА;
По рабочему объему выбираем гидромотор [1, стр. 62] Г15-24Р со следующими характеристиками: Рабочий объем q=80 см3;
Номинальный расход Qн=77 л/мин;
Расчет и выбор основных параметров гидромотора, обеспечивающего вертикальное перемещение руки манипулятора
Рабочий объем гидромотора: , где М - крутящий момент на выходном валу, Нм;
?p - полезный перепад давления на гидромоторе, МПА;
- механический КПД гидромотора, =0,9
?p=0,85*2,5=2,125 МПА;
По рабочему объему выбираем гидромотор [1, стр. 67] МРФ-400/25М1 со следующими характеристиками: Рабочий объем q=400 см3;
Номинальный расход Qн=127 л/мин;
Расчет и выбор основных параметров поворотного гидродвигателя, обеспечивающего захват заготовки
Основные конструктивные параметры поворотного гидродвигателя с преобразующим механизмом в виде рейки-шестерни можно определить из выражения:
где Мр - вращающий момент на выходном валу гидродвигателя, Нм;
- полезный перепад давления, МПА;
- механический КПД гидродвигателя, =0,85
D - диаметр поршня силового цилиндра;
z - число зубьев реечной шестерни, вибирается конструктивно;
m - модуль реечной шестерни, мм.
Примем z=26 m=2,5
Тогда диаметр поршня силового цилиндра определяется по формуле:
Расчет и выбор основных параметров гидромотора, обеспечивающего поворот руки манипулятора
Рабочий объем гидромотора: , где М - крутящий момент на выходном валу, Нм;
?p - полезный перепад давления на гидромоторе, МПА;
- механический КПД гидромотора, =0,9
?p=0,85*2,5=2,125 МПА;
По рабочему объему выбираем гидромотор [1, стр. 67] Г15-25Р со следующими характеристиками: Рабочий объем q=160 см3;
Номинальный расход Qн=154 л/мин;
Расчет и выбор основных параметров поворотного гидродвигателя, обеспечивающего поворот схвата
Основные конструктивные параметры поворотного гидродвигателя с преобразующим механизмом в виде рейки-шестерни можно определить из выражения:
где Мр - вращающий момент на выходном валу гидродвигателя, Нм;
- полезный перепад давления, МПА;
- механический КПД гидродвигателя, =0,85
D - диаметр поршня силового цилиндра;
z - число зубьев реечной шестерни, вибирается конструктивно;
m - модуль реечной шестерни, мм.
Примем z=21 m=1,5
Тогда диаметр поршня силового цилиндра определяется по формуле:
Расчет требуемых расходов РЖ и полезных перепадов давлений в гидродвигателях(построение диаграмм расходов и перепадов давлений). Расчет требуемого расхода РЖ и полезного перепада давления гидромотора, обеспечивающего выдвижение-втягивание руки манипулятора
Определим требуемый полезный перепад давления на гидромоторе:
Требуемый полезный перепад давления на гидромоторе при холостом ходе:
Определим необходимую частоту вращения вала гидромотора, чтобы обеспечить выдвижение руки с заданной скоростью V=20 м/мин: , где р - шаг шариковинтовой пары.
V1 - скорость выдвижения руки манипулятора при рабочем ходе
Определим частоту вращения гидромотора при торможении в конце хода руки манипулятора приняв, что скорость выдвижения при этом V2=2 м/мин:
Тогда расход РЖ при рабочем ходе:
Расход РЖ при торможении:
Определим также время выдвижения:
и время торможения:
Расчет требуемого расхода РЖ и полезного перепада давления гидромотора, обеспечивающего вертикальное перемещение руки манипулятора
Определим требуемый полезный перепад давления на гидромоторе:
Требуемый полезный перепад давления на гидромоторе при холостом ходе:
Определим необходимую частоту вращения вала гидромотора, чтобы обеспечить выдвижение руки с заданной скоростью V=5 м/мин: , V1 - скорость выдвижения руки манипулятора при рабочем ходе
Определим частоту вращения гидромотора при торможении в конце хода руки манипулятора приняв, что скорость выдвижения при этом V2=0,5 м/мин:
Тогда расход РЖ при рабочем ходе:
Расход РЖ при торможении:
Определим также время выдвижения:
и время торможения:
Расчет требуемого расхода РЖ и полезного перепада давления поворотного гидродвигателя, обеспечивающего захват заготовки
Расход РЖ определяется по формуле:
Угол поворота зубчатого колеса в радианах:
Время поворота:
Расчет требуемого расхода РЖ и полезного перепада давления гидромотора, обеспечивающего поворот руки манипулятора
Определим требуемый полезный перепад давления на гидромоторе:
Требуемый полезный перепад давления на гидромоторе при холостом ходе:
Определим частоту вращения руки манипулятора:
Зная передаточное отношение червячной пары, с помощью которой гидромотор поворачивает руку манипулятора, определим частоту вращения гидромотора: Тогда расход РЖ будет равен:
Расчет требуемого расхода РЖ и полезного перепада давления поворотного гидродвигателя, обеспечивающего поворот схвата
Расход РЖ определяется по формуле:
Угол поворота зубчатого колеса в радианах:
Перемещение рейки:
Описание разработанной гидравлической схемы
Гидравлический привод манипулятора имеет следующий цикл работы: 1. зажим заготовки с помощью поворотного гидродвигателя ПГД1
2. поворот руки манипулятора с помощью гидромотора М3
3. перемещение руки манипулятора вверх при помощи гидромотора М2 с одновременным выдвижением схвата с помощью гидромотора М1 и поворотом схвата поворотным гидродвигателем ПГД2
5. перемещение руки манипулятора вниз при помощи гидромотора М2 с одновременным задвижением схвата гидромотором М1 и поворотом схвата при помощи поворотного гидродвигателя ПГД2
6. поворот руки манипулятора гидромотором М3
Обоснование и выбор рабочей жидкости, способов и степени ее очистки
Рабочим жидкостям станочных гидроприводов должны быть присущи хорошие смазочные и антикоррозионные свойства, малое изменение вязкости в широком диапазоне температур, большой модуль упругости, химическая стабильность, сопротивляемость вспениванию, совместимость с материалами гидросистемы, малая плотность, малая способность к растворению воздуха, хорошая теплопроводность, низкое давление их паров и высокая температура кипения, возможно меньший коэффициент теплового расширения, негигроскопичность и незначительная взаимная растворимость с водой, большая удельная теплоемкость, нетоксичность и отсутствие резкого запаха, прозрачность и наличие соответствующей окраски. Жидкость должна иметь также низкую стоимость и производиться в достаточном количестве. Наиболее подходящей жидкостью является минеральное масло.
По рекомендациям справочной литературы принимаем в качестве рабочей жидкости минеральное масло ИГП-30 ТУ101413-78, которое изготовлено из нефти и достаточной селективной очистке, содержит антиокислительную, противоизносную и противопенную присадки. Данное масло имеет следующие характеристики: - вязкость при температуре 50?С равную 28..31 мм2/с;
- плотность 885 кг/м3;
- температура вспыхивания 200?С;
- температура застывания -15?С.
Обоснование и выбор гидравлической аппаратуры и способа ее монтажа
Контрольно-регулирующая аппаратура подбирается по расчетным значениям рабочего давления и расходов. При выборе гидроаппаратуры необходимо учитывать, на каких участках гидролиний они должны устанавливаться. Имеются участки гидролиний, служащие только для нагнетания или слива и участки, служащие для нагнетания и слива, периодически изменяющие свое назначение. Кроме того, имеются вспомогательные участки, на которых устанавливаются предохранительные клапана, дроссели в ответвлении.
Гидрораспределители Р1, Р2, Р4, Р6 типа РХ-20-44-3-00-0Y-220/50-А-М:е диаметр условного прохода 20мм расход масла: максимальный 200-400л/мин номинальный 160 л/мин
Гидрораспределитель Р5 типа В-Е-6-44-31/. В220-50: диаметр условного прохода 6мм расход масла: максимальный 10-30л/мин номинальный 16 л/мин
Гидрораспределитель Р3 типа В-Е-6-574Е-31/Ф.В220-50.Н: диаметр условного прохода 6мм расход масла: максимальный 10-30л/мин номинальный 16 л/мин
Гидрораспределитель Р7 типа РХ-20-573Е-1-00-220/50-А-М: диаметр условного прохода 20мм расход масла: максимальный 200-400л/мин номинальный 160 л/мин
Гидрораспределители Р8 и Р9 типа В-Е-16-573Е-41/В220-50.Н: диаметр условного прохода 16мм расход масла: максимальный 100-240л/мин номинальный 60 л/мин
Расчет параметров и выбор трубопроводов
Внутренний диаметр трубопроводов для различных по назначению участков гидролиний определяется по максимальным расходам проходящих по ним и рекомендуемым средним скоростям потоков рабочей жидкости в трубопроводах. В зависимости от рабочего давления и вида трубопровода рекомендуемая средняя скорость потока не должна превышать во всасывающих линиях 1,0... 1,5 м/с, в сливных 2 м/с и в напорных 3...5 м/с.
Внутренний диаметр трубопроводов для линий напора и слива определяется по формулам и где DH и dc - внутренние диаметры трубопроводов напора и слива, мм;
и - максимальные расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива, л/мин;
VH и Vc - средние скорости потока рабочей жидкости в трубопроводах линий нагнетания и слива.
7Гидромотор, обеспечивающий выдвижение-втягивание руки манипулятора
Полученные значения внутренних диаметров округляем до значений из основного ряда. С целью снижения потерь на трение в трубопроводе диаметры увеличиваем, и в результате имеем: , Минимально допустимая толщина стенки трубопровода:
где ? - толщина стенки трубопровода, мм;
Р - наибольшее давление в трубопроводе, МПА;
?ВР. - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПА;
КБ - коэффициент безопасности;
7Гидромотор, обеспечивающий вертикальное перемещение руки манипулятора
Полученные значения внутренних диаметров округляем до значений из основного ряда. С целью снижения потерь на трение в трубопроводе диаметры увеличиваем, и в результате имеем: , Минимально допустимая толщина стенки трубопровода:
где ? - толщина стенки трубопровода, мм;
Р - наибольшее давление в трубопроводе, МПА;
?ВР. - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПА;
Полученные значения внутренних диаметров округляем до значений из основного ряда. С целью снижения потерь на трение в трубопроводе диаметры увеличиваем, и в результате имеем: , Минимально допустимая толщина стенки трубопровода:
где ? - толщина стенки трубопровода, мм;
Р - наибольшее давление в трубопроводе, МПА;
?ВР. - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПА;
КБ - коэффициент безопасности;
Гидромотор, обеспечивающий поворот руки манипулятора
Полученные значения внутренних диаметров округляем до значений из основного ряда. С целью снижения потерь на трение в трубопроводе диаметры увеличиваем, и в результате имеем: , Минимально допустимая толщина стенки трубопровода:
где ? - толщина стенки трубопровода, мм;
Р - наибольшее давление в трубопроводе, МПА;
?ВР. - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПА;
Полученные значения внутренних диаметров округляем до значений из основного ряда. С целью снижения потерь на трение в трубопроводе диаметры увеличиваем, и в результате имеем: , Минимально допустимая толщина стенки трубопровода:
где ? - толщина стенки трубопровода, мм;
Р - наибольшее давление в трубопроводе, МПА;
?ВР. - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПА;
КБ - коэффициент безопасности;
Определение гидравлических потерь в напорной и сливной магистралях. Определение наибольшего рабочего давления в гидроприводе
Потери давления на трение жидкости в трубопроводах определяются для линий напора и слива в зависимости от расхода и режима течения рабочей жидкости по этим линиям при рабочем ходе исполнительного органа. По средней скорости потока рабочей жидкости в трубопроводе при рабочем ходе определяется число Рейнольдса и устанавливается вид режима ее движения для линий напора и слива.
Гидромотор, обеспечивающий выдвижение-втягивание руки манипулятора
Число Рейнольдса: ;
, где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм;
- кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с.
При Re>2300 коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле: Если , то коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива.
Расчет потерь давления на трение жидкости в трубопроводах производится для линий нагнетания и слива: ;
, где и - потери давления на трение жидкости в трубопроводе напора и слива, МПА;
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива;
и - длины трубопроводов напора и слива, мм;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм.
Подставляя в данное выражение требуемые значения, получим: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления на местные сопротивления производим в процентном отношении от величины линейных потерь.
В итоге потери на местные сопротивления для линий нагнетания и слива: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления в гидролиниях и аппаратах
При расчетах рабочего давления в гидросистеме должны определяться потери давления в гидравлических аппаратах при протекании через них рабочей жидкости.
Напорная линия: Расчет потерь ведется по формуле: , где - фактически проходящий расход, л/мин;
- номинальный расход, л/мин;
- потери давления, л/мин.
Гидрораспределитель.
Фактическое изменение перепада давления гидрораспределителя: МПА;
Определяем потери давления в напорной и сливной линиях по формулам: ;
;
где и - потери давления на трение в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления на местные сопротивления в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления в аппаратах в трубопроводах напора и слива, Мпа.
МПА;
МПА;
МПА;
МПА;
Определение наибольшего рабочего давления:
Гидромотор, обеспечивающий вертикальное перемещение руки манипулятора
;
, г де и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм;
- кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с.
При Re>2300 коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
Если , то коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива.
Расчет потерь давления на трение жидкости в трубопроводах производится для линий нагнетания и слива: ;
, где и - потери давления на трение жидкости в трубопроводе напора и слива, МПА;
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива;
и - длины трубопроводов напора и слива, мм;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм.
Подставляя в данное выражение требуемые значения, получим:
МПА;
МПА;
Расчет потерь давления на местные сопротивления производим в процентном отношении от величины линейных потерь.
В итоге потери на местные сопротивления для линий нагнетания и слива: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления в гидролиниях и аппаратах
При расчетах рабочего давления в гидросистеме должны определяться потери давления в гидравлических аппаратах при протекании через них рабочей жидкости.
Напорная линия: Расчет потерь ведется по формуле: , где - фактически проходящий расход, л/мин;
- номинальный расход, л/мин;
- потери давления, л/мин.
Гидрораспределитель.
Фактическое изменение перепада давления гидрораспределителя:
МПА;
Определяем потери давления в напорной и сливной линиях по формулам: ;
;
где и - потери давления на трение в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления на местные сопротивления в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления в аппаратах в трубопроводах напора и слива, Мпа.
, где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм;
- кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с.
Если , то коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива.
Расчет потерь давления на трение жидкости в трубопроводах производится для линий нагнетания и слива: ;
, где и - потери давления на трение жидкости в трубопроводе напора и слива, МПА;
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива;
и - длины трубопроводов напора и слива, мм;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм.
Подставляя в данное выражение требуемые значения, получим: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления на местные сопротивления производим в процентном отношении от величины линейных потерь.
В итоге потери на местные сопротивления для линий нагнетания и слива: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления в гидролиниях и аппаратах
При расчетах рабочего давления в гидросистеме должны определяться потери давления в гидравлических аппаратах при протекании через них рабочей жидкости.
Расчет потерь ведется по формуле: , где - фактически проходящий расход, л/мин;
- номинальный расход, л/мин;
- потери давления, л/мин.
Гидрораспределитель.
Фактическое изменение перепада давления гидрораспределителя: МПА;
Определяем потери давления в напорной и сливной линиях по формулам:
;
;
где и - потери давления на трение в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления на местные сопротивления в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления в аппаратах в трубопроводах напора и слива, Мпа.
МПА;
МПА;
МПА;
МПА;
Определение наибольшего рабочего давления:
Гидромотор, обеспечивающий поворот руки манипулятора
Число Рейнольдса: ;
, где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм;
- кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с.
При Re>2300 коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива.
Расчет потерь давления на трение жидкости в трубопроводах производится для линий нагнетания и слива: ;
,
где и - потери давления на трение жидкости в трубопроводе напора и слива, МПА;
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива;
и - длины трубопроводов напора и слива, мм;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм.
Подставляя в данное выражение требуемые значения, получим: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления на местные сопротивления производим в процентном отношении от величины линейных потерь.
В итоге потери на местные сопротивления для линий нагнетания и слива: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления в гидролиниях и аппаратах
При расчетах рабочего давления в гидросистеме должны определяться потери давления в гидравлических аппаратах при протекании через них рабочей жидкости.
Напорная линия: Расчет потерь ведется по формуле: , где - фактически проходящий расход, л/мин;
- номинальный расход, л/мин;
- потери давления, л/мин.
Гидрораспределитель.
Фактическое изменение перепада давления гидрораспределителя: МПА;
Определяем потери давления в напорной и сливной линиях по формулам: ;
;
где и - потери давления на трение в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления на местные сопротивления в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления в аппаратах в трубопроводах напора и слива, Мпа.
, где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм;
- кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с.
Если , то коэффициент сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива рассчитывается по формуле:
где и - числа Рейнольдса для линии напора и слива;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива.
Расчет потерь давления на трение жидкости в трубопроводах производится для линий нагнетания и слива: ;
, где и - потери давления на трение жидкости в трубопроводе напора и слива, МПА;
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
и - коэффициенты сопротивления трению по длине трубопроводов линии напора и слива;
и - длины трубопроводов напора и слива, мм;
и - расходы рабочей жидкости в линиях нагнетания и слива при рабочем ходе, л/мин;
и - внутренние диаметры трубопровода линии напора и слива, мм.
Подставляя в данное выражение требуемые значения, получим: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления на местные сопротивления производим в процентном отношении от величины линейных потерь.
В итоге потери на местные сопротивления для линий нагнетания и слива: МПА;
МПА;
Расчет потерь давления в гидролиниях и аппаратах
При расчетах рабочего давления в гидросистеме должны определяться потери давления в гидравлических аппаратах при протекании через них рабочей жидкости.
Напорная линия: Расчет потерь ведется по формуле: , где - фактически проходящий расход, л/мин;
- номинальный расход, л/мин;
- потери давления, л/мин.
Гидрораспределитель.
Фактическое изменение перепада давления гидрораспределителя: МПА;
Определяем потери давления в напорной и сливной линиях по формулам: ;
;
где и - потери давления на трение в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления на местные сопротивления в трубопроводах напора и слива, МПА;
и - потери давления в аппаратах в трубопроводах напора и слива, Мпа.
МПА;
МПА;
МПА;
МПА;
Определение наибольшего рабочего давления:
Определение объемных потерь и производительности насосной установки
Рассчитываем объемные потери, то есть внутренние утечки для напорной линии каждого гидравлического исполнительного органа. При этом суммируются объемные потери не только на работающем участке системы, но и на аппаратах, соединенной с напорной линией рассматриваемого участка. При проектных предварительных расчетах объемные потери могут определяться для гидравлических аппаратов: Гидромотор, обеспечивающий выдвижение-втягивание руки манипулятора для гидромотора: ;
для гидрораспределителя: для регулятора расхода: Суммарные потери: л/мин.
Гидромотор, обеспечивающий вертикальное перемещение руки манипулятора для гидромотора: ;
для гидрораспределителя: для регулятора расхода: Суммарные потери: л/мин.
Поворотный гидродвигатель, обеспечивающий захват заготовки для гидродвигателя: ;
для гидрораспределителя: для регулятора расхода: Суммарные потери: л/мин.
Гидромотор, обеспечивающий поворот руки манипулятора для гидромотора: ;
для гидрораспределителя: для регулятора расхода: Суммарные потери: л/мин.
Поворотный гидродвигатель, обеспечивающий поворот схвата для гидродвигателя: ;
для гидрораспределителя: для регулятора расхода: Суммарные потери: л/мин.
Определение максимальной производительности насоса
Определяется необходимая наибольшая подача рабочей жидкости для каждого гидравлического исполнительного органа: , где - максимальный расход рабочей жидкости для гидравлического исполнительного органа;
- суммарные объемные потери.
Определение мощности приводного электродвигателя
Мощность приводного электродвигателя рассчитывается из условия: ,
где NЭ - мощность приводного вала электродвигателя, КВТ;
- подача насоса, л/мин;
РК - давление настройки предохранительного клапана, МПА;
- общий коэффициент полезного действия насоса.
КВТ.
КВТ.
Так, как по диаграмме расходов насосы работают одновременно, то выбранный насос должен обладать суммарной мощностью: КВТ.
Выбор электродвигателя
По справочным таблицам, в зависимости от расчетной мощности выбираем трехфазный асинхронный короткозамкнутый, закрытый, обдуваемый, с высотой оси вращения 50…250мм. электродвигатель модели 4А160М6У3 ГОСТ 19523-74, со следующими характеристиками: мощность 15 КВТ;
номинальная частота вращения 975 мин-1.
Определение КПД гидравлического привода
К.П.Д. гидравлической системы гидропривода определяется по следующей зависимости:
где - полезный перепад давления, рабочий расход рабочей жидкости, время работы в течении каждого цикла исполнительного органа;
- давление настройки предохранительного клапана;
Qн - подача насоса;
- время цикла.
Тепловой расчет гидропривода
При работе гидропривода происходит нагрев рабочей жидкости изза потери мощности, т. к. энергия, затраченная на преодоление различных сопротивлений в гидросистеме, превращается в теплоту, поглощаемую рабочей жидкостью. Тепловой расчет гидропривода должен быть таким, чтобы превышение установившейся температуры жидкости в баке над температурой окружающей среды было в пределах допустимого превышения температуры или температура рабочей жидкости из условия ее работоспособного состояния не превышала допустимого значения . Полученная рабочей жидкостью теплота должна отдаваться в окружающую среду через поверхности стенок бака, а если этого недостаточно, то устанавливается дополнительный теплообменник. Среднее количество теплоты, выделяемое гидросистемой в единицу времени, равно потери мощности:
Требуемая поверхность излучения и объем рабочей жидкости в баке: ;
, где ? и Nпот. - количество теплоты и потери мощности, КВТ;
SБ - площадь поверхности излучения бака, м2;
- разность температур рабочей жидкости в баке и окружающей среды, °С;
;
м2;
л.
Принимаем стандартный объем бака л.
Фактическое количество теплоты, отводимое через стенки бака определяем по формуле: ;
где - фактическое количество теплоты, отводимое через стенки бака, КВТ.
КВТ.
Так как то теплообменник не требуется.
Список литературы
1. Свешников В. К. Станочные гидроприводы. - М.: Машиностроение, 1982. - 464 с.
2.Расчет гидравлических приводов станочного оборудования: Учебно- методическое пособие по курсовому проектированию по дисц. «Гидропривод и гидропневмоавтоматика» для студ. машиностроит. спец./В.И. Глубокий. - Мн.: БНТУ, 2005. - 80 с.
3.Расчет гидравлических приводов: Методическое пособие по курсовому проектированию по дисц. «Гидропривод и гидропневмоавтоматика» для студ. машиностроит. спец./А.М. Якимович, В.И. Клевзович, А.И. Бачанцев. - Мн.: БНТУ, 2002. - 71 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
