Контрольная работа: Типовой расчет основных параметров гидравлического привода

Типовой расчет основных параметров гидравлического привода

Национальный Исследовательский Университет

Московский Энергетический Институт

Кафедра гидромеханики и гидромашин

Типовой расчет основных параметров гидравлического привода

по курсу «Системы гидро- и пневмоавтоматики»

Выполнила: Макеев И.Е.

Проверил: Голубев В.И.

Москва 2013

1. Исходные данные расчетного задания

Таблица 1

_рп-нагрузка при рабочих перемещениях;_бп-нагрузка при быстрых перемещениях;_рп-максимальная скорость рабочих перемещений;_бп-скорость быстрых перемещений;_н-максимальное давление в напорной линии насосной установки;_сл - давление настройки подпорного клапана в сливной гидролинии;

Т_i-время перехода.

В качестве гидродвигателей используются гидроцилиндр с односторонним штоком и гидромотор.

Временная циклограмма отражает следующую последовательность движения двух исполнительных устройств:

а) Исходное положение l и ll в течение времени T1;

в) Рабочее перемещение l в течение времени T3;

д) Быстрый подвод ll в течение времени T4;

б) Быстрый подвод l в течение времени T2;

г) Быстрый отвод l до исходного положения;

е) Быстрый отвод ll до исходного положения.

.        Составление принципиальной гидравлической схемы

.        Разработка циклограммы работы гидропривода

.1 Расчет временных и кинематических параметров цикла

Таблица 2

В табл.2 представлены временные, силовые и кинематические параметры гидродвигателей для каждого перехода заданного цикла. Были использованы следующие обозначения t_i, V_i , S_{i ,} R_i - время, скорость, расстояние перемещения исполнительного устройства и нагрузка.

Расстояние перемещения исполнительного устройства определялось по формуле:

Si=ti*Vi

Общее расстояние будет равно сумме расстояний, пройденных за время быстрых и рабочих перемещений.

Не указанные в исходных данных значения Т5 (время быстрого отвода) и S4 находились с помощью расчетов:

S4= V_бп * T2 + V_рп * T3=0,2 м/с *4с +0,05 м/с * 15с=1,55 м

Т5=1,55м/0,2м/с=7,75с

3.2 Построение циклограммы работы гидропривода

Циклограмма графически изображает изменение состояния всех гидравлических и электрических устройств, обеспечивающих работу гидропривода в автоматическом режиме по заданному циклу.

Таблица 3

На циклограмме движение выходного звена гидродвигателя изображается наклонной стрелкой, направленной к последующему переходу цикла, а неподвижное вертикальной. Нажатие кнопки «Пуск», срабатывание датчика с выдачей сигнала управление изображается коротким отрезком прямой с отсечными рисками, показываемым перед последующим переходом. Включенное положение электромагнитов изображается знаком «+», а отключенное - знаком «-».

Состояние всех устройств в конце цикла должно соответствовать исходному (начальному) положению.

4.      Построение электрической схемы управления гидроприводом

5.      Расчет основных параметров и выбор гидродвигателей

Расчету и выбору подлежат основные параметры, регламентированные стандартами. Основные параметры гидроцилиндра: номинальное давление, диаметры поршня и штока, ход поршня Основными параметрами гидромотора являются: номинальное давление, и частота вращения.

Исходные данные:

Расчет параметров гидроцилиндра:

Для выбора диаметров поршня и штока определяется рабочая площадь гидроцилиндра. Необходимая рабочая площадь гидроцилиндра F1 рассчитывается из условия преодоления расчетной нагрузки с максимальным КПД. Для гидродвигателя расчетной нагрузкой является R_рп.

F1=  

где  ,- потери давления в сливной и напорной гидролиниях.

К_шт - отношение площадей штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра. Потери давления в напорной и сливной гидролиниях приближенно могут быть приняты равными 5…7% от давления настройки напорного клапана насосной установки.

Подставив значения в формулу (1) получим:

F1=

Определим диаметр поршня:

=104мм

Определим диаметр штока:

d = 0,5*D = 0,5*0,104м = 0,052м=52мм

Определим ход поршня:

S= V_бп * T2 + V_рп * T3=0,2 м/с *4с +0,05 м/с * 15с=1,55 м=1550мм

Площадь штока:

Площадь поршня:

Округлим значения диаметров по ГОСТ 6540-68, и пересчитаем с учетом этого площади. Окончательные параметры сведены в табл. 4.1.

Заметим, что при прямом ходе ГЦ1 рабочей площадью будет являться площадь поршня, а при обратном ходе - площадь поршня за вычетом площади штока.

Геометрические параметры ГЦ1.

Величину диаметра штока необходимо проверить на условие потери продольной устойчивости под действием рабочей нагрузки.

где E - модуль упругости (для стали он равен 2,1*10¹¹ Н/м²);

- момент инерции сечения штока;  - коэффициент запаса по устойчивости;  - приведенный ход, учитывающий самый неблагоприятный способ закрепления гидроцилиндра. Следовательно получим:

Расчет параметров гидромотора:

В случае применения гидромотора расчетный момент на его валу определяется по формуле:

Где  - шаг ходового винта; i - передаточное отношение зубчатой передачи;

В расчетном задании применяется =10мм/об, =0,9

Рабочий объем гидромотора V0 определяется по формуле:

Приведем значение к ГОСТ 13824-80

6. Расчет потребного расхода и полезной мощности

Расчет потребного расхода на i-ом шаге определяется по формуле:

где  - скорость движения выходного звена на i-ом переходе

 - рабочая площадь соответствующего ГЦ (с учетом округления по ГОСТ).

При использовании гидромотора

Полезная мощность рассчитывается по формуле

где  - нагрузка на исполнительном устройстве на i-ом переходе.

На 1-ом переходе расход и мощность равны нулю, так как исполнительное устройство не совершает работу ().

Для 2-го и 6-го переходов рабочей площадью является площадь поршня ГЦ1. Эти площади были рассчитаны в разделе 5.

Рассчитаем рабочую площадь для 5-го перехода (обратный ход ГЦ1):

Результаты расчетов мощности и расхода приведены в табл.

Расчет потребного расхода и полезной мощности.

Длительность перехода, Скорость Рабочая площадь Нагрузка Потребный расход Полезная мощность

1. Исходное положение

1

0

-

0

0

0

2. Быстрый подвод ГЦ1

4

0.05

12265

50

36,6

10

3. Быстрый подвод ГЦ2

15

0.2

63

6

62.7

0,3