Гидропривод и средства автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Рисунок 1

Оптимальная схема

№	Описание	R	L	U	t	R		t	L
1	ИП
2	Нач. КП
3	Подача ТР1
4	Срабатывание Д1					Rпст	Uпст
5	Подача по ТР2					Rпст	Uпст
6	Срабатывание Д2					Rпст	Uпст	Lтр2/2Ubcn	Lтр2/2
7	Остановка ТР2
8	Открытие ГЦ здв.	Rоткр	Lздв	Uо	tздв
9	Заполнение конт.				3tздв
10	Срабатывание Д3
11	Закрытие здв.	Rзакр	Lздв	Uз	tздв
12	Переход на ТР3					Rзпл	Uзпл	Lтр2/2Uзпл	Lтр2/2
13	Срабатывание Д4
14	Остановка ТР3

Определяем число, места и типы датчиков:

Датчик Д1-импульсный датчик , 2-х проводной, стандарта «NAMVR-EN50227». Крепятся на металлическую деталь, посредством скрытого монтажа (ввинчивание непосредственно в резьбу), с соблюдением расстояния не менее 24 мм.

Датчик Д2-аналогично.

Датчик Д3- датчик уровня сыпучих веществ серии «ДУ-05», находится в бункере-накопителе.

Датчик Д4-аналогично Д1,Д2.

1. Предварительная разработка принципиальной гидросхемы

Проектируемый транспортер имеет два гидродвигателя, которые обеспечивают: работу бункера по заполнению контейнера материалом (гидроцилиндр ГЦ), движение транспортера (гидромотор ГМ1). Нанесем условные графические обозначения выбранных гидродвигателей .

Рисунок 2 - Обозначения гидродвигателей, обеспечивающих работу конвейера

Добавим к гидродвигателям направляющие и регулирующие гидроаппараты. В первую очередь нанесем на схему гидравлические распределители, обеспечивающие управление гидродвигателями. При управлении гидроцилиндром ГЦ должны обеспечиваться прямой ход (выдвижение штока), обратный ход (в движение штока) и остановка. Поэтому выберем четырех ходовой двухпозиционный гидрораспределитель (2/2-распределитель) и обозначим его на схеме буквой Р. При управлении гидромотором ГМ1 должно обеспечиваться вращение вала в одну сторону и остановка. Для ГМ1 выберем также 2/2-распределители. Обозначим их соответственно Р1 и Р2



Рисунок 3 - Гидродвигатели с выбранными гидрораспределителями

Рисунок 4 - Гидродвигатели с выбранными гидрораспределителями

Примем распределители с электромагнитным управлением. При работе конвейера может возникнуть необходимость остановки его в промежуточном положении. Для ограничения давления необходимо установить один напорный клапан КЛ1, соединяющий напорную и сливную линию гидромотора ГМ1. Клапан будет ограничивать давление при вращении гидромотора. Этот же клапан будет обеспечивать ограничение давления при торможении конвейера, когда гидромотор продолжает вращаться под действием инерционных нагрузок и переходит в режим насоса, повышая давление в сливной линии.

Объединим линии нагнетания и слива и предварительно составим схему насосной станции . Насосная станция состоит из бака Б, насоса Н, вал которого соединяется с приводным электродвигателем М. Обязательным условием является наличие предохранительного клапана КЛ2, ограничивающего давление, создаваемое насосом. Необходимо также предусмотреть переливной клапан КЛ3, осуществляющий сброс излишков расхода. В сливной линии устанавливаем фильтр Ф, снабженный переливным клапаном КЛ4, срабатывающим в случае засорения фильтра. Также добавим дроссели для ограничения контроля скоростей. На этом этапе разработку предварительной принципиальной схемы гидропривода крана можно считать завершенной. По результатам дальнейших расчетов и анализа требуемых режимов работы гидропривода в схему, возможно, будут внесены изменения.

Рисунок 5

Построение циклограммы:

№	Описание	ГЦ	ГМ
1	ИП
2	Нач. КП
3	Подача ТР1
4	Срабатывание Д1
5	Подача по ТР2
6	Срабатывание Д2
7	Остановка ТР2
8	Открытие ГЦ здв.
9	Заполнение конт.
10	Срабатывание Д3
11	Закрытие здв.
12	Переход на ТР3
13	Срабатывание Д4
14	Остановка ТР3

2. Рассчитаем основные параметры гидроцилиндра

Используем гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком.

Расчет основных параметров гидродвигателей

Lтр>1 м => используем цепную передачу.

Рекомендуемое оптимальное межосевое расстояние a=(30…50)t

a=1.6 м

1.6=32t

t=0.05м=50 мм

По ГОСТ 13568-97, примем t=50.8 мм

Выбрали расчетное число зубьев z=17

Делительный диаметр звездочки:



Найдем значение частоты вращения

Крутящий момент на передаче при рабочих перемещениях:

Крутящий момент при быстрых перемещениях:

Допускаемое давление в шарнирах цепи при z=17, т.к. цепь двухрядная, то pv на 15% => p=18.7*10⁶ МПа

Рассчитаем давление в шарнирах цепи.

Площадь проекции опорной пов-ти шарнира

Аоп=14.27*38=542.26 мм²=542*10^-6 м² ( «Расчет и конструирование цепных передач», мет. пос., Хабаровск, из-во ТОГУ, 2005)

Окружная сила равна нагрузке при рабочих перемещениях

k=1.15

Давление в шарнирах цепи:

12.13*10⁶<18.7*10⁶ => не превышает допустимое.

Коэффициент запаса:

Выбираем передаточное число u=4.5 ( по ГОСТ 25301-95)

Момент на валу ГМ:

Потери давления в напорной гидролинии принимаем равными 5% от давления насосной станции.

Перепад давлений на гидромоторе

Рабочий объем гидромотора при параллельно установленных дросселях

гидроцилиндр трубопровод дроссель

Выбрали:

ГПР-Ф-500

P=16 Мпа

М=1114

V_o=500 cм³

n_min-n_max=max 190 мин^-1

Выбираем гидродвигатель ГД2

Rотк=1.69

Rзакр=4.38

k2=0.5

Для последовательного дроссельного регулирования

Рассчитаем площадь поршневой пов-ти:

Диаметр поршня

Диаметр штока:

Рассчитаем площадь поршневой поверхности:

Рассчитаем площадь штоковой поверхности:

Для параллельного дроссельного регулирования

Диаметр поршня

Диаметр штока:

Выбрали гидроцилиндр КГЦ 246.00.000-02

D=40 мм

d=20 мм

Lхода=200 мм

В случае дифференциальной схемы включения ГЦ диаметр штока необходимо выбрать таким образом, чтобы он обеспечивал преодоление нагрузки быстрых перемещений при движении в прямом направлении.

Максимальное давление в ГЦ:

Расчёт и построение графиков изменения потребного расхода, давления и полезной мощности за цикл работы гидропривода.

График изменения полезной мощности

Полезная мощность на i-ом цикле работы рассчитывается:

При включении ГМ и подачи контейнера по ТР2:

При работе ГЦ на открытие задвижки:

При работе ГЦ на закрытие задвижки:

Включение ГМ, передача контейнера на ТР3:

График изменения давлений:

При включении ГМ и подачи контейнера по ТР2:

При работе ГЦ на открытие задвижки:

При работе ГЦ на закрытие задвижки:

Включение ГМ, передача контейнера на ТР3

График изменения расхода:

При включении ГМ и подачи контейнера по ТР2:

При работе ГЦ на открытие задвижки:

При работе ГЦ на закрытие задвижки:

Включение ГМ, передача контейнера на ТР3

График изменения расхода от времени:

Рисунок 6

График изменения давления от времени:

Рисунок 7

График изменения полезной мощности от времени:

Рисунок 8

3. Расчет дросселей для ограничения скоростей перемещений исполнительных устройств

Обосновать выбор схемы с последовательным или параллельным включением дросселя для каждого из гидродвигателей. Скорости должны быть выдержаны согласно требуемому в задании значению с погрешностью не более 1%.

Предварительно по графику зависимости Q от t определяем максимальный расход.

Qmax=0.877 л/с=52.62л/мин

Выбрали по стандарту Q=60 л/мин =0.001 м³/с, это дает нам возможность учесть наличие утечек рабочей жидкости в насосе и гидродвигателях.

Далее мы можем выбрать электродвигатель для привода насоса

Электродвигатель выбираем по следующим параметрам:

Электродвигатель ДРР-23.5

N=9.4 кВт

n= 1410 об/мин

Для дроссельных шайб, установленных в сливной линии штоковой полости ГЦ рассчитаем площадь рабочего проходного сечения f.

Где - коэффициент расхода рабочей жидкости через дроссель круглого сечения, принимаем равным 0.9.

- плотность рабочей жидкости, принимаем равным 900 кг/м³.

Для последовательного подключения:

Для параллельного подключения:

Для дроссельных шайб, установленных в сливной линии поршневой полости ГЦ рассчитаем площадь рабочего проходного сечения f.

Площадь рабочего проходного сечения дроссельной шайбы при использовании ГМ определяется по формуле:

Определим диаметры дроссельных шайб и округляем с точностью до 0.1 мм.



Рисунок 9

Рассчитать два варианта комплектации насосной станции с одним и с двумя насосами постоянной подачи.

В ряде машин, распространены схемы с двумя спаренными насосами. Один из них (нерегулируемый) работает на низком давлении с большей подачей, и обеспечивает требующийся ускоренный холостой ход. А второй (регулируемый) работает на высоком давлении с небольшой подачей и служит для выполнения рабочего хода.

Выбираем насос по следующим параметрам:

Р_н=6.3 МПа

Q_н = 60 л/мин = 0.001 м³/с

q_н = Q_н/n*

гдеn - частота вращения вала насоса, которая соответствует частоте вращения приводного двигателя.

-0.95 приняли объемный КПД гидромотора.

Определим действительную подачу насоса:

Выбираем насос HY/ZGS 11/45*401, производитель Bosch

V₀=45 cм³

P=18 МПа

n= 500-2100

Используем формулу расчета КПД за цикл:

Где, - подача насоса в напорной линии на i-ом переходе цикла.

- давление в напорной линии на i-ом переходе цикла.

- КПД насоса, который в первом приближении может быть принят 0.8

Выбираем вариант комплектации насосной станции с двумя насосами постоянной подачи.

1-ый насос:

НШ50Н3

V₀=50 cм³

P=16 МПа

n= 500-3000

Определим действительную подачу насоса:

2-ой насос: Р_н=6.3 МПа

Q_н = 13 л/мин = 0.000216667 м³/с

q_н = Q_н/n*

где n - частота вращения вала насоса, которая соответствует частоте вращения приводного двигателя.

-0.95 приняли объемный КПД гидромотора.

Определим действительную подачу насоса:

НШ50Н3

V₀=9.1 cм³

P=16 МПа

n= 500-2600

4. Расчет диаметров трубопроводов напорных, сливных и всасывающих гидролиний привода

Определим диаметр всасывающего трубопровода:

Где, - подача всасывания.

- скорость рабочей жидкости, принимаем 1.5 м/с.

Определяем диаметр напорного трубопровода:

Где, - подача всасывания.

- скорость рабочей жидкости, принимаем 4.5м/с.

Определяем диаметр напорного трубопровода, подводимого к ГЦ:



Где, - максимальный расход на ГЦ.

- скорость рабочей жидкости, принимаем 4м/с.

Уточняем

Уточняем скорость рабочей жидкости:

Определяем диаметр напорного трубопровода, подводимого к ГМ:

Где, - максимальный расход на ГМ.

- скорость рабочей жидкости, принимаем 3м/с.

Уточняем

Определим диаметр трубопровода сливной линии, подводимого к ГМ:

Где, - максимальный расход на ГМ.

- скорость рабочей жидкости, принимаем 2.5м/с.

Определим диаметр трубопровода сливной линии, подводимого к ГЦ:

Для поршневой полости:

Уточняем

Для штоковой полости:

Размещено на Allbest.ru

...