Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра прикладной механики и графики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЛЬНАЯ ЗАПИСКА

По дисциплине: «Основы функционирования гидро- и пневмосистем металлургического оборудования»

На тему: «Проектирование гидропривода уравновешивания верхнего валка»

Исполнитель: Драпека О.Д., студент 1 курса, ММПм-14

Руководитель: Филатова О.А., к.т.н., доцент кафедры ПиЭММО.

Магнитогорск, 2014



Оглавление

Литературный обзор

Гидросистема уравновешивания верхнего валка

1. Расчет основных параметров гидроцилиндра

1.1 Диаметр штока и цилиндра

1.2 Уточнение давления в гидросистеме

1.3 Расчет гидроцилиндра на устойчивость

1.4 Расчет цапф и задней проушины

1.5 Расчет днища

2. Определение расходов жидкости в гидросистеме

3. Определение проходных сечений трубопровода и проверка на гидроудар

3.1 Определение проходных сечений трубопроводов

3.2 Проверка на гидравлический удар

4. Выбор гидроаппаратуры управления системой

5. Определение гидравлических потерь в системе

5.1 Гидравлические потери во всасывающей гидролинии

5.2 Гидравлические потери в напорной гидролинии

5.3 Гидравлические потери в сливной гидролинии

6. Выбор типа насоса

7. Расчет емкости гидробака

Список использованных источников



Литературный обзор

гидроцилиндр трубопровод гидролиния гидробак

Гидросистема состоит из источника энергии, каковым обычно является насос, исполнительного механизма (силового цилиндра или гидромотора), а также аппаратуры управления потоком жидкости и защиты системы от перегрузок. В частности, обязательным аппаратом для большинства гидросистем является распределитель жидкости, в функции которого входит обеспечение направления потока жидкости к рабочим полостям исполнительного механизма. В прокатном производстве гидросистемы применяются в таких механизмах как: нажимные устройства клети, регулирование противоизгиба валков, механизм установи верхнего валка клети, механизм управления станиной сварочной машины, мехонизм синхронизации двух сервомеханизмов.



Гидросистема управления нажимным устройством клети прокатного стана

Гидросистема управления нажимным устройством клети прокатного стана содержит силовой гидроцилиндр 1 с конечным выключателем 2 исходного положения, связанный поршневой полостью с устройством позиционирования 3 поршня гидроцилиндра 1, на которое подается высокое давление. При этом гидроцилиндр 1 штоковой полостью соединен с поршневой полостью гидроцилиндра управления 4, снабженного встроенным датчиком линейных перемещений 5. При этом гидроцилиндр 4 связан штоковой полостью через гидрораспределитель 6 с источником постоянного давления 7. Кроме того, поршневая полость гидроцилиндра 1 связана через параллельно установленные запорный вентиль 8 и обратный клапан 9, дроссель 10 и гидрораспределитель 11 со сливом.

Механизм установки верхнего валка прокатной клети

Механизм установки верхнего валка прокатной клети имеет систему уравновешивания верхнего валка 1 с подушками 2, содержащую гидроцилиндр 3 уравновешивания, неподвижно закрепленный в расточке станины, в котором размещен плунжер 4, соединенный с подушками 2 через коромысло 5 и тяги 6. На подушках 2 установлены подпятники 7, контактирующие с пятами нажимных винтов 8, сопряженных с гайками 9, неподвижно установленными в расточках станины. Рабочая жидкость к гидроцилиндру 3 уравновешивания подведена от аккумулятора 10 по нагнетательному трубопроводу 11 через двухпозиционный четырехлинейный распределитель 12 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом и подводящие трубопроводы 13 и 14. В линии нагнетательного трубопровода 11 установлены фильтр тонкой очистки 15 со встроенным предохранительным клапаном и обратный клапан 16. Фильтр тонкой очистки 15 шунтирован обратным клапаном 17. В линии подводящего трубопровода 13 установлены редукционный клапан 18 и обратный клапан 19, последовательно соединенные с распределителем 12. Для слива рабочей жидкости в бак 20 с распределителем 12 соединены отводящий трубопровод 21, в линии которого последовательно с распределителем 12 установлены переливной клапан 22 и регулируемый дроссель 23. Дроссель установлен в линии сливного трубопровода 24. Аккумулятор 10 заполняется рабочей жидкостью от насосной станции 25. В исходной позиции распределителя 12 нагнетательный трубопровод 11 соединен с подводящим трубопроводом 14, а отводящий трубопровод 21 - с подводящим трубопроводом 13.



Гидросистема управления станиной сварочной машины

Гидросистема станины сварочной машины работает следующим образом. Для осуществления процесса сварки производится переключение: гидрораспределителя 9 - штоковая полость гидроцилиндра 7 связывается со сливом, гидрораспределителя 4 - давление подается на работающий регулятор расхода 1 (2), гидрораспределитель 5 (6) - регулятор расхода 1 (2) связывается с поршневой полостью гидроцилиндра 7. Путем регулирования расхода масла, пропускаемого через регулятор расхода 1 (2), обеспечиваются требуемые графики перемещения станины сварочной машины. По окончании процесса сварки происходит отключение гидрораспределителей 4 и 5 (6) - работающий регулятор расхода 1 (2) отсоединяется от напорной линии 3 и поршневой полости гидроцилиндра 7, переключение распределителя 9 в другое положение, при котором в штоковой полости гидроцилиндр 7 связывается с напорной линией 3, а поршневая полость через обратный клапан 10 со сливом, в результате чего происходит возврат гидроцилиндра 7 в исходное положение для проведения следующего цикла сварки.

Гидравлическая система противоизгиба валков четырехвалковых клетей листовых прокатных станов

Гидравлическая система противоизгиба валков четырехвалковых клетей листовых прокатных станов включает гидроцилиндры противоизгиба 1 и 2, установленные в подушках нижних рабочих валков со стороны привода и перевалки, масляный бак, теплообменник для охлаждения масла, насосные установки и блок управления гидросистемы. При этом штоки гидроцилиндров нижних валков взаимодействуют с подушками верхних рабочих валков.

Блок управления соединен с напорной магистралью Р гидросистемы входным трубопроводом 3 через шаровый штуцерный кран 4. На входном трубопроводе установлен аналоговый датчик 5 расхода рабочей жидкости. Блок включает две гидролинии, соединенные с гидроцилиндрами 1 и 2, которые трубопроводами 6 и 7 ответвляются от входного трубопровода 3.

На гидролиниях установлены одинаковые гидравлическая аппаратура и гидравлическое оборудование. Гидравлическая аппаратура включает двухпозиционные двухлинейные гидрораспределители 8 и 9, соединенные трубопроводами 10 и 11 с трехпозиционными гидрораспределителями 12 и 13 с пропорциональным управлением, которые соединены с трубопроводами 14 и 15, разветвляющимися на трубопроводы 16, 17 и 18, 19. На трубопроводах 17 и 19 установлены предохранительные клапаны с пропорциональным управлением 20 и 21, предназначенные для защиты гидросистемы от перегрузок при превышении в ней максимально допустимого давления рабочей жидкости и слива через них жидкости по трубопроводам 22, 23, 24 через шаровый штуцерный кран 25 в сливную магистраль Т. Трубопроводами 16 и 18 гидрораспределители 12 и 13 соединены с каналами четырехлинейных гидрораспределителей 8 и 9, которые соединены с трубопроводами 26 и 27, разветвляющимися на трубопроводы 28, 29 и 30. По трубопроводам 28 и 29 жидкость подается к гидроцилиндрам 1 и 2. Трубопровод 30 в узлах разветвления трубопроводов 26 и 27 объединяет обе гидролинии подачи рабочей жидкости к гидроцилиндрам 1 и 2, установленным со стороны привода и стороны перевалки.

На трубопроводах 28 и 29 в направлении подачи жидкости к гидроцилиндрам установлено следующее гидравлическое оборудование: обратные клапаны 31 и 32, фильтры высокого давления 33 и 34, аналоговые датчики давления 35 и 36, шаровые штуцерные краны 37 и 38 и смонтированы байпасы 39, 40 и 41, 42. На байпасах 39 и 41 установлены обратные клапаны 43 и 44 для пропуска рабочей жидкости от блока управления к гидроцилиндрам, минуя фильтры. На байпасах 40 и 42, огибающих фильтры 33 и 34, установлены обратные клапаны 45 и 46 для пропуска жидкости от гидроцилиндров к блоку управления. Клапаны 45 и 46 выполняют функцию предохранительных каналов для пропуска рабочей жидкости от гидроцилиндров к блоку управления без вывода из работы гидросистемы противоизгиба валков, прокатной клети и аварийной остановки прокатного стана в случае засорения фильтров. Это способствует повышению надежности гидросистемы, сокращению простоев и повышению производительности прокатного стана.

Трубопроводы 28 и 29 соединены с гидроцилиндрами 1 и 2 гибкими гидравлическими рукавами 47 и 48.

Трубопроводы 49 и 50, соединяющие сливные трубопроводы 22 и 23 гидролиний с трехпозиционными гидрораспределителями 12 и 13, предназначены для отвода рабочей жидкости от гидроцилиндров через трубопроводы 28 и 29, гидрораспределители 8 и 9, трубопроводы 1би 18, 14и 15и гидрораспределители 12 и 13 в сливные трубопроводы 22 и 23 при уменьшении зазора между валками и подушками валков после выхода полосы из клети и выдавливании жидкости из гидроцилиндров 1 и 2.

На трубопроводе 30, объединяющем гидролинии блока управления, установлены гидрозамки 51 и 52, открыванием которых управляет двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 53, установленный на трубопроводе 54. Этот трубопровод соединен с входным трубопроводом 3 и разветвляется на трубопроводы 55 и 56 (показаны пунктирными линиями), по которым от напорной магистрали Р через гидрораспределитель 53 жидкость под давлением подается на открытие гидрозамков 51 и 52. От гидрозамков жидкость по трубопроводам 57, 58 и 59 через шаровый штуцерный кран 60 отводится в дренажную магистраль L и далее в масляный бак. Гидросистема реализуется в блочном варианте в составе двух блоков гидролиний блока управления и двух блоков с гидрооборудованием подачи масла к гидроцилиндрам. Блоки на схеме гидросистемы ограничены штрихпунктирными линиями и обозначены римскими цифрами: I - блоки гидролиний: II - блоки гидрооборудования.

Гидросистема синхронизации двух сервомеханизмов

Гидросистема содержит насос 1, реверсивный гидрораспределитель 2, обратные клапаны 3 и 4, дроссельный делитель потока 5, гидрозамки 6 и 7, гидроцилиндры 8 и 9, штоки 10 и 11 которых кинематически связаны между собой через зубчатые рейки 12 и 13, смонтированные на упомянутых штоках 10 и 11 посредством кронштейнов 14 и 15, зубчатые колеса 16 и 17, жестко закрепленные на валах 18 и 19, соединенных между собой через кулачковую муфту, полумуфта 20 которой жестко закреплена на валу 18, а полумуфта 21 смонтирована с возможностью перемещения по оси вала 19 и снабжена пружиной 22, стационарная опора 23, вал 19, несущий зубчатое колесо 17, установлен в опоре 24 корпуса 25, смонтированного с возможностью перемещения вдоль зубчатой рейки 13 и через упор 26 с золотником 27. Червяк 13 снабжен приводом его вращения, в частности гидромотором 29, сообщенным с насосом 1 через реверсивный гидрораспределитель 30. Штоки 10 и 11 гидроцилиндров 8 и 9 с поршнями 31 и 32 образуют бесштоковые полости 33 и 34 и штоковые полости 35 и 36.

Подробнее рассмотрим механизм установки верхнего валка прокатной клети.

Выбранная система: Механизм установки верхнего валка прокатной клети

Механизм установки верхнего валка прокатной клети имеет систему уравновешивания верхнего валка 1 с подушками 2, содержащую гидроцилиндр 3 уравновешивания, неподвижно закрепленный в расточке станины, в котором размещен плунжер 4, соединенный с подушками 2 через коромысло 5 и тяги 6. На подушках 2 установлены подпятники 7, контактирующие с пятами нажимных винтов 8, сопряженных с гайками 9, неподвижно установленными в расточках станины. Рабочая жидкость к гидроцилиндру 3 уравновешивания подведена от аккумулятора 10 по нагнетательному трубопроводу 11 через двухпозиционный четырехлинейный распределитель 12 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом и подводящие трубопроводы 13 и 14. В линии нагнетательного трубопровода 11 установлены фильтр тонкой очистки 15 со встроенным предохранительным клапаном и обратный клапан 16. Фильтр тонкой очистки 15 шунтирован обратным клапаном 17. В линии подводящего трубопровода 13 установлены редукционный клапан 18 и обратный клапан 19, последовательно соединенные с распределителем 12. Для слива рабочей жидкости в бак 20 с распределителем 12 соединены отводящий трубопровод 21, в линии которого последовательно с распределителем 12 установлены переливной клапан 22 и регулируемый дроссель 23. Дроссель установлен в линии сливного трубопровода 24. Аккумулятор 10 заполняется рабочей жидкостью от насосной станции 25. В исходной позиции распределителя 12 нагнетательный трубопровод 11 соединен с подводящим трубопроводом 14, а отводящий трубопровод 21 - с подводящим трубопроводом 13.



1. Расчет основных параметров гидроцилиндра

1.1 Диаметр штока и цилиндра

Рисунок 1 Гидроцилиндр

Внутренний диаметр D₁ гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

F =25000H - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 4 МПа - давление в системе;

Найденное значение D₁ округляется до ближайшего нормального, выбираемого из стандартного ряда;

Принимаю D₁ =90мм.;

Диаметр D₂ штока выбирается из соотношения:

D₂ / D₁ =0,4….0,5 и округляется до ближайшего значения из рекомендуемого ряда размеров.

D₂= (0,4…..0,5)* D₁ = (0,4….0,5)*90=36…45мм.;

Принимаю D₂ =45мм.;



1.2 Уточнение давления в гидросистеме

Рисунок 2 Распределение сил в системе

В качестве уплотнений штока и цилиндра рекомендуется использовать эластомерные материалы - резинотканевые шевронные манжеты. Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 4 МПа количество манжет принимается равным:

1 На цилиндр: D₁=90мм.;

n₁=4шт.; h₃=5мм.

На шток: D₂ =45мм.; n₂ =3шт.; h₃=4 мм.

2 Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =D*h*р*n*, H;

где D- уплотняемый диаметр, мм.;

h - высота манжеты, мм.;

n- число манжет;

-напряжение силы трения (удельное трение);

?0,2МПа;

1 Сила трения Т₁ в уплотнении цилиндра:

Т₁ =* D₁*h₁* n₁* = 3,14*90*5*4*0,2 = 1130,4H;

2 Сила трения Т₂ в уплотнений штока:

Т₂ =* D₂*h₂* n₂* = 3,14*45*3*4*0,2 = 339,12H;

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р₁ - в цилиндровой и р₂ - в штоковой) с учетом сил трения в уплотнительных узлах штока и цилиндра при установившемся движении определяется согласно уравнению:

р₁*S₁-р₂(S₁-S₂)-F-T₁-T₂=О;

где р₁- давление в цилиндровой полости гидроцилиндра

р₂ = 0,2 МПа, -давление в штоковой полости гидроцилиндра (р₂= потеря давления в линии слива и ?0,2 МПа;

S₁ и S₂ - рабочие площади соответственно цилиндра и штока;

Определим S₁:

S₁ = == 6358,5 мм² = 0,0063585 м²;

Определим S₂: S₂ = == 1589,6 мм²=0,0015896 м²;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р₁ определяется по формуле:

р₁ =;

р₁ = =7,6 МПа;

Толщина стенки гильзы определяется по величине давления р₁ и допускаемому напряжению[_р];

= + а₁, мм; где а₁ - допуск на обработку;

Принимаю а₁ =0,8мм.; - допускаемое напряжение растяжения;

Для стального литья ? (80-100) МПа;

Принимаю =90 МПа; = + 0,8 =4,6мм;

Принимаю=5 мм.;

1.3 Расчет гидроцилиндра на устойчивость

Выбор способа крепления гидроцилиндра и определение минимального диаметра штока из условий прочности при расчете на устойчивость. Выбираю вариант при котором корпус цилиндра крепится шарнирно.

Зная расчетное усилие F=P_к= 45000H; Определяем критическое усилие F_кр.по формуле:

F= F _кр /m;

где m = 2-3- коэффициент запаса прочности;

Принимаю m=2,5; F _кр= F*m= 45000*2,5=112500H;

Зная критическую силу можно определить момент инерции i:

F _кр = ;

где i плунжера -момент инерции штока,мм⁴;

Е= 2,1*10⁵ МПа - модуль упругости;

?_пр. - длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим ?_пр:

?_пр= ?₁+2*?_хода+?₂ =150+2•800+150= 1900мм;

где

Из формулы выразим i плунжера:

i плунжера = = = 196146 мм⁴;

Для определения i штока используют и такую формулу:

i штока= ;

Из формулы выражаем D₂:

D_2min = / ==19 мм;

То есть минимальный диаметр штока D_2min = 19мм; так как принятый ранее

D₂ = 45мм > D_2min,то D₂ =45мм, удовлетворяет условию прочности.

1.4 Расчет цапф и задней проушины

Расчет цапф производится по зависимости:

где L -рабочая длина цапфы, мм;

Рисунок 4 Цапфа

Расчет цапфы на смятие позволяет принять данные параметры.



Рисунок 5 Цапфа

Расчет проушины производится по зависимости:

Расчет проушины на смятие позволяет принять данные параметры.

1.5 Расчет днища

Определение толщины днища цилиндра. Толщину дна цилиндра, можно определить по зависимости для расчета круглых пластин, нагруженных равномерно распределенным давлением:

где d_d - внутренний диаметр днища цилиндра;



Рис. 6 Днище

= 90МПа - допускаемое напряжение на растяжение для материала днища цилиндра (стальное литье).

Принимаюпо ряду нормальных линейных размеров: =9 мм.



2. Определение расходов жидкости в гидросистеме

Рис. 7

1 Расчетный расход жидкости, подаваемой в цилиндровую полость гидроцилиндра с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Q = (V_к*S_1(к))/;

где S₁ = 6358,5 мм² = 0,0063585 м²;

S₂ = 1589,6мм² = 0,0015896 м²;

_.- объемный КПД гидроцилиндра, значение которого при использовании манжетных уплотнений =0,99;

Q = 0,05*0,0063585/0,99=0,000321м³/с=19,26 л/мин;

Q = Q

Полученные данные в результате расчета гидроцилиндров сведем в таблицу.

Таблица 1

Операция	ХХ	ОХ
Линия	м3/c	л/мин	м3/c	л/мин
напорная	0,000321	19,26	0,00428	19,26



3. Определение проходных сечений трубопровода и проверка на гидроудар

3.1 Определение проходных сечений трубопроводов

Площадь проходных сечений трубопроводов определяется по величине расчетного расхода и допустимой скорости движения рабочей жидкости в трубопроводе.

На линии нагнетания диаметр трубопровода d_H определяется по расходу Qи допустимой скорости движения рабочей жидкости V_H.

Гидролиния нагнетания

d_н=

где V_H = 4 - 5 м/с

d_н=9 мм

Толщина стенки

д_H = 2 мм

На линии всасывания d_в= d_с.

d_с=

где Vсл = 2м/с

Труба гидролинии нагнетания проверяется на повышенное давление при гидравлическом ударе.

Для предотвращения гидравлического удара в гидравлической схеме предусмотрен предохранительный клапан (КП3) напорной секции гидрораспределителя (Р1).

3.2 Проверка на гидравлический удар

Рабочая жидкость мраки ИГП-14 с параметрами:

₄₀=19,8…24 мм/с;

Вспышки в открытом титле до 170 ?С;

Температура замерзания -15 ?С;

с = 885 .



4. Выбор гидроаппаратуры управления системой

Выбираем гидроаппаратуру по давлению р₁ = 7,6 МПа и расходу жидкости Q = 19,26 л/мин, пропускаемой через эту гидроаппаратуру.

В гидролинии всасывания устанавливается:

1 Фильтр всасывающий МSZ 101*M*N Q = 15..20 л/мин;

В напорной гидролинии устанавливается:

1 Гидроаккумулятор АП60.000 - 01 Р = 10 МПа V = 6,3л;

2 Фильтр тонкой очистки Ф10(16-25)/6,3М P = 6,3Мпа Q = 25 л/мин;

3 Клапан обратный 4121.20.90 Р = 0,3..250 МПа Q = 14..25 л/мин;

4 Распределитель двухпозиционный, четырехлинейный SEE4*-10-1 Р = 10МПа Q = 30л/мин.

В сливной гидролинии устанавливается: Q = 25,68л/мин

1 Клапан обратный 4121.20.90 Р = 0,3..250 МПа Q = 14..25 л/мин;

2 Клапан редукционный, нормально открытый ПГ 57-62 Р =7МПа Q = 32 л/мин ;

3 Клапан переливной прямого действия Г52-13 Р = 0,3..8 МПа Q = 3..36 л/мин;

4 Дроссель *F1-SHPO-02H P = 10 МПа Q = 30 л/мин.



5. Определение гидравлических потерь в системе

Гидравлические потери складываются из потерь по длине, местных потерь и потерь в гидроаппаратуре:

В гидроаппаратуре также есть потери напора по длине и местные потери, но из-за сложности расчета этих потерь они определяются опытным путем. Эти результаты представляются либо в виде графика, либо в виде таблицы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - потери давления по паспорту гидроаппаратуры, - номинальный расход по паспорту гидроаппаратуры, - фактический расход.

Гидравлические потери:



5.1 Гидравлические потери во всасывающей гидролинии

Гидравлические потери во всасывающей линии определяются по следующей формуле:

Определим потери по длине:

Скорость во всасывающей линии определяется как:

Определяем число Рейнольдса:

Так как число Рейнольдса превышает 2300, следовательно характер потока - турбулентный.

Найдем коэффициент линейного сопротивления:

Найдем потери по длине трубопровода:

Местные потери:

Потери в гидроаппаратуре:

Определим суммарные потери:

5.2 Гидравлические потери в напорной гидролинии

Гидравлические потери во всасывающей линии определяются по следующей формуле:

Определим потери по длине:



Определяем число Рейнольдса:

Так как число Рейнольдса превышает 2300, следовательно характер потока - турбулентный.

Найдем коэффициент линейного сопротивления:

Найдем потери по длине трубопровода:

Местные потери:

Потери в гидроаппаратуре:

Считаем отдельно потери в каждом элементе.



Фильтр:

Клапан обратный:

Гидроаккумулятор:

Распределитель:

Считаем потери в гидроаппаратуре:

Определим суммарные потери:

5.3 Гидравлические потери в сливной гидролинии

Гидравлические потери в сливной линии определяются по следующей формуле:

Определим потери по длине:

Определяем число Рейнольдса:



Так как число Рейнольдса превышает 2300, следовательно характер потока - турбулентный.

Найдем коэффициент линейного сопротивления:

Найдем потери по длине трубопровода:

Местные потери:

Потери в гидроаппаратуре:

Считаем отдельно потери в каждом элементе.

Клапан давления:

Распределитель:

Дроссель:

Клапан редукционный:

Считаем потери в гидроаппаратуре:

Определим суммарные потери:

Суммарные потери напора

Гидравлические потери:



6. Выбор типа насоса

Рассчитаем производительность насоса:

где Q - расчётный расход в системе, - утечки.

Количество утечек зависит от герметичности системы:

где - коэффициент утечек (0,005 см³/с·МПа), - расчетное давление в системе.

Рассчитаем рабочее давление насоса:

где - геометрическая высота всасывания (принимаем 50 см).

Рассчитаем эффективную мощность насоса:

Выбираем насос: НШ 4Г-3 (шестеренный)

Технические характеристики насоса

Марка насоса	НШ 4Г-3
Рабочий объем, см3	10,5
Номинальная подача, л/мин	21
Давление номинальное на выходе из насоса, МПа	9
Мощность номинальная, кВт	2,9
КПД при номинальном режиме работы Объемный Полный	0,95 0,9
Частота вращения, об/мин	1500

Считаем мощность электродвигателя:

где з - полный КПД насоса.

Выбираем электродвигатель: 4АМ80А6 ГОСТ 19523-81, N=2,9 кВт, n=1500 об/мин.



7. Расчет емкости гидробака

Емкость гидробака определяется исходя из 3-5 минутной работы гидросистемы:



8. Описание работы гидросистемы

Механизм установки верхнего валка прокатной клети снабжен электрогидравлической системой управления работой гидроцилиндра уравновешивания верхнего валка, включающей четырехлинейный двухпозиционный золотниковый распределитель, последовательно с которым в линии подводящего трубопровода к гидроцилиндру уравновешивания верхнего валка установлены редукционный и обратный клапаны, а в линии отводящего трубопровода к баку насосной станции установлен переливной клапан с регулируемым дросселем, причем переливной клапан настроен на меньшее давление до себя по ходу потока рабочей жидкости, чем давление, создаваемое в напорном трубопроводе аккумулятора, а редукционный клапан настроен на меньшее давление после себя по ходу потока рабочей жидкости, чем давление, на которое настроен переливной клапан.

Механизм установки верхнего валка прокатной клети имеет систему уравновешивания верхнего валка с подушками, содержащую гидроцилиндр 1 уравновешивания, неподвижно закрепленный в расточке станины, в котором размещен шток, соединенный с подушками через коромысло и тяги. На подушках установлены подпятники, контактирующие с пятами нажимных винтов, сопряженных с гайками, неподвижно установленными в расточках станины. Рабочая жидкость к гидроцилиндру 1 уравновешивания подведена от аккумулятора 2 по нагнетательному трубопроводу 3 через двухпозиционный четырехлинейный распределитель 4 с управлением от электромагнита и пружинным возвратом и подводящие трубопроводы 5 и 6. В линии нагнетательного трубопровода 3 установлены фильтр тонкой очистки 7 со встроенным предохранительным бойпасным клапаном и обратный клапан 8. Фильтр тонкой очистки 7 шунтирован обратным клапаном 9. В линии подводящего трубопровода 5 установлены редукционный клапан 10 и обратный клапан 11, последовательно соединенные с распределителем 4. Для слива рабочей жидкости в бак 15 с распределителем 4 соединены отводящий трубопровод 12, в линии которого последовательно с распределителем 4 установлены переливной клапан 13 и регулируемый дроссель 14. Дроссель установлен в линии сливного трубопровода. Аккумулятор 2 заполняется рабочей жидкостью от насосной станции 16, проходящей через фильтр 17, снабженный бойпасным обратным клапаном 18. Регулятор давления 20 работает с фильтром 21. В исходной позиции распределителя 4 нагнетательный трубопровод 3 соединен с подводящим трубопроводом 6, а отводящий трубопровод 12 - с подводящим трубопроводом 5.

Механизм может работать в трех режимах: нажимные винты неподвижны, нажимные винты движутся вниз, нажимные винты движутся вверх.

Нажимные винты неподвижны (исходное состояние механизма): аккумулятор 2 от насосной станции 16 заполнен рабочей жидкостью; электродвигатели нажимных винтов обесточены и нажимные винты неподвижны; электромагнит двухпозиционного четырехлинейного распределителя 4 обесточен и линии связей распределителя находятся в исходной позиции; переливной клапан 13 отрегулирован на меньшее давление до себя по ходу потока рабочей жидкости, чем давление, создаваемое аккумулятором в напорном трубопроводе; редукционный клапан 10 отрегулирован на меньшее давление после себя по ходу потока рабочей жидкости, чем давление, на которое отрегулирован переливной клапан 13. В этом состоянии механизма рабочая жидкость под давлением, создаваемым аккумулятором 2, по напорному трубопроводу 3 через фильтр тонкой очистки 7, обратный клапан 8, распределитель 4, подводящий трубопровод 6 поступает в гидроцилиндр 1 уравновешивания верхнего валка. При этом обратный клапан 11 закрыт. Шток гидроцилиндра 1, перемещаясь вверх, воздействует через коромысло и тяги на подушки верхнего валка, которые также перемещаются вверх. Зазоры между подпятником и пятой нажимного винта, а также в паре нажимной винт - гайка выбираются. Механизм уравновешивания верхнего валка находится под воздействием усилия переуравновешивания, которое на 20-40% больше веса уравновешиваемых деталей. Все зазоры выбраны и клеть готова принять раскат.

Работа механизма при движении нажимных винтов вниз осуществляется следующим образом. Такое движение нажимным винтам дается при переустановке верхнего валка с подушками на новое обжатие после очередного прохода раската через клеть. При этом электродвигатели нажимных винтов включаются на перемещение нажимных винтов вниз и одновременно дается импульс на срабатывание электромагнита распределителя 4. Левая позиция распределителя занимает положение исходной и нагнетательный трубопровод 11 соединяется с подводящим трубопроводом 5, а подводящий трубопровод 6 - с отводящим трубопроводом 12. При движении нажимных винтов вниз рабочая жидкость штоком вытесняется из гидроцилиндра 1 под давлением, определяемым настройкой переливного клапана 13, через подводящий трубопровод 6, распределитель 4, отводящий трубопровод 12, переливной клапан 13, дроссель 14 и сливной трубопровод в бак 15. Дросселем 14 регулируется расход рабочей жидкости, обеспечивающий синхронизацию движения штока и нажимных винтов. Усилия, действующие на подпятник и гайку нажимного винт, определяются настройкой переливного клапана 13 и могут быть минимальными. Подпятник и гайки нажимных винтов, таким образом, разгружаются при переустановке верхнего валка на новое обжатие во время пауз между проходами металла через валки. Уменьшаются нагрузки на электродвигатели нажимных винтов 8, на передаточные механизмы, уменьшается износ пары нажимной винт - гайка и подпятник. Рабочая жидкость из аккумулятора 2 через напорный трубопровод 3, фильтр 7, обратный клапан 8, распределитель 4, подводящий трубопровод 5, редукционный клапан 10, закрытый обратный клапан 11 в гидроцилиндр не поступает. Это обусловлено тем, что давление перед переливным клапаном 13 больше, чем давление, редуцируемое редукционным клапаном 10. После установки верхнего валка на заданное обжатие электродвигатели нажимных винтов и электромагнит распределителя 4 обесточиваются. При этом нажимные винты неподвижны, а линии связей распределителя 4 занимают исходную позицию. Состояние механизма установки верхнего валка соответствует режиму - нажимные винты неподвижны. Клеть готова принять раскат. При переустановке верхнего валка на новые обжатия цикл работы механизма повторяется.

Работа механизма при движении нажимных винтов вверх осуществляется следующим образом. Такое движение нажимным винтам сообщается тогда, когда клетью выполнены все проходы и верхний валок необходимо вернуть в исходное положение для принятия новой заготовки. В этом случае электродвигатели нажимных винтов включаются на работу нажимных винтов вверх и одновременно подается импульс на срабатывание электромагнита распределителя 4. Левая позиция распределителя опять занимает положение исходной и нагнетательный трубопровод 3 соединяется с подводящим трубопроводом 5, а подводящий трубопровод 6 - с отводящим трубопроводом 12. При движении нажимных винтов вверх рабочая жидкость из аккумулятора 2 по нагнетательному трубопроводу 3, через фильтр 7, обратный клапан 8, распределитель 4, подводящий трубопровод 5, редукционный клапан 10, обратный клапан 11 под давлением, обусловленным настройкой редукционного клапана 10, будет поступать в гидроцилиндр 1. По подводящему трубопроводу 6 через распределитель 4, отводящий трубопровод 12 в сливную магистраль 15 рабочая жидкость поступать не будет, так как давление, редуцируемое редукционным клапаном 10, меньше, чем давление, на которое настроен переливной клапан 13. Усилия, действующие на подпятник и гайки нажимных винтов, определяются настройкой редукционного клапана 10 и могут быть также минимальны. После остановки нажимных винтов и выполнения в дальнейшем клетью заданного числа проходов движение нажимных винтов вверх всегда будет повторяться.

Работа механизма установки верхнего валка возможна и при отказах распределителя 4. Пусть при движении нажимных винтов вверх или вниз распределитель 4 не включился. Тогда при движении нажимных винтов вниз рабочая жидкость из гидроцилиндра 1 по подводящему трубопроводу 6 через распределитель 4, обратный клапан 9, минуя фильтр 7, так как обратный клапан 8 закрыт, будет поступать по нагнетательному трубопроводу 3 в аккумулятор 2. При движении нажимных винтов вверх рабочая жидкость из аккумулятора будет вытесняться по нагнетательному трубопроводу 3 через фильтр 7, обратный клапан 8, распределитель 4, подводящий трубопровод 6 в гидроцилиндр 1. В обоих случаях механизм будет работать при повышенном в гидросистеме давлении, создаваемом аккумулятором, что не создает аварийности. В случае, если распределитель 4 не выключился, работа механизма при движении нажимных винтов вверх и вниз будет осуществляться в режимах, выше описанных, а переуравновешивание верхнего валка во время остановки нажимных винтов будет пониженным, что также не создает аварийной ситуации.



Список использованных источников

1 Свешников В.К., Усов А.А., Станочные гидроприводы Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988. 512 с.

2 С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов. М.: Машиностроение, 1988. 416 с.

3 Свешников В.К. Гидрооборудование: Международный справочник. Книга 3. Вспомогательные элементы гидропривода: Номенклатура, параметры, размеры, взаимозаменяемость. ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ». 2003. 445 с.

Размещено на Allbest.ru

...