На головну

 Очисний комбайн - Промисловість, виробництво

Курсовий проект

"Очисний комбайн"

Завдання:

?Р1 = 65 кН,

Р2 = 35 Кн,

S1 = 450 мм,

S2 = 350 мм,

Т1 = 13 сек,

Т2 = 8 сек,

Т0С = + 15

Lн = 4 м,

Lсл = 2,5 м,

Нвс = 0,2 м,

Е = кН · м.

Схема №1.

Введення

Під гідроприводом розуміють сукупність пристроїв (в число яких входить один або кілька об'ємних гідродвигунів), призначену для приведення в рух механізмів і машин допомогою робочої рідини під тиском. В якості робочої рідини в верстатних гідроприводу використовується мінеральне масло.

Широке застосування гідроприводів в верстатобудуванні визначається поруч їх істотних переваг перед іншими типами приводів і, насамперед можливістю отримання великих зусиль і потужностей при обмежених розмірах гідродвигунів. Гідроприводи забезпечують широкий діапазон безступінчастого регулювання швидкості, можливість робіт у динамічних режимах з необхідною якістю перехідних процесів, захист системи від перевантаження і точний контроль діючих зусиль.

До основних переваг гідроприводу слід віднести також високе значення коефіцієнта корисної дії, підвищену жорсткість і довговічність.

Гідроприводи мають і недоліки, які обмежують їх використання в верстатобудуванні. Це втрати на тертя і витоку, що знижують коефіцієнт корисної дії гідроприводу і викликають розігрів робочої рідини. Внутрішні витоку через зазори рухомих елементів в допустимих межах корисні, оскільки покращують умови змазування і тепловідведення, в той час як зовнішні витоку приводять до підвищеної витрати масла, забрудненню гідросистеми і робочого місця. Необхідність застосування фільтрів тонкого очищення для забезпечення надійності гідроприводів підвищує вартість останніх і ускладнює технічне обслуговування.

Найбільш ефективне застосування гідроприводу у верстатах зі зворотно-поступальним рухом робочого органу, в високоавтоматизованих багатоцільових верстатах і т.п. Гідроприводи використовуються в механізмах подач, зміни інструменту, затиску, копіювальних супортах, врівноваження і т.д.

1. Вибір робочої рідини

Враховуючи кліматичні умови роботи очисного комбайна (+ 150С) вибираємо мінеральне масло Індустріальне 20 з щільністю 881-901 кг / м3, в'язкістю при 500С 17-23 сСт, температурою спалаху 1700С, температурою застигання -200С.

2. Визначення основних параметрів гідросистеми

1. Встановлюємо розрахункове зусилля в циліндрі з урахуванням втрат тиску і зниження продуктивності насоса

де Кз.у.- коефіцієнт запасу за умовою, Кз.у. = 1,15-1,25;

Р - зусилля на штоку гідроциліндра, необхідне для приводу в рух виконавчого механізму.

кН

кН

2. За отриманою розрахункової назгрузке РРІ тиску рном = 10 (для гідроциліндрів з зусиллям на штоку 30-60 кН), з урахуванням механічного ККД гідроциліндра ?мц = 0,87-0,97 визначаємо діаметр поршня виконавчого механізму.

м; м.

Отримане D округляємо до найближчого стандартного відповідно до ГОСТ 6540-64 приймаємо = 100 мм, D2 = 100 мм і одночасно знаходимо dшт.

3. Встановлюємо діаметр штока з умови міцності

де nз = 2,0 коефіцієнт запасу міцності;

E = 2 · 106МПа - модуль пружності матеріалу штока;

S - хід поршня, м.

м

м

Округляємо діаметр штока до стандартного значення і приймаємо діаметр штока 25 мм і 25 мм

5. Обчислюємо відношення ? поршня до штоковой площі поршня

6. Визначаємо середню робочу швидкість поршня в гидроцилиндре при русі в сторону штоковой порожнини

де T - час подвійного ходу поршня при робочому й зворотному ході,

включаючи паузу;

?t = 0,1 с - тривалість спрацьовування розподільника.

м / см / с

Розрахункова швидкість поршня при робочому ході з урахуванням запізнювання внаслідок витоків між поршнем і циліндричною поверхнею гідроциліндра дорівнює

де kv = 1,1-1,2 - коефіцієнт, що враховує витоку в гидроцилиндре.

м / с; м / с

7. Необхідна подача насоса в гидроцилиндр

де nц-число гідроциліндрів, в які насос одночасно подає масло;

?обн-об'ємний ККД насоса, середні його значення приймаємо відповідно з робочим тиском і типом насоса;

?ц = об'ємний ККД гідроциліндра, ?ц = 0,99-1,0 при гумових манжетах на поршні;

?зол = 0,96-0,98 - об'ємний ККД золотника.

м3 / с,

м3 / с

м3 / с = 132 л / хв

За величиною Qні p вибираємо за технічною характеристикою шестерінчастий насос типу НШ-140 з Q = 154 л / хв і рном = 10 МПа.

8. Визначаємо витрату гідроциліндрів під час робочого ходу:

м3 / с

Вибираємо реверсивний золотник типу Г74-24 з Q = 70 л / хв і р = 20 МПа, зворотний клапан 2БГ52-14 з Q = 5-70 л / хв і р = 5-20 МПа і фільтр ФП-7 з тонкістю фільтрації 25 Q = 100 л / хв, р = 20 МПа,

9. Визначаємо діаметр усмоктувального трубопроводу до насоса, м:

,

де Vвс- середня швидкість масла у всмоктуючому трубопроводі, Vвс = 0,8-1,2 м / с в трубопроводах діаметром до 25 мм і 1.2-1.5 м / с при діаметрах понад 25 мм.

Qн-кількість рідини,

м

Діаметр нагнітального трубопроводу, м, приймаючи Vнаг = 3 м / с:

м

Підраховуємо товщину стінки труби:

,

де [?] - допустиме напруження в матеріалі труб, [?] = (0,3-0,5) ?в, ?в- межу міцності труб на розрив: сталь 20-40 кН / см2;

Визначимо товщину стінки всмоктуючої труби, м:

м

У відповідності зі стандартними діаметрами труб по ГОСТ 8732-58 DВС = 50 мм, dнаг = 24 мм, визначаємо справжні середні швидкості течії робочої рідини в них за формулою, м / с:

м / с

м / с

На підставі схеми розводки трубопроводів виробляємо підрахунок

втрат напору на прямих ділянках і місцевих опорах, окремо для всмоктуючої, нагнетательной і зливний магістралей. Для чого попередньо встановлюємо число Рейнольдса для кожної з них, яке характеризує режим руху рідини. Число Рейнольдса на лініях підведення і зливу робочої рідини визначаємо за формулою:

де Vi- середня швидкість відповідно в лінії підведення або зливу;

di- внутрішній діаметр труб підведення або зливу.

Визначимо число Рейнольдса для трубопроводу, що підводить:

Визначимо число Рейнольдса для нагнітального трубопроводу:

Режиму течії рідини ламінарний Re <2300, коефіцієнт опору ? підраховується для круглих труб за формулою.

Вважаємо втрату тиску на тертя по довжині нагнетательной, всмоктуючої і лінії зливу магістралі:

,

де ?i- коефіцієнт опору на лінії підведення і зливу;

p-щільність робочої рідини;

li- довжина трубопроводу на підводі і зливі однакового діаметра di.

кПа

Розраховуємо сумарні втрати в нагнітальному трубопроводі:

кПА

У всмоктуючому трубопроводі:

кПа

кПа

Вважаємо злив рідини:

кПа

кПа

Робочий тиск для вибору напірного золотника і насоса:

МПа

Необхідна перевірка всмоктуючої магістралі гидронасоса на нерозривність потоку:

,

де Hвс-геометрична висота всмоктування;

?? - сума коефіцієнтів місцевих сопративления на лінії всмоктування насоса;

Vвс- швидкість руху робочої рідини у всмоктувальній магістралі.

Умова дотримується, діаметр усмоктувального трубопроводу визначений правильно.

Зусилля, створюване гідроциліндром при робочому ході, так само

,

кН

де p - робочий тиск в рідині;

F - площа поршня при робочому ході;

Rшт- опір ущільнення штока;

Rп- опір ущільнення поршня;

RС- опір від витікання масла з штоковий порожнини гідроциліндра.

Визначаємо зусилля тертя Rшт

,

де ? = 0,10-0,13 - коефіцієнт тертя манжет про робочу поверхню штока;

b - висота активної частини манжети.

кН

Зусилля тертя Rпдля манжетних ущільнень поршня:

Н

Розрахунок опору RС- від витікання масла з боку штоковой порожнини.

,

Н,

де pс- тиск в штоковой порожнини.

Зіставляємо зусилля Pфразвіваемое в гидроцилиндре, з необхідним за умовами роботи механізму Pрі знаходимо коефіцієнт kзу

.

;

Визначаємо товщину стінок силового гідроциліндра

,

де pпроб- пробний тиск, з яким здійснюється гідравлічне випробування циліндра;

?т- межа плинності матеріалу: для стали 35 ?т = 300МПа,

? - коефіцієнт міцності для суцільнотягнутої труби, ? = 1;

n - коефіцієнт запасу міцності при тисках до 30МПа, n?3;

с - надбавка до товщини стінки на корозію зовнішньої поверхні циліндра; с = 2-3 мм.

мм;

Товщина плоского денця гідроциліндра

мм;

де ?р- допустиме напруження для матеріалу денця гідроциліндра.

Під робочим тиском ppпонімают найбільший тиск в гідросистемі

в умовах експлуатації, тобто при наявності поштовхів і гідравлічних ударів. Умовний тиск pусоответствует відсутності гідравлічних ударів в гідросистемі і на нього налаштовують запобіжні клапани. Пробний тиск pпробсоответствует умовам перевірки корпусів елементів гідросистеми на міцність.

Напірний трубопровід підлягає перевірці на гідравлічний удар у разі раптового його перекриття, для чого визначаємо величину ударного тиску

,

МПа

За величиною pудпроверяется товщина стінки труб і гідроциліндра.

Визначення об'ємних втрат робочої рідини в гідросистемі

,

де ?Qн, ?Qгц, ?Qзол- об'ємні витоку робочої рідини в насосі, гидроцилиндре і златникові, чисельне значення останніх визначаємо за їх технічним характеристикам;

nц- число гідроциліндрів, живляться від насоса одночасно.

Тому:

,

де ?обн- об'ємний ККД насоса; pн- тиск створюване насосом.

?Qзол = 200 см3 / хв = 0,2 л / хв,

л / хв,

м3 / с = 0,37 л / хв

м3 / с = 0,04 л / хв

л / хв

Визначення ККД гідросистеми

Об'ємний ККД гідроприводу

;

Гідравлічний ККД гідроприводу

;

Механічний ККД гідроприводу

,

де ?мех.н- механічний ККД насоса, приймається по його характеристиці.

Загальний ККД гідроприводу

,

Встановлюємо середні швидкості переміщення поршня в гидроцилиндре:

Робочий хід

м / хв

Холостий хід

м / хв

Загальний час циклу за один хід

.

Потужність, повідомлена робочої рідини насоса

,

кВт

Корисна потужність гідроциліндрів

,

кВт

Загальний ККД гідроприводу

3. Тепловий розрахунок гідросистеми

Тепловий розрахунок гідросистеми на віддачу виділяється в ній тепла в період стійкого стану, тобто коли кількість тепла виділяється в системі і відводиться з неї:

,

де Qн-подача насоса, л / хв;

pн- тиск насоса, кгс / см2;

kв-коефіцієнт, що враховує безперервність роботи гідроприводу, для гідроциліндра

;

Fб- зовнішня поверхня бака, м2;

t1-t0 = 450С;

?1 = 10-15 ккал / м2ч · гр - коефіцієнт тепловіддачі зовнішніх поверхонь в навколишнє середовище.

м2

м2

Звідси обсяг бака для харчування гідросистеми при заповненні маслом на 80% дорівнює

,

м3

Приймаємо по стандартному ряду бак об'ємом 630 л.

4. Вибір способу регулювання швидкості об'ємного гідродвигуна

1. Дроссель встановлений на вході. Рідина подається насосом через регульований дросель і розподільник в одну з порожнин силового циліндра. Необхідно тиск в системі підтримується педохранітельним клапаном.

Швидкість поршня в силовому гидроцилиндре визначається з рівняння:

,

де ?др-максимальне прохідний перетин дроселя, см2;

fдр = см2;

Qн- продуктивність насоса см3 / с;

pдр- настройка запобіжного клапана, кг / см2;

Uдр- ступінь відкриття прохідного перетину дроселя або параметр регулювання;

Fп- площа поршня, см2;

P - навантаження на поршень, H;

pн- тиск насоса, H / см2.

При цьому способі регулювання з ростом навантаження падає швидкість Vп.

Задаючи різні значення Uдрот 1 до 0, а також вважаючи P1 = P / Fпнаходім

Vп = 0, а при P = 0, при Uдр = 1

см / хв,

При Uдр = 0,5

см / хв

Vп-максимум, будуємо механічну характеристику гідроприводу з дроселем на вході.

2. Дросель встановлений на виході. Швидкість поршня в силовому гидроцилиндре

,

де Fс = Fп · ?-1 =

см / хв

Механічна характеристика з дроселем на виході має той же вигляд, як і на вході.

5. Строки служби гідросистеми

У процесі розрахунку гідроприводу і вибору елементів гідросистеми необхідно вміти оцінити напрацювання до першої відмови всієї системи в цілому на основі знання інтенсивності відмов кожного елемента і їх числа

,

1 / год

де ni- число однотипних елементів системи; ?I- середня інтенсивність відмов елементів, 1 / год.

Напрацювання гідросистеми до першої відмови, година.

.

годину.

Бібліографічний список

1. Гидропривод Башта Т.М. Гідравліка, гідравлічні машини і гідравлічні приводи. М .: Машинобудування, 1970

2. Ковалевський В.Ф., Железняков Н.Г. Довідник з гідроприводу гірничих машин. М .: Надра, 1978, с. 504

3. Коваль П.В. Гідравліка та гідропривід гірських машин. - М .: Машинобудування, 1979, с. 319

4. Хорін В.Н. Об'ємний забійного обладнання. М .: Надра, 1968, с. 169

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com