Разработка гидропривода с дроссельным регулированием скорости механизма подачи

Министерство  образования и науки Украины

Донбасская  государственная машиностроительная академия

Кафедра автоматизации производственных процессов 
 

расчетно-пояснительная  записка

к курсовой работе по дисциплине

“ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ” 
 
 

Выполнил

 ст. гр. АПП-02-1зу(т)      Лунина Галина Викторовна

   Шифр 43804 

Руководитель        : Разживин А.В. 
 
 
 
 
 
 
 

Краматорск, 2007

     Содержание

     

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..4

1 РАЗРАБОТКА  ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СЛЕДЯЩЕГО  ГИДРОПРИВОДА…………………………………………………………………5

2 ВЫБОР  ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА, РАСЧЁТ  ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ……………………………………………………7

3 РАСЧЕТ  НАГНЕТАТЕЛЬНОГО И СЛИВНОГО ТРУБОПРОВОДОВ………………………………………………………………..10

4 РАСЧЕТ  ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ  ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ……………………………………………………………..13

5 ВЫБОР  ГИДРОАППАРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ…………………………………………………………………………15

6 РАСЧЁТ  СУММАРНЫХ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В НАГНЕТАТЕЛЬНОМ И СЛИВНОМ ТРУБОПРОВОДАХ………………………………………………….19

7  ВЫБОР  ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ…………………………………………….19

8 РАСЧЁТ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ…………………………………………..20

9 РАСЧЁТ  НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА НА  ПРОЧНОСТЬ …….22

10 ВЫБОР  ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ……………………………22

11 РАСЧЕТ  МЕХАНИЧЕСКИХ И СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК……..23

12  АНАЛИЗ  И СИНТЕЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ  МОДЕЛИ СЛЕДЯЩЕГО ГИДРОПРИВОДА………………………………………………….29

ВЫВОДЫ……………………………………………………………………………36

ПЕРЕЧЕНЬ  ССЫЛОК………………………………………………………………37 
 
 
 
 
 
 

     Реферат

    Данная расчётно-пояснительная записка содержит: 50 страниц, 25 рисунков, 5 источников.

    Объектом проектирования является гидропривод с дроссельным регулированием скорости.

    Целью данной работы является разработка гидропривод с дроссельным регулированием скорости механизма подачи стола фрезерного станка с дросселем установленным на входе и выходе одноштокового гидроцилиндра, при этом должны удовлетворяться предъявляемые условия.

     В курсовой работе необходимо: рассчитать сливные, нагнетательные всасывающие и дренажные линии трубопроводов; выбрать исполнительный механизм, всю необходимую гидроаппаратуру; рассчитать высоту всасывания; выбрать источник питания, произвести анализ и синтез динамической линеаризованной модели привода. 

    ГИДРОПРИВОД, ДРОССЕЛЬ, ГИДРОЦИЛИНДР, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ВССАСЫВАЮЩИЙ ТРУБОПРОВОД, НАСОС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ВВЕДЕНИЕ

   Гидравлический  привод находит широкое применение в современных металлорежущих станках. Гидравлические системы сравнительно простыми средствами приводятся к автоматическому цикловому действию. По сравнению с механическим, гидравлический привод более компактен и менее металлоемок; обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов станка, обладает лучшими динамическими характеристиками и позволяет осуществлять реверсирование прямолинейного движения; упрощает решение вопроса надежной смазки всех механизмов и направляющих станка, не требует специальных устройств для защиты деталей механизмов от перегрузок, позволяет легко перестраивать станок на различные структуры цикла и режимы работы.

   Недостатками  гидравлического привода, которые  ограничивают его применение в станках, являются нестабильность работы привода из-за неизбежных температурных колебаний рабочей жидкости в процессе работы станка и более низкий КПД, обусловливаемый утечками и особенностью работы насосов постоянной подачи; невозможность точного соблюдения передаточного отношения при согласовании движений рабочих органов станка, необходимость применения устройств для очистки и охлаждения рабочей жидкости и дополнительного ухода за рабочим местом. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СЛЕДЯЩЕГО ГИДРОПРИВОДА

     Наибольшее  применение в автоматизированных электроприводах  получили приводы с дросселями, установленными на входе и выходе из исполнительного  механизма, которые обеспечивают стабильные механические характеристики при любых  влияниях статических и инерционных нагрузок на исполнительный механизм привода. Электрогидравлический усилитель мощности или дроссельный распределитель с пропорциональным электрическим управлением реализуют регулируемые дроссельные одинаковые щели как на входе, так и на выходе исполнительного механизма привода. На выходе из насоса, а также на входе и выходе из исполнительного механизма в гидросистеме устанавливаются устройства контроля давления – манометры и реле давления ( в точках А, Б, В, Г).

     Гидропривод фрезерного станка с дроссельным регулированием изображен на рисунке 1.

1 – асинхронный  электродвигатель с короткозамкнутым  ротором; 2 – приемный фильтр; 3 –  насос объемного типа; 4 – предохранительный  клапан с пропорциональным электрическим  управлением; 5 – манометр; 6 – реле давления; 7 – напорный фильтр; 8 –дроссельный распределитель с пропорциональным электрическим управлением; 9 –блок управления БУ 2110; 10 – тахогенератор; 11 – передающий механизм;12 – сливной фильтр ; 13 – гидроцилиндр с односторонним расположением штока (одноштоковый).

Рисунок 1 – Функциональная схема гидропривода с дроселями, установленными на входе и выходе из исполнительного механизма, и обратной связью по скорости

2 ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО  ОРГАНА, РАСЧЁТ ВХОДНЫХ  И ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ 

  Гидравлические  цилиндры выбираются из каталога [3] при соблюдении следующих условий:  

  

     

  где и - соответственно паспортное и заданное значения толкающего номинального усилия на штоке;

    и - соответственно паспортное и заданное значения максимального хода штока гидроцилиндра;

    и  - соответственно паспортное и заданное максимальные значения скорости движения штока.

  Заданные  параметры:

Длина хода поршня – ;

Толкающее усилие номинальное –  ;

Допустимая  скорость движения –  ;

По заданным условиям выбираем гидроцилиндр по таблицам 2.1-2.2. 

Принимаем гидроцилиндр типа ЦРГ63*32 со следующими параметрами:

Толкающее усилие номинальное –  ;

Ход поршня максимальный –  , минимальный – ;

Допустимая  скорость движения –  ;

Номинальное давление –  ;

Максимальное  давление – ;

Механический КПД – 0,95;

Диаметр поршня – 63 мм;

Диаметр штока – 32 мм;

Масса – 3,8. 

Полезный перепад  давления при условии, что давление на выходе равно нулю ( ): 

,

. 

  где - необходимый перепад давления, ;

   - давление в нагнетательной (бесштоковой)  полости гидроцилиндра,  ;

   - давление в сливной (штоковой) полости гидроцилиндра,  (при выборе гидроцилиндра предполагается, что );

   - диаметр поршня гидроцилиндра,  м;

   - диаметр штока гидроцилиндра,  м;

- механический КПД гидроцилиндра механический КПД гидроцилиндра ;

    и  - соответственно объёмные расходы жидкости на входе (в нагнетательном трубопроводе) и на выходе (в сливном трубопроводе) гидроцилиндра, ;

- эффективная площадь поршня в бесштоковой полости гидроцилиндра, .

площадь поршневой полости: 

, 

. 

. 

Максимальный расход на входе: 

, 

где – максимальная скорость движения жидкости. 

. 

Максимальный расход на выходе: 

, 

где площадь штоковой полости: 

; 

; 

. 

Коэффициент эффективных  площадей поршня: 

, 

. 

3 РАСЧЕТ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО И СЛИВНОГО ТРУБОПРОВОДОВ 

Расчетное значение внутреннего диаметра трубы: 

, 

где – расчетный объемный расход на входе в трубопровод, – допустимая скорость движения жидкости. Принимаем допустимую скорость движения жидкости для нагнетательного трубопровода – 4 м/с, для сливного – 2 м/с.

    Внутренний  расчетный диаметр труб:

    нагнетательного трубопровода и участка сливного трубопровода от исполнительного органа до реверсивного золотника – 

 

    сливного  трубопровода на участке от реверсивного золотника до бака – 

 

     Принимаются бесшовные холоднодеформируемые трубы:

 на  нагнетательном трубопроводе –

 труба , имеющая наружный диаметр ,

 толщину стенки и внутренний диаметр

 на  сливном трубопроводе –

 труба , имеющая наружный диаметр ,

 толщину стенки и внутренний диаметр  

Рассчитаем действительную скорость движения жидкости в трубопроводах: 

. 

    в нагнетательном трубопроводе – 

; 

 

    в сливном трубопроводе –