 |
Составление принципиальной гидравлической схемы
|
|
|
|
Исходными материалами для составления гидравлической схемы являются общие технические характеристики станка, дополненные техническими характеристиками гидрофицированных узлов, которые не вошли в состав паспортных данных, а также циклограмма работы узлов станка, требования к размещению элементов гидрооборудования и органов управления на станке или эскизные проработки станка и его узлов в виде чертежей общих видов.
Разработчикам гидропривода на основании этих данных необходимо составить предварительную схему размещения гидрооборудования и органов управления гидрофицированными узлами на станке. На этой схеме элементы могут быть изображены в виде прямоугольников с соответствующими поясняющими надписями.
При составлении принципиальной гидравлической схемы в первую очередь выбирается система циркуляции рабочей жидкости и сама жидкость. Затем выбираются гидродвигатель, насос, гидроаппаратура, вспомогательные устройства и линии, При этом необходимо стремиться к минимально возможному числу составляющих схему элементов. Вместе с тем в схеме должно быть уделено достаточное внимание поддержанию рабочей температуры рабочей жидкости и ее очистке, сглаживанию пульсаций давления. При составлении схемы необходимо пользоваться условными обозначениями и применять типовые схемы включения различных гидроагрегатов.
|
|
|
Выбор элементов схемы, как правило, следует начинать с гидравлического двигателя. Для совершения возвратно- поступательного движения выходного звена применяются поршневой или плунжерный гидроцилиндр. При проектировании гидроцилиндров следует помнить, что диаметры плунжеров, штоков и поршней нормализованы (ГОСТ 12447-80).
При выборе насосов следует пользоваться их сравнительными данными. Шестеренные насосы, как правило, нерегулируемые. Пластинчатые насосы по компактности не уступают шестеренным и имеют более равномерную подачу, а также могут выполняться регулируемыми. Следует помнить, что равномерное вращение вала наиболее распространенных шестеренных и пластинчатых насосов ограничено минимальной частотой вращения 300 об/мин. Поршневые насосы рекомендуется применять в гидроприводах с давлением более 10 МПа. Следует также иметь в виду, что аксиально-поршневые машины хуже переносят вибрацию, чем радиально-поршневые.
Для управления исполнительными механизмами применяют крановые или золотниковые распределители. Управление ими может быть ручным, электромагнитным или электрогидравлическим: способ управления, зависит от величины применяемого в системе давления и вида управления - непосредственного или дистанционного.
Если и систему включено несколько исполнительных механизмов, которые должны работать не одновременно, то следует применять многозолотниковые распределители, автоматически отключающие нагнетательную магистраль от сливной при включении любого золотника. Гидравлические распределители и панели выпускаются со встроенными предохранительными клапанами.
Синхронная работа гидродвигателей при различной нагрузке обеспечивается включением в гидравлическую схему механических синхронизаторов, объемных или дроссельных делителей потока.
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
А. Типы металлорежущих станков:
1. Вертикальный протяжной станок для наружной протяжки.
2. Вертикальный протяжной станок для внутренней протяжки.
3. Горизонтальный протяжной станок для наружной протяжки.
4. Горизонтальный протяжной станок для внутренней протяжки.
5. Плоскошлифовальный станок.
6. Круглошлифовальный станок
7. Внутришлифовальный станок.
8. Вертикальный хонинговальный станок.
9. Горизонтальный хонинговальный станок.
10. Сверлильно-расточной станок тяжелого типа.
11. Сверлильно-расточной станок среднего типа.
12. Сверлильно-расточной станок малой мощности.
13. Алмазно-расточной станок.
14. Токарный станок для обработки контуров щек коленчатых валов.
15. Многорезцовый токарный полуавтомат.
Воронежский государственный технический университет
Кафедра «Нефтегазовое оборудование и транспортировка»
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Гидропневмопривод специальных технических систем»
Тема: «Проектирование гидропривода металлорежущего станка»
Студент группы __________________________________________
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
1. Тип станка.
2. Циклограмма работы станка _____________________________
3. Мощность станка ______________________________________
4. Максимальное рабочее усилие ___________________________
5. Диапазон регулирования ________________________________
СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
А. Расчетно-пояснительная записка:
1. Разработка и описание принципиальной гидравлической схемы станка.
2. Подбор комплектующих узлов гидрооборудования (гидродвигателей, насосов, гидроаппаратуры, трубопроводов и др.).
3. Составление предварительной схемы размещения гидрооборудования и органов управления на станке.
4. Расчет рабочих параметров гидропривода в соответствии с циклограммой работы станка.
Б. Графическая часть:
1. Рабочий чертеж принципиальной гидравлической схемы станка.
|
|
|
2. Рабочий эскиз предварительной схемы размещения гидрооборудования и органов управления станком.
3. Результаты расчета рабочих параметров станка по операциям цикла.
4. Узловой сборочный чертеж одного из гидроаппаратов станка.
Задание выдал: __________________________________________
дроссели, изменяющие величину расхода жидкости. Для изменения усилия, создаваемого исполнительным агрегатом, могут быть использованы дроссели, изменяющие давление в системе. При дроссельном способе регулирования применяется регулятор скорости, состоящий из редукционного клапана и дросселя, либо дроссель.
Для предотвращения аварии при недопустимом повышении давления в гидросистеме в схему включаются предохранительные или переливные клапаны, или переливные золотники. Они обычно устанавливаются на линии насос - распределитель в боковом ответвлении трубопровода. При необходимости снижения давления на каком-либо участке системы или поддержания строго определенного давления в системе используются редукционные клапаны.
Зачастую в гидравлическую систему включается ряд вспомогательных агрегатов, имеющих специальное назначение: согласующие клапаны - для обеспечения одновременного срабатывания параллельно включенных исполнительных механизмов; поддерживающие клапаны - для создания противодавления при обратном ходе штока гидроцилиндра; обратные клапаны, допускающие проход жидкости только в одном направлении; аварийные клапаны, автоматически переключающие исполнительные гидроагрегаты на другую систему при выходе из строя основной; клапаны разъема, предотвращающие вытекание жидкости из системы при разъединении ее; реле давления, сигнализирующее о достижении определенного давления в системе. Контроль давления в гидроприводе осуществляют манометрами.
Для очистки масла от механических примесей и систему гидропривода устанавливаются фильтры. Как правило, устанавливается два фильтра: фильтр грубой очистки на всасывающей магистрали и фильтр тонкой очистки на напорной магистрали. Для хранения масла в гидроприводе должен быть предусмотрен бак.
|
|
|
Составленную гидравлическую схему необходимо проанализировать на безаварийность работы, т.е. оценить поведение рабочего органа при возможных нарушениях в работе гидроаппаратов - обрывах гибких шлангов, засорении клапанов, распределителей и пр. При необходимости в схему нужно ввести блокирующие устройства, гидрозамки, сигнальные и другие элементы, исключающие возможность возникновения аварийных ситуаций.
Все элементы принципиальной гидравлической схемы даются в условных обозначениях по ЕСКД (ГОСТ 2.780-68 -ГОСТ 2.782-68).
Наиболее распространенное расположение элементов в схемах следующее: внизу насосы, вверху - гидродвигатели, в середине - распределительно-регулирующая аппаратура,
Обязательным элементом схемы является разгрузочно-предохранительный клапан, который устанавливается на линии насос-распределитель и боковом ответвлении трубопровода.
При дроссельном способе регулирования применяется регулятор скорости, состоящий из редукционного клапана и дросселя, или дроссель.
Если нагрузка выходного звена постоянна, возможна установка регулятора на линии питания (входе). В системах со знакопеременными нагрузками при работе выходного звена с большими ускорениями такая схема непригодна. При изменении знака нагрузки гидродвигателя скорость его выходного звена может значительно увеличиться вследствие того, что противодействие сливной линии небольшое. При небольших колебаниях нагрузки устанавливается в сливной линии подпорный клапан, настраиваемый на давление 0,15 - 0,20 МПа.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежский государственный технический университет»
(ФГБОУ ВПО «ВГТУ»)
Авиационный факультет
Кафедра «Нефтегазовое оборудование и транспортировка»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Гидропневмопривод специальных
|
|
|
технических систем»
Тема: «Проектирование гидропривода металлорежущего станка»
Расчетно-пояснительная записка
Разработал студент группы ______________________
Руководитель проекта ______________________
Нормоконтролер _____________________________________________________
Защищен ________________ Оценка ______________
- сумма площадей, омываемых жидкостью (площадь поверхности бака и трубопроводов), м2;
V - объем масла в гидросистеме, м3;
- температура окружающего воздуха, °С;
- коэффициент теплоотдачи гидробака и трубопроводов к окружающему воздуху, 
.
Коэффициент теплоотдачи 
принимается:
- для гидробака, расположенного в нише или вблизи стен в отапливаемом помещении - 
;
- для гидробаков и стационарных машин, расположенных на открытых местах 
;
- для баков и труб на передвижных машинах, устанавливаемых снаружи и обдуваемых ветром
;
- для стальных трубопроводов и при скорости течения масла в них более 1,5 м/с, не обдуваемых ветром 
, для обдуваемых ветром 
.
Полученная температура должна находится в пределах 55 - 60º С, в противном случае необходимо увеличить поверхность охлаждения или применять теплообменники.
Заключительным этапом расчета гидропривода является построение его рабочих характеристик 
, 
и 
. Причем, при построении характеристики , обычно пользуются формулой для определения приводной мощности насоса (в кВт) в виде
, (47)
где 
- рабочее давление в насосе;
- подача насоса.
ного давления в этой линии устанавливается предохранительный клапан.
Преимуществом гидросистемы с установкой дросселя в сливной магистрали является также то, что теплота, выделяемая при дросселировании, отводится в бак, а не поступает в гидродвигатель, как при установке дросселя в линии нагнетания. Расчетный КПД одинаков для систем дроссельного регулирования на линии нагнетания и на сливной линии. Однако в действительных условиях КПД системы с дроссельным регулированием на сливной линии несколько ниже из-за более высоких потерь на трение в гидродвигателе.
При стабильной нагрузке и небольших пределах регулирования скорости целесообразно включать дроссельное устройство в ответвление от линии нагнетания. В этой схеме нагрев жидкости теплотой, выделяемой при дросселировании, меньше, чем в предыдущих схемах. Если нагрузка переменна, то точность регулирования скорости и её стабильность ниже, чем в предыдущих схемах.
Синхронная работа гидродвигателей при различной нагрузке обеспечивается включением в гидравлическую схему механических синхронизаторов, объемных или дроссельных делителей потока.
Составив принципиальную гидравлическую схему гидропривода, необходимо дать описание её работы, т.е. указать последовательность действия всех агрегатов (движение жидкости в них) при трех положениях распределительного устройства: нейтральное положение, рабочий ход исполнительного органа и его холостой ход.
роклапан давления; КО - обратный клапан; КП - предохрани-тельный клапан; КР - редукционный клапан; М - гидромотор; Н - насос; НА - насос аксиально-поршневой; НП - насос пластинчатый; HP - насос радиально-поршневой; Р - распределитель; РД - реле давления; РГ1 - регулятор расхода (потока); Ф - фильтр; Ц - цилиндр. В пределах группы элементы могут иметь порядковые номера, например, PI, P2, РЗ... Позиционные обозначения располагаются справа и сверху относительно условно-графического обозначения элемента. Расположение графических обозначений элементов и устройств на схеме должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. При вычерчивании условных обозначений гидродвигателей рекомендуется придерживаться определённого масштаба (диаметры цилиндров, величина хода и т.п.); то же относится и к другим узлам (аппаратура с разными типоразмерами D y, насосы, фильтры и т.п.). Вблизи гидродвигателей ставятся стрелки с указанием направления действия (например, «зажим», «фиксация» и др.).
На принципиальной гидравлической схеме в виде таблицы следует приводить перечень элементов в алфавитном порядке с их позиционным обозначением, наименованием, типом и количеством; в примечании указываются основные параметры (рабочее давление, расход, размеры гидродвигателей, скорости движения и др.). Однотипные элементы, например, распределители Р1...Р12 записываются в одну строку. Всем линиям связи присваиваются порядковые номера 1, 2, 3..., как правило, в направлении потока; дренажные линии нумеруются в последнюю очередь. Номера обычно ставятся около обоих концов линий, причём номера соответствующих трубопроводов на схеме соединений, составляемой разработчиком автомата, аппарата, машины или установки, и принципиальной схеме должны совпадать.
паспорте (в паспортах поршневых насосов указывается наименьшая подача). Если рабочее давление меньше допустимого (20 - 30% ниже максимального), то запас подачи может быть меньшим, так как в паспортах насосов указывается подача 
при максимальном давлении 
. При рабочем давлении 
подачу насоса 
можно подсчитать по формуле
, (43)
где 
- объемный КПД насоса при максимальном давлении;
- КПД гидросистемы (без насоса).
В пояснительной записке необходимо привести эскиз выбранного насоса, описать его устройство и принцип работы.
При работе гидропривода происходит нагрев рабочей жидкости вследствие гидравлических и механических потерь в гидросистеме и её гидроагрегатах, а именно: вследствие потерь напора в маслопроводах и гидроагрегатах, дросселирования масла в клапанах, дросселях и т.д., в результате трения движущихся частей гидроагрегатов.
Ориентировочно мощность 
, превращаемая в гидроприводе в теплоту, определяется по формуле
, (44)
где N - мощность привода, т.е. мощность насоса 
Nn, кВт;
- полный (общий) КПД гидропривода.
Эквивалентное количество теплоты, равное определяется по соотношению
. (45)
Температуру масла (°С) в баке объемом V (м3) при, непрерывной работе гидропривода можно вычислить по формуле
, (46)
где 
- количество теплоты, выделяемое в гидросистеме, Вт;
где 
- потери (перепад) давления при номинальном расходе жидкости 
(данные из технических характеристик гидроагрегата);
Q - расход жидкости в проектируемом гидроприводе.
При расчете потерь давления необходимо изобразить схему гидропривода с разбивкой ее на отдельные участки с указанием их диаметров и длин, давлений, скоростей движения рабочей жидкости и режимов (значении Re).
Необходимое давление насоса определяется по сопротивлению линии наиболее нагруженного гидродвигателя при параллельном их включении, а при последовательном соединении гидродвигателей - по суммарному сопротивлению всей линии и давлению в гидродвигателе (гидродвигателях), т.е.
. (42)
Насос выбирается в зависимости от двух параметров: давления и подачи .
Давление насоса должно быть достаточным для обеспечения необходимого усилия исполнительного силового агрегата и возместить потери в гидроагрегатах.
По полученным значениям и в каталогах или справочной литературе подбирается насос.
Рекомендуется принимать насос пластинчатого типа, так как эти насосы очень надежны в работе, долговечны и стоимость их невысока. В случае недостаточности давлений, развиваемых пластинчатыми насосами, следует принимать шестеренный насос. Поршневые и плунжерные насосы принимаются в том случае, если требуются значительные рабочие давления.
Подпиточный насос для закрытых гидроприводов рекомендуется подбирать по давлению 0,6 - 1,2 МПа и подаче 9 - 12% от подачи основного насоса.
ВЫБОР РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
В объемном гидравлическом приводе рабочая жидкость является энегоносителем, при помощи которого устанавливается связь между насосом и гидравлическим двигателем. Одновременно она обеспечивает смазку подвижных частей элементов гидравлического привода.
Рабочая жидкость при эксплуатации гидропривода подвергается воздействию давления и температуры, которые изменяются в достаточно широких пределах. В этих условиях не всякая жидкость обеспечивает нормальные условия эксплуатации гидропривода. Поэтому жидкость, применяемая в гидроприводах, должна удовлетворять ряду требований. Прежде всего, она должна обладать хорошей смазывающей способностью, не должна менять своего химического состава, быть механически чистой, не содержать примесей, выделяющих пары, обладать оптимальной вязкостью, обеспечивающей малые утечки и малые потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений, она не должна окислять детали гидропривода и быть огнеопасной.
Основным критерием, определяющим возможность применения той или другой жидкости, является соответствие вязкости давлению и температуре эксплуатации гидропривода.
При завышении вязкости увеличиваются потери давления и, соответственно, нагрев жидкости. Если вязкость недостаточна, увеличиваются утечки жидкости (уменьшается объемный КПД), усложняется уплотнение стыков и подвижных соединений, ухудшается смазывающая способность. Для обеспечения сохранения смазывающей пленки допустимая кинематическая вязкость (в м2/с) для шестеренных насосов составляет (16 - 18)10-6, для пластинчатых насосов - (10 - 12)10-6, для аксиально-поршневых - (6 - 8)10-6. Указанные минимальные значения кинематической вязкости обеспечивают достаточно высокий объемный КПД действия насосов.
В пояснительной записке необходимо обосновать выбор жидкости для гидропривода, указать технические условия или государственный стандарт на выбранное масло и записать показатели ее основных свойств.
|
|
|
