Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Кафедра будівельних машин та обладнання

КУРСОВА РОБОТА З ДИСЦИПЛІНИ:

Розрахунок гідросистеми верстата

“Гідро- та пневмоприводи”

Зміст

Вступ

1. Вибір робочого тиску

2. Розрахунок та вибір гідродвигунів

2.1 Розрахунок гідроциліндрів

2.2 Вибір гідроциліндрів

3. Розрахунок витрат робочої рідини

4. Розрахунок та вибір насосів і привідного двигуна

4.1 Розрахунок і вибір насосів

4.2 Вибір приводного двигуна

4.3 Вибір об'єму бака

5. Вибір гідроапаратури

6. Перевірний розрахунок

7. Опис роботи гідросистеми

Висновки

Список літератури

Завдання

Гідравлічна система туфофрезерного верстата СМР – 018

Б - бак; Н - гідронасос; Кл1 - запобіжний клапан; Кл2 - клапан послідовності; Р1, Р2, Р4, Р5 - гідророзподільники з електрокеруванням; Р1, Р2 - гідророзподільники; Гц1, Гц2 - гідроциліндри з параметрами: F_гц1 = 18 кН,

F_гц2 = 12 кН, v_ш1 = 3 м/хв, v_ш2 = 4 м/хв.

Познач.	Найменування	Кіл-сть	Примітки
ГЦ1	Гідроциліндр 70×36	1
ГЦ2	Гідроциліндр 56×28	1
Н	Г12-32АМ	1	Vроб = 16 см3
Р1, Р2	Розподільник РХ10	2	3 позиції
Кл1	Запобіжний клапан 10-10-1-11	1	Dу = 10 мм
Кл2	Клапан послідовності Г54-32М	1	Dу = 10 мм
РП	Регулятор потоку МПГ 55-32	1	Dу = 10 мм
Ф	Фільтр Ф10	1	Dу = 10 мм
М	Манометр МТП-1	1
Б	Бак	1	Vб = 25 дм3

Вступ

Метою даної курсової роботи є розрахунок гідросистеми туфофрезерного верстата СМР-018, гідравлічна схема якого, а також перелік всіх складових частин гідросистеми наведені в завданні до даної курсової роботи. Особливу увагу приділено основним параметрам, які розраховуються. До них можна віднести розміри гідроциліндрів, необхідну подачу насоса, діаметр умовного проходу, що необхідний для підбору гідроапаратури. Згідно розрахованих показників було підібрано гідроциліндри, насос, апаратура, які в даний момент виробляються промисловими підприємствами. Слід зазначити, що при виборі відповідних гідромашин та гідроапаратів були використані довідкові матеріали, що відповідають державним стандартам.

Після закінчення вибору гідроапаратури був проведений контрольний розрахунок, метою якого було встановити, чи забезпечує розрахована гідросистема параметри, вказані у завданні на курсову роботу (зусилля на штоку Fгц1, а також Fгц2, швидкість штока V гц1 та V гц2). Після проведення відповідного розрахунку було встановлено, що розрахунки проведені вірно, оскільки дана гідросистема забезпечує згадані вище параметри.

Крім того було встановлено, що система працює в нормальному режимі, тому додаткових змін не потребує.

У висновках наведено необхідні пояснення, в яких вказані головні особливості роботи гідравлічної системи туфофрезерного верстата СМР-018, а також глибокий аналіз проведеної роботи.

1. Вибір робочого тиску

В загальному випадку для верстатів загального призначення використовують тиск 2,5, 3,5, 4, 6,3 МПа. Оскільки більші значення тиску приймаються при розробленні верстатів спеціального призначення, а згідно завдання необхідно розрахувати гідравлічну схему туфофрезерного верстата СМР-018, то попередньо приймемо величину тиску РН=6,3 МПа, а потім при необхідності відкоригуємо її в залежності від отриманих результатів.

Величина тиску зливу при попередніх розрахунках коливається в межах (0,1…0,2) РН ми ж приймаємо РЗ=0,15РН.Після проведення розрахунків дістанемо:

МПа.

Тоді згідно попередньоприйнятих значень і проведення розрахунків перепад тиску становитиме:

МПа.

2. Розрахунок та вибір гідродвигунів

2.1 Розрахунок гідроциліндрів

Оскільки згідно заданої схеми маємо справу з поршневим гідроциліндром двосторонньої дії з одностороннім штоком, який працює на прямому ході, то для розрахунку використаємо наступну формулу:

Dгц1=2√Fеф/ (π (pн-рз (1/φ)) ηм), де

Dгц1-діаметр гідроциліндра 1;

Fеф-ефективне зусилля на штокові гідроциліндра;

рн-номінальний тиск;

рз-тиск зливу;

φ-приймаємо рівним 1,33;

ηм-механічний ККД гідроциліндра (приймаємо рівним 0,98);

Тоді:

Dгц1=2√18ּ10³/ (3,14 (6,3-0,95 (1/1,33)) 0,98ּ10³) =0,064 м.

Згідно довідкових матеріалів по ГОСТ 12447-80 приймаємо Dгц1=70 мм.

Розрахунок гідроциліндра 2 проводимо за аналогічною формулою:

Dгц2=2√12ּ10³/ (3,14 (6,3-0,95 (1/1,33)) 0,98ּ10³) =0,053 м.

Аналогічно приймаємо Dгц2=56 мм.

Діаметри штоків гідроциліндрів розрахуємо за наступними формулами:

dш1=√Dгц1²- (Dгц1²/φ);

dш1=√70²- (70²/1,33) =34,9 мм.

Згідно раніше прийнятих норм приймаємо dш1=36 мм.

Аналогічно маємо:

dш2=√Dгц2²- (Dгц2²/φ);

dш2=√56²- (56²/1,33) =27,89 мм.

Приймаємо dш2=28 мм.

2.2 Вибір гідроциліндрів

За результатами розрахунків вибираємо гідроциліндри з розмірами відповідними ГОСТ 12447-80:

для ГЦ1: D_ГЦ1 = 70 мм, d_Ш1 = 36 мм;

для ГЦ2: D_ГЦ2 = 56 мм, d_Ш2 = 28 мм.

3. Розрахунок витрат робочої рідини

Витрати робочої рідини залежать від розмірів вибраного гідроциліндра та швидкості штока ГЦ, наведеної в завданні.

Формула для розрахунку витрати робочої рідини залежить від типу вибраного ГЦ. Оскільки в схемі використовується поршневий гідроциліндр з одностороннім штоком на прямому ході, то використаємо наступну формулу:

Qгц1=Vшπ (Dц²/4) (1/ηм), де

Vш-швидкість штока гідроциліндра, м/с.

Після підстановки чисел дістанемо:

Qгц1= (3/60) (3,14/4) (70ּ10^-3) ² (1/0,98) =0, 19ּ10^-3 м³/с (11,4 л/хв).

За аналогічною формулою розрахуємо витрату рідини для другого гідроциліндра:

Qгц1= (4/60) (3,14/4) (56ּ10^-3) ² (1/0,98) =0,17ּ10^-3 м³/с (10,2 л/хв).

4. Розрахунок та вибір насосів і привідного двигуна

4.1 Розрахунок і вибір насосів

При підрахунку сумарних витрат рідини в системі врахуємо той факт, що гідроциліндри працюють по черзі, тому вибір гідронасосу будемо проводити по максимальній витраті рідини Qmax=11,4 л/хв.

Згідно ГОСТ 13167-82 вибираємо пластинчастий гідронасос Г12-32АМ, який має наступні параметри:

робочий об”єм - 16 см³;

номінальна подача - 12,7 л/хв;

ККД при номінальному режимі - 0,83;

номінальна частота обертання - 960 об/хв;

номінальна потужність - 1,9 кВт;

номінальний тиск - 6,3 мПа;

маса 8,2 кг.

4.2 Вибір приводного двигуна

Приводний двигун для насоса підбирається за потужністю та частотою обертання, яка необхідна для приводу насоса. За даними параметрами вибираємо двигун АИР100L6, потужністю Р=2,2 кВт і частотою обертання 945 об/хв.Решта параметрів має вигляд: номінальний ККД - 81%; маса - 27,5 кг;

Оскільки номінальна частота обертання приводного двигуна відрізняється від номінальної частоти обертання насоса, то перерахуємо подачу насоса:

Q=Vнnнηv,

де

Vн - робочий об”єм насоса, м³;

nн - частота обертання насоса, об/с;

ηv - об”ємний ККД насоса.

Після підстановки чисел отримаємо:

Q=16ּ10^-6ּ945ּ0,83=12,5ּ10^-3 м³/хв=12,5 л/хв.

4.3 Вибір об'єму бака

Рекомендується потрібний об'єм бака приблизно визначати за формулюю:

Vб= (1,5…3) Qхв, де

Qхв - об”єм рідини, який подає насос за одну хвилину.

Vб=2,25ּ12,5ּ10^-3=28,12 дм³.

Згідно ГОСТ 12448-80 вибираємо об”єм бака 25 дм³.

5. Вибір гідроапаратури

Для вибору гідроапаратури необхідно визначити діаметр умовного проходу:

Dy=√4Qрід/πVрід, де

Qрід - витрат рідини в гідролінії, м³/с;

Vрід - швидкість рідини в гідролінії, м/с.

Оскільки попередньо було задано величину номінального тиску 6,3 мПа, то виберемо Vрід=3,5 м/с. Тоді діаметр умовного проходу буде дорівнювати:

Dy=√4ּ12,5ּ10^-3/3,14ּ3,5ּ60=8,7ּ10^-3 м=8,7 мм.

Згідно ГОСТ 16516-80 приймаємо Dy=10 мм.

За значенням діаметру умовного проходу і значенням номінального тиску підбираємо гідроапарати, які входять до складу системи:

1). Гідророзподільники:

а) чотирьохлінійний трьохпозиційний гідророзподільник (Р1):

РХ10 з параметрами:

• діаметр умовного проходу: 10 мм;

• номінальний тиск: 32 Мпа;

• витрата рідини: 33 л/хв;

• тип керування: електричне.

в) чотирьохлінійний трьохпозиційний гідророзподільник із розвантаженням насоса в режимі "стоп" (Р2):

РХ10 з параметрами:

• діаметр умовного проходу: 10 мм;

номінальний тиск: 32 Мпа;

• витрата рідини: 33 л/хв;

• тип керування: електричне.

2). Манометр

МТП-1 з діапазоном вимірювання 0 … 16 МПа.

3). Запобіжний клапан (Кл1):

клапан марки 10-10-1-11 з параметрами:

• тип: непрямої дії;

• діаметр умовного проходу: 10 мм;

• витрата рідини: 40 л/хв;

• тиск настройки: 0,3 - 10 МПа;

• керування: ручне;

• маса: 3,8 кг.

4). Клапан послідовності (Кл2):

клапан марки Г54-32М з параметрами:

• тип: прямої дії;

• діаметр умовного проходу: 10 мм;

• витрата рідини: 32 л/хв;

• тиск настройки: 1; 2,5; 6,3; 10; 20 МПа;

• керування: ручне;

• маса: 2,4 кг.

5). Фільтр марки Ф10 з параметрами:

• тиск: 6,3 МПа;

• Δ = 25 мкм;

• пропускна здатність: 25 л/хв.

6). Регулятор потоку марки МПГ 55-32 з параметрами:

• номінальна витрата рідини: 20 л/хв.;

• діаметр умовного проходу: 10 мм;

• номінальний тиск: 200 кгс/см².

6. Перевірний розрахунок

Виконаємо перевірочний розрахунок і переконаємося в тому, чи дійсно забезпечує розрахована гідросистема параметри задані у завданні.

Fгц1=Dгц1²π (pн-рз (1/φ)) ηм/4;

Fгц1=0,07²ּ3,14ּ (6,3ּ10^{6 -} 0,95ּ10⁶ּ (1/1,33)) ּ0,98/4=21 кН.

По аналогічній формулі розраховуємо зусилля на штоці другого гідроциліндра:

Fгц2=0,056²ּ3,14ּ (6,3ּ10^{6 -} 0,95ּ10⁶ ּ (1/1,33)) ּ0,98/4=13,48 кН.

Тепер виконаємо перевірку за швидкостями: