1. Завдання L1=0,3м; L2=0,5 м; G =1200H; Q,хв=0,5; Qy,хв=10;
2.Циколограма роботи гідроприводу. / Тривалість одного такту 150 секунд Тривалість циклу 600 секунд 1-ий такт гідроциліндр 1 здійснює прямий хід, гідроциліндр 2 нерухомий. 2- ий такт гідроциліндр 1 нерухомий, а гідроциліндр 2 здійснює прямий хід. 3- ий такт гідроциліндр 1 зворотній хід, а гідроциліндр 2 нерухомий. 4 – ий такт гідроциліндр 1 нерухомий, а гідроциліндр 2 здійснює зворотній хід. Тривалість прямого і зворотного ходу для кожного з циліндрів – 75 секунд. 3 Вибір законів руху для вихідної ланки гідродвигунів , згідно з розробленої Циклограми. Гідроциліндр 1: Довжина переміщення
L2 – довжина переміщуваної деталі Ln - довжина перебігу, Ln = 0,03м Li -довжина інтервалу між деиалями Li = 0,1м L1 = 0,3+0,03+ 0,1=0,43 Оскільки перший гідроциліндр здійснює переміщення деталей, то для запобігання значним інерційним зусиллям необхідно обмежити максимальну швидкість. Тому для нього приймаємо трапецієдальний закон руху. Тривалість такту 45 сек. Час розгону і гальмування 10 сек, Час руху 25 Швидкість V=0,0084 м/с . Прискорення розгону і гальмування a=0,00037 м/с2./ Гідроциліндр 2. Для нього приймаємо трикутний закон руху L2 = L1 = 0,5 м Швидкість V=0,0107м/с, прискорення розгону і гальмування a=0,0003 м/с2/ 4 Розрахунок зусилля для кожного такту циклограми. Зусилля яке повинен передавати гідроциліндр у пристрій при прямолінійному русі: F=Fкор + Fін + G + Fтр де F - зусилля, яке повинен розвивати гідроциліндр (F=Fц); Fкор - зусилля, яке витрачається на технологічну дію (наприклад, зусилля різання); Fін - сила інерції рухомих мас; G - вага рухомих елементів (враховується лише при вертикальному переміщенні); Fтр - сумарна сила тертя Гідроциліндр 1. Fтр = fG G –вага деталі f-коефіцієнт тертя 0,15 Маса деталі m=Vq=120 кг Вага деталі G=1200 Н. Сумарна сила тертя для 5 деталей Fтр =0,1512005=900 Н Fін =????5=0,000561205=0,336 Н. F = Fтр + Fін =90+0,336=90,336 Н. Гідроциліндр 2 Маса пристрою який переміщає гідроциліндр 2 складає приблизно 100 кг. m = 145 кг, тоді G=mg=145 9,81=1422 Н Fтр =0,15882,95=106 Н Fін=????5=0,00056905=0,252 Н F = Fтр + Fін =106+0,252=106.252 Н 5 Розроблення принципової схеми гідроприводу. В циклі роботи гідроприводу виникає необхідність регулювання швидкості вихідної ланки гідродвигуна, тобто потрібно передбачити встановлення і регулювання швидкості. Для цього використовують дросельне регулювання, Дроселі встановлені на вході клапана гідроциліндра, а паралельно до них встановлені зворотні клапани . / В принципову схему входять елементи: 1Гідронасос; 2 Гідророзподілювачі; 3 Гідроциліндр; 4 Дроселі; 5 запобіжний клапан; 7 редукційний клапан; 8 Пневмогідроакамулятор; 9 Фільр; 10 Гідробак; 6 Вибір номінального тиску гідропривода. Згідно рекомендацій приймаємо PH = 6,3 МПа. 7 Вибір робочої рідини Вибираємо згідно зазначеного тиску який ми вибрали у попередньому розділі. Отже вибираємо Олію індустріальну И 40А з кінематичною в’язкістю (0,35...0,45)104 м2/с. 8 Вибір гідро двигунів. Одноштоковий гідроциліндр. Через нерівність активної площі поршня з безштокової та штокової сторони зусилля на штоку циліндра та його швидкість при прямому та зворотному ходах різна Зусилля (Fпр ) та швидкість (v пр ) штока циліндра при прямому ході :
К зап - коефіцієнт запасу (К зап =1,15...1,25); Р - підведений до входу у гідродвигун тиск. S 1 ,S 2 - площа поршня з безштокової та штокової сторони
h - к.к.д. гідроциліндра; Q - витрати робочої рідини гідроциліндра (л/хв); зусилля (Fзв ) та швидкість (vзв ) штока циліндра при зворотному ході : ; Гідроциліндр 1 =1,3=19,2 мм Приймаємо що діаметр поршня D=25мм, а штока d=10 мм. Q1=V1прS1=0.0084 3.14 25 2 4 =4,12 л/хв Гідроциліндр 2 =1,3=27 мм Приймаємо що діаметр поршня D=32мм, а штока d=10 мм. Q1=V1прS1=0, 0107 3.14 32 2 4 =8,6 л/хв 9. Визначення витрат робочої рідини у гідроприводі Розрахунок витрат робочої рідини під тиском здійснюється за визначеними раніше значеннями витрат двигунів (Q дв ), з урахуванням об'ємних втрат у гідроапаратах, які розташовані від насоса до двигуна, для визначення продуктивності гідронасосу Q н ).за виразом Q н =(Q дв + Q вт ) max - у випадку, коли гідродвигуни одночасно не працюють і Q н =(Q дв + Q вт )+(Q дв + Q вт ) - коли хоча б в одному такті працюють одночасно; де (Q дв +Q вт ) max - найбільше значення об'ємних витрат одного з гідродвигунів, враховуючи сумарні об’ємні втрати в гідродвигуні та гідроапаратах (Q вт ). Q вт =Q вт.дв + Q вт.ап ; де Q вт.дв - об'ємні втрати в гідродвигуні, вказуються у технічній характеристиці фірмою - виготівником, або визначаються Q вт.дв =k вт Р; Q вт.дв =0,04 6,3=0,252 см3/с. де k вт - коефіцієнт об'ємних втрат, для гідроциліндра k вт =0,034...0,05 см3/с. Q вт ап.-обємні витрати в гідроапаратах Q вт ап.= 0,0176,510=1,07 см3/л Q вт=1,07+0,252=1,323 л/хв. Обємні витрати на зливі визначаються: S,V активна площа та швидкість елементу гідро двигуна при переміщенні якого здійснюється об’єм робочої камери витісняється на злив Гідроциліндр 1 При прямому ході: Qпр= ??( ?? 2 ??? 2 ) 4 ??= 3.14( 25 2 ?10 2 ) 4 0,0084=3,46 л/хв При зворотньому ході: Qзв= ?? ?? 2 4 ??= 3,14 25 2 4 0,0084=4,1 л/хв Гідроциліндр 2 При прямому ході: Qпр= ??( ?? 2 ??? 2 ) 4 ??= 3.14( 32 2 ?10 2 ) 4 0,0107=7,76 л/хв При зворотньому ході: Qзв= ?? ?? 2 4 ??= 3,14 32 2 4 0,0107=8,6 л/хв Побудуємо витратну характеристику, на які зобразимо витрати робочої рідини на протязі кожного такту у продовж усього циклу. Такт 1 Qпр=3,46 л/хв Такт 2 Qпр=7,76 л/хв Такт 3 Qзв=4,12 л/хв Такт 4 Qзв=8,6 л/хв Витратна характеристика: / 10.Визначення діаметрів нагнітального та зливного трубопроводів
де Q max - максимальні витрати робочої рідини в циклі роботи автоматизованого обладнання, визначаються за витратною характеристикою (м 3 /c); Vр - рекомендована швидкість переміщення робочої рідини (м/с). Вибираємо із таблиці значення рекомендовані: У нагнітальному Vр=3,2 У зливному Vр 1,5-2,5 Qmax=0,0000252 м3/с максимальні витрати робочої рідини в циклі =3,8мм Визначений діаметр трубопроводу округлюють до найближчого з нормалізованого ряду: 4, 6, 8, 10, 13, 15, 20, 25 мм. Отже діаметр буде дорівнювати 4 мм. Визначаємо фактичні значення швидкості руху робочої рідини Такт 1 = 434,6 3,14 4 2 =2,7 Такт 2 = 477,6 3,14 4 2 =6,1 Такт 3 = 441,2 3,14 4 2 =3,2 Такт 4 = 486 3,14 4 2 =6,8 Такт 1 2 3 4
Vp 2,7 6,1 3,2 6,8
11 Вибір гідроапаратів Приймаємо гідроциліндри з односторонніми штоками по ОСТ2Г1-1-73 Розподілювачі типу ВС (ГОСТ 24679-81), двопозиційні, двоканальні, золотникового типу Зворотні клапани типу Г-51-81(ТХ2-053-1649-83Е). Діаметр умовного проходу – 8 мм Розхід масла 16л/хв Номінальний тиск 6,3 МПа Мінімальний тиск 0,25 МПа Втрати масла при номінальному тиску не більше – 0,08 см3/хв. Маса 1,2 кг Дроселі типу ПГ77-12(ТХ27-20-2205-72) Діаметр умовного проходу 10мм Розхід масла максимальний 20 л/хв., мінімальний 0,06 л/хв. Номінальний тиск 6,3 МПа Перепад тиску 0,25 Мпа Втрати масла через повністю закритий дросель , не менше – 50 см3/хв. Маса 4 кг Фільтр зливний типу ФС Номінальні втрати 25л/хв. Номінальна точність фільтрації 25 Діаметр умовного проходу 20 мм Маса 1,9 кг 12 Визначення втрат тиску в трубопроводах та гідроапаратах. При переміщенні робочої рідини від гідронасосу до гідродвигуна в результаті переборення сил тертя відбуваються втрати тиску. Для забезпечення заданого значення тиску на вході у гідродвигун гідронасос повинен компенсувати втрати, тобто тиск на виході гідронасоса має перевищувати заданий тиск на величину втрат. Втрати тиску відбуваються у гідроапаратах та трубопроводі. Тиск на виході гідронасоса визначається за виразом Р н =Р дв +Р вт.тр + S Р вт.ап + S Р місц де Р дв - тиск робочої рідини, який необхідно подати на гідродвигуна; Рвт.тр - втрати тиску робочої рідини при переміщенні її по трубопорводу; Р вт.ап - втрати тиску робочої рідини при переміщенні її через гідроапарат. Р місц - місцеві втрати тиску робочої рідини на згинах та при зміні прохідного січення трубопроводів (у даній роботі нехтуємо). Для визначення втрат тиску в трубопроводах необхідно визначити режим протікання рідини за числом Рейнольдса ( Re )
де Q max - максимальні витрати робочої рідини через трубопровід, (л/хв); d тр - діаметр трубопроводу, (мм ); - в’язкість робочої рідини, ( 25 мм2 /с). Якщо Re <2300 - режим протікання рідини ламінарний, якщо Re>2300 - турбулентний. Re=212000 8,6 425 =1823 Отже режим протікання ламінарний тому рахуємо за формулою
Де L довжина трубопроводу і дорівнює 3 м =1,56 МПа Втрати тиску в гідроапаратах вказуються у його технічній характеристиці, або визначаються Р вт.ап =0,03Р=1,560,03=0,046 Мпа Тоді P=6,3+1,56+0,046=8,97 МПа Будуємо витратну характеристику / 13 Визначення ККД гідроприводу ККД є показником ефективності роботи гідроприводу, характеризує степінь його оптимальності, і визначається за виразом який визначає відношення суми добутку витрат, тиску робочої рідини та тривалості всіх прямих та зворотних ходів всіх гідро Q н p н t циклу двигунів на протязі циклу до аналогічного добутку параметрів гідронасоса, який працює на протязі всієї тривалості циклу (t циклу ). . Qдв – витрати гідро двигуна Pдв- тиск робочої рідини Tдв – тривалість усіх тактів Qн – витрати рідини гідронасосу Рн – тиск на виходи гідронасосу Tциклу –тривалість циклу ?= 3,466,30,75+7,766,30,75+4,126,30,75+66,30,75 7,173 =0,69=69% 14 Вибір гідроакумулятора Гідроакумулятор встановлюється в гідросистему у випадках коли необхідно: - забезпечити швидке переміщення або обертання вихідної ланки гідродвигуна під час холостих ходів, тобто, створити на певний заданий час витрати робочої рідини більші ніж продуктивність гідронасоса; - забезпечити компенсацію втрат робочої рідини через ущільнення при вимкненому або відлученому гідронасосі від гідродвигуна, для збереження у ньому необхідної величини тиску; - здійснити погашення гідравлічних ударів та коливань тиску, які виникають при зупинках, переключеннях та змінах навантаження ; - виконати функцію реле часу (у поєднанні з дроселем). Вибір гідроакумулятора здійснюється за корисним об'ємом який визначається з витратною характеристики . Номінальний об'єм гідроакумулятора повинен перевищувати рівні між собою об'єми зарядки та розрядки у продовж усього циклу. При зарядці акумулятора Q a =Q н -Q дв де Q a - витрати гідроакумулятора, Q н - продуктивність гідронасоса, Qдв - витрати гідродвигуна. Зарядка акумулятора може відбуватись при умові Qн>Qдв , у протилежному випадку буде відбуватись його розрядка. При розрядці акумулятора Q a +Q н =Q дв , при умові Q н <Q дв . При встановленому у гідропривод акумуляторі продуктивність гідронасоса вибирається з витратної характеристики, з умови V роз = V зар де V роз - об'єм робочої рідини, який подається з гідроакумулятора у гідросистему при розрядці; Vроз=(Qi ti -Qн ti ) Vроз=23,2 л Vзар= 23,2л Qном=4,12 л/хв 15 Вибір гідронасоса Вибираємо гідронасос з такими параметрами Г12-33М Робочий об’єм, см3 32 Номінальна продуктивність, л/хв. 27,9 Номінальний тиск, МПа 6,3 Потужність, кВт 3,7 К.К.Д. 0,9
Література В.К. Свешников “Станочние гидроприводи” Методичні вказівки до виконання курсової роботи З дисципліни “Гідропневмоавтоматика” МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" ПРОЕКТУВАННЯ ГІДРОПРИВОДУ АВТОМАТИЗОВАНОГО ОБЛАДНАННЯ Варіант 10.1 Виконав: Ст. гр. КГТ-31 Мазурик Я. М. Прийняв: Гаврильченко О.В. Львів 2013