Курсовая работа: Разлiк аб'емнага гiдрапрывода и аналiз яго работы
Курсовая работа: Разлiк аб'емнага гiдрапрывода и аналiз яго работы
БЕЛАРУСКI ДЗЯРЖАўНЫ ТЭХНАЛАГIЧНЫ ўНIВЕРСIТЭТ
Кафедра энергазберажэння, гiдраўлiкi i цеплатэхнiкi
ТЛУМАЧАЛЬНАЯ ЗАПIСКА
ДА КУРСАВОЙ РАБОТЫ
па курсу: "Гiдраўлiка i аб'емны гiдрапрывод"
раздзел: "Аб'емны гiдрапрывод"
тэма: "Разлiк аб'емнага гiдрапрывода и аналiз яго работы"
Распрацаваў: студэнт 3 курса
факультэта ВСiП
спецыяльнасцi ПАiСАI
Катовіч В.С.
Праверыў: Санковiч Я. С.
Мiнск 2003
Змест
Рэферат
Уводзiны
1. Разлiк гiдрацылiндраў
1.1 Разлiк асноўных параметраў ГЦ
1.2 Разлiк ГЦ на трываласць
1.3 Ушчыльненне поршня i штока
1.4 Вызначэнне агульнага ККДз ГЦ
2. Выбар рабочай вадкасцi
3. Падбор гiдраўлiчнай апаратуры
4. Вызначэнне страт вадкасцi
5. Разлiк трубаправодаў гiдрапрывода
5.1 Вызначэнне дыяметра труб
5.2 Разлiк страт цiску ў трубаправодах
6. Вызначэнне цiску помпы i яе папярэднi выбар
7. Рэгуляванне скорасцi руху выхаднога звяна гiдрапрывода
8. Характарыстыкi гiдрапрывода i iх аналiз
8.1 Характарыстыкi помпы i гiдрасiстэмы
8.2 Рэгулятар скорасці (дросель) на напорнай цi зліўной лініі
9. Целавы разлiк гiдрапрывода
10. Разлiк металаемiстасцi
Спiс лiтаратурных крынiц
Дадатак 1
Схема ўшчыльненняў поршня і штока
Схема маслянага бака
Прынцыповая схема гідрапрывода
Графічныя характарыстыкі гідрапрывода
Гідрацыліндр
Фільтр
Рэферат
Курсавая работа на тэму "Разлiк аб'емнага гiдраўлiчнага прывода" складаецца з 43 лiстоў машынапiснага тэксту, якая змяшчае 38 листоў разлiкова-паясняльнай запiскi, 1 лiст разлiка на ЭВМ, 5 лiстоў графiчнага матэрыялу: схема ўшчыльнення поршня i штока, схема масленага бака, прынцыповая схема гiдрапрывода, графiчная характарыстыка гiдрапрывода, помпа, размеркавальнае устройства.
ГIДРАЦЫЛIНДР, ПОРШЭНЬ, ШТОК, ККДз, ВАДКАСЦЬ, ГIДРАўЛIЧНАЯ апаратура, ТРУБАПРАВОД, ПОМПА, СКОРАСЦЬ, ХАРАКТАРЫСТЫКА ПОМПЫ, ДРОСЕЛЬ, ПЛОШЧА, ЭНЕРГIЯ, МЕТАЛАЕМIСТАСЦЬ.
Курсавая работа на тэму "Разлiк аб'емнага гiдраўлiчнага прывода" змяшчае разлiк асноўных параметраў гiдрацылiндраў. У якiм па зададзеным карысным намаганнi задаюцца суадносiнамi дыяметраў поршня i штока, знаходзяць плошчу,таўшчыню сценак i накрывак, вядуць разлiк гiдрацылiндраў на трываласць. Знаходзяць сiлы трэння пры ўшчыльненнi гумавымi кольцамi i шаўронавымi манжэтамi. Вызначаюць агульнае ККДз гiдрацiлiндра.
Праводзяць выбар рабочай вадкасцi i падбор гiдраўлiчнай апаратуры. Для таго, каб забяспечыць рух выхаднога звяна гiдрарухавiка з зададзенай скорасцю неабходна вызначыць падачу помпы з улiкам усiх страт рабочай вадкасцi пры яе руху ад помпы да гiдрарухавiка.
Пры разлiку трубапровадаў гiдрапрывода вызначаюць дыяметр труб, скорасць руху вадкасцi, таўшчыню сценак труб. Страты цiску у трубапровадах складаюцца са страт на пераадолення гiдраўлiчных супрацiўленняу па даўжынi i на пераадолення страт у мясцовых супрацiўленнях. Характэрыстыкi гiдрапрывода i iх аналiз выкарыстоўваюцца на лiсце бумагi А4. Для вызначэння плошчы паверхнi цеплаабмену масленага бака неабходна вызначыць яго памеры i праверыць яго на перагрэў.
Уводзнiы
Гiдраўлiчныя прыводы вельмi шырока выкарыстоўваюцца для ажыцяўлення руху рабочых органа разнастайных машын (будаўнiчых, дарожных, падЧёмна-транспартных, сельска-гаспадарчых,лясных i iншых), у станкабудаваннi, авiяцыя, кавальска-прэсавым i iншым механiчным абсталяваннi.
Шырокае яго распаўсюджанне вызначаецца значнымi перавагамi пры параўнаннi з iншымi прыводамi: магчымасць атрымлiваць вялiкiя сiлы i круцячыя моманты пры адносна малых памерах гiдрарухавiка; плаўнасць перамяшчэння i бесступенчатае рэгуляванне скорасцi ў вялiкiм дыяпазоне скарасцей; малая iнерцыйнасць; прастата ажыццяўлення прамалiнейных зваротна-паступальных рухаў i аўтаматычнага кiравання рабочымi органамi; простая засцярога ад перагрузак i высокая эксплуатацыйная надзейнасць.
Высокiя кампановачныя ўласцiвасцi гiдраўлiчных сiстэм, якiя заснаваны на канструкцыйнай незалежнасцi знаходжання асобных агрэгатаў, дазваляюць ствараць машыны, якiя маюць высокую прадукцыйнасць, надзейнасць i малую матэрыялаёмiстасць.
АбЧёмны гiдрапрывод складаецца асноўным з помпы абЧёмнага дзеяння, выканаўчага гiдрарухавiка, агрэгатаў размеркавання вадкасцi i кiравання, засцярогi сiстэмы ад перагрузак, ачысткi вадкасцi, трубаправодаў. Некаторыя сiстэмы ўключаюць дапаможныя гiдраагрэгаты: зваротныя клапаны, гiдраўлiчныя замкi, дзялiльнiкi патоку i iншыя.
Асновай помпавага абЧёмнага гiдрапрывода зЧяўляецца помпа абЧёмнага дзеяння, якая стварае энергiю цiску рабочай вадкасцi.
Гэта энергiя пераўтвараецца ў механiчную работу з дапамогi абЧёмнага гiдрарухавiка, часцей за ўс гiдрацылiндра. На практыцы ў гiдрапрыводах прымяняюцца пераважна шасцярончатыя цi пласцiнчатыя помпы.
У якасцi сiлавога выканаўчага гiдраагрэгата (гiдрарухавiка ) прымяняюць поршневыя гiдрацылiндры з аднабаковым, двухбаковымi штокамi цi з дыферэнцыяльным поршнем.
Для кiравання выканаўчымi гiдрарухавiкамi прымяняюць кранавыя цi залатнiковыя размеркавальнiкi. Кiраванне iмi можа быць ручным, электрамагнiтным, гiдраўлiчным цi электрагiдраўлiчным. Спосаб кiравання залежыць ад велiчынi цiску ў гiдраўлiчнай сiстэме, а таксама тыпу кiравання – непасрэднага цi дыстанцыйнага. Калi ў прыводзе некалькi гiдрацылiндраў i патрэбна забяспечыць iх паслядоўную работу, тады прымяняюць напорныя залатнiкi, адзiн з якiх настройваецца на меншы цiск, а другi – на большы (у адпаведнасцi з разлiкам). Калi патрэбна забяспечыць сiнхронную работу гiдрацылiндраў, тады прымяняюць механiчныя сiнхранiзатары, абЧёмныя цi дросельныя дзельнiкi патоку.
Пры неабходнасцi рэгулявання скорасцi руху выканаўчых механiзмаў (штокаў гiдрацылiндраў) у схему гiдрапрывода ўключаюць дроселi цi рэгулятары патоку.
Для прадухiлення ад высокiх цiскаў, якiя могуць узнiкнуць у гiдрасiстэме, неабходна ўключыць засцерагальны клапан, якi часцей за ўсё ставяць на лiнii помпа-размеркавальнiк, у бакавым адгалiнаваннi трубаправода. Калi патрэбна панiзiць цiск на якiм-небудзь участку сiстэмы (у тым выпадку, калi ад адной помпы працуюць два гiдрацылiндры пры розных цiсках) прымяняюць рэдукцыйныя клапаны.
Вельмi часта гiдрасiстэме неабходна прадугледзець i рад дапаможных гiдраагрэгатаў, якiя маюць спецыяльнае прызначэнне: узгадняючыя клапаны – для забяспячэння адначасовай работы паралельна ўключаных гiдрацылiндраў; падтрымлiваючыя клапаны для стварэння супрацьцiску пры зваротным ходзе штока гiдрацылiндра; зваротныя клапаны – для кiравання патокам i пропуску вадкасцi толькi ў адным напрамку; манометры – для кантролю за цiскам ў гiдрасiстэме i г.д.
Для ачысткi масел, якiя прымяняюць у гiдрапрыводах, ад механiчных прымесей у гiдрасiстэме неабходна прадугледзець устаноўку фiльтраў (фiльтр грубай ачысткi – на смоктвальнай лiнii помпы, фiльтр тонкай ачысткi – на нагнятальнай лiнii помпы цi залiўной лiнii гiдрасiстэмы), а для iх захоўвання – маслены бак.
Для злучэння трубаправодаў гiдрапрывода з усiм абсталяваннем прымяняюць металiчныя трубаправоды цi рукавы (шлангi) высокага цiску.
Пры праектаваннi абЧёмнага гiдрапрывода неабходна прымяняць серыйную гiдраапаратуру i другое абсталяванне, якое выпускаецца нашай прамысловасцю.
У адпаведнасцi з заданнем i схемай гiдрапрывода студэнт павiнен самастойна вырашыць наступныя задачы: вызначыць асноўныя памеры гiдрацылiндра, падабраць яго цi запраектаваць; выбраць рабочую вадкасць для гiдрапрывода; падабраць усю гiдраўлiчную апаратуру, якая прыведзена на схеме для праектавання; разлiчыць гiдраправодную сiстэму гiдрапрывода, страты цiску ў ёй i зрабiць папярэднi падбор помпы; даць аналiз iснуючых спосабаў рэгулявання спосабу рэгулявання скорасцi руху выхаднога звяна гiдрацылiндра; скласцi прынцыповую гiдраўлiчную схему гiдрапрывода ў адпаведнасцi з абазначэннем гiдраўлiчнай апаратуры згодна з ЕСКД; разлiчыць i пабудаваць рэгулiровачную характарыстыку гiдрапрывода i зрабiць канчатковы выбар помпы; разлiчыць цеплавы рэжым работы гiдрапрывода i вызначыць матэрыялаёмiстасць.
1. РАЗЛIК ГIДРАЦЫЛIНДРАЎ (ГЦ)
Гiдраўлiчныя рухавiкi прызначаны для пераўтварэння энергii цiску патоку рабочай вадкасцi механiчную энергiю руху выхаднога звяна (штока гiдрацылiндра).
1.1 Разлiк асноўных параметраў ГЦ
Асноўнымi параметрамi гiдрацылiндраў з’яўляюцца ўнутраны дыяметр цылiндра (дыяметр поршня) D, дыяметр штока d, рабочы цiск, ход поршня L.
Дыяметр поршня вызначаюць па формуле:
P = p*s,
дзе P - зададзенае карыснае намаганне, Н; p - папярэдне прыняты цiск у ГЦ, Па; s - эфектыўная (рабочая) плошча поршня пры рабочым ходзе (калi пераадольваецца зададзенае намаганне), м2.
Папярэднi цiск прымаецца з рада намiнальных цiскаў па ДАСТ 12445-80. Пры выбары цiску лiчваюць велiчыню пераадольваемага намагання. Мы прымаем p1 = 4 МПа, p2 = 6.3 МПа, таму што P1 = 8 кН, P2 = 15 кН
Велiчыня эфектыўнай плошчы s залежыць ад канструкцыi ГЦ i вызначаецца па адпаведнай формуле:
s = pd2/4;
(т.ш. у нашым выпадку ГЦ з аднабаковымi штокамi).
Спачатку вылiчваем плошчу s , а потым знаходзiм значэннi D i d . Для разлiку дыяметра зададзiм адносiны ў залежнасцi ад цiску: пры p > 5 МПа d/D = 0,75;
S1 = P1/p1 = 8000/4000000 = 0.002 м2 .
D12 = (4*S1)/p .
D1 = 0.050475 м .
d1 = D1*0.75 = 0.037857 м;
S2 = P2/p2 = 15000/6300000 = 0.00238 м2
D22 = (4*S2)/p .
D2 = 0.055073 м
d2 = D2*0.75 = 0.041305 м
Знойдзеныя дыяметры акругляюць да блiжайшага стандартнага па ДАСТ 12447-80 (таб. 1.1).
D1 = D2 = 65 мм; d1 =40мм, d2 = 45 мм;
З умовы захавання падоўжнай устойлiвасцi штока суадносiны памiж ходам поршня L i яго дыяметрам D не павiнны быць болей за 10, г.зн. (L/D) <= 10. У нашым выпадку L/D = 0.4/0.065 = 6,15
З улiкам прынятых стандартных дыяметраў пералiчваем сапраўдны рабочы цiск p:
S1 = S2 = (3.14*0.0652 )/4 = 0.003317; p1 = 8000/0.003317 = 2.4121 MПа;
p2 = 15000/0.003317 = 4.52267 MПа;
1.2 Разлiк ГЦ на трываласць
Разлiкамi на трываласць вызначаюць таўшчыню сценак ГЦ, таўшчыню накрывак (галовак) ГЦ, дыяметр шпiлек цi балтоў для мацавання накрывак.
У залежнасцi ад суадносiн памiж вонкавым дыяметрам Dв i ўнутраным D цылiндры дзеляцца на таўстасценные i танкасценныя. Калi (Dв/D) <= 1.2, ён адносiцца да танкасценных, калi (Dв/D) > 1,2 - да таўстасценных (тут Dв = D + 2*d, дзе d - таўшчыня сценкi ГЦ).
Таўшчыня сценкi d танкасценнага ГЦ вызначаюць па формуле:
d = pу*D/(2.3*[d] - pу) ,
цi па спрошчанай формуле
d = pу*D/(2*[s]),
дзе pу - умоўны цiск, роўны 1,2*p; [s] - дапушчальнае напружанне расцягвання.
Значэнне [s] прымаюцца ў залежнасцi ад матэрыялу ГЦ (таб.1.2). Для шэрага чугуна [s] = 25 МПа.
pу1 = 1.2*p1 = 1.2*2.4121 = 2.895 МПа;
pу2 = 1.2*p2 = 1.2*4.52267 = 5.427 МПа;
d1= py1*D1/(2*[s]) = 2.895*0.065/(2*25)=0.003763 м = 3.763 мм;
d2= py2*D2/(2*[s]) = 5.427*0.065/(2*25)=0.007055 м = 7.055 мм;
Да вызначаннай таўшчынi сценкi ГЦ неабходна дабавiць прыпуск у 0.5 мм, якi неабходны на апрацоўку ўнутранай паверхнi цылiндра.
d1 = 3.763+0,5=4.263 мм d2 = 7.055+0.5=7.555 мм
Dв1 = D1+ 2*d1 = 65+2*4.263 = 73.526 мм;
Dв2 = D2+ 2*d2 = 65+2*7.555 = 80.11 мм;
Dв1/D1 = 1,131<= 1.2 - цылiндр танкасценны.
Dв2/D2 = 1.233 >= 1.2 - цылiндр таўстасценны.
Зробiм пералiк таўшчынi сценкi ГЦ №2
d2 = 8.022+0.5=8.522
Dв2 = D2+ 2*d2 = 65+2*8.522 = 82.04 мм;
Dв2/D2 = 1.262 >= 1.2 - цылiндр таўстасценны.
Накрыўкi ГЦ звычайна бываюць плоскiмi цi сферычнымi. Плоскую накрыўку разлiчваюць як плоскую круглую пласцiну, замацаваную па контуры i нагружаную раўнамерна размеркаванай нагрузкай. Таўшчыня такой накрыўкi вызначаецца па формуле:
Таўшчыня накрыўкi павiна быць не менш за двайную таўшчыню сценкi цылiндра. У нашага ГЦ накрыўка плоская.
Пры замацаваннi накрывак цылiндраў балтамi цi шпiлькамi дыяметр апошнiх вызначаецца з умовы iх трываласцi на разрыў. Для ГЦ штурхаючага дзеяння :
дзе 1,2 - каэфiцыент, якi ўлiчвае нераўнамернасць папярэдняй зацяжкi балтоў цi шпiлек; n - колькасць балтоў цi шпiлек; [sр] - дапушчальнае напружанне разрыву (для сталi [sр] = 15МПа).
1.3 Ушчыльненне поршня i штока
Для прадухiлення перацечак (а таксама страт) рабочай вадкасцi, якая знаходзiцца ў ГЦ пад цiскам, праз зазоры ў стыку двух нерухомых цi рухомых цвёрдых паверхняў (штока, поршня, гiльзы цылiндра, накiравальнай для штока) неабходна прадугледзiць ушчыльненнi. Эканамiчнасць i надзейнасць работы гiдрапрывода залежыць ад абгрунтаванага выбару тыпу i матэрыялу ўшчыльняльных устройств.
Ушчыльненне штока можа быць зроблена пры дапамозе гумавых кальцаў. Такое ушчыльненне з’яўляецца даволi простым, кампактным i дастаткова надзейным. Матэрыялам для кольца з'яўляецца масластойкая гума, форма папярочнага сячэння кальца часцей за ўс круглая цi прамавугольная. Кольцы з прамавугольным сячэннем прымяняюцца радзей, чым кольцы з круглым сячэннем, таму што першыя больш падвержаны скручванню зазор i ў большай ступенi разбураюць плёнку з рабочай вадкасцi памiж дэталямi, якiя памiж сабой злучаюцца. Таму гумавыя кольцы круглага сячэння часцей за ўс прымяняюць пры ўшчыльненнi вузлоў з прамалiнейным рухам (поршня, штока гiдрацылiндра).
Выбар кольца вядуць па дыяметрах поршня. З дадатка 6 прымаем d1 = 5.8 мм; d2 = 5.8 мм.
З графiка вызначаем шырыню кантактнай паверхнi кальца для поршня. Пры цвёрдасцi гумы па Шору 90 адзiнак знаходзiм:
b1 = 0,48*d1 =0,48*5,8 = 2.784 мм,
b2 = 0,5*d2 =0,5*5,8 = 2.958 мм.
Сiлу трэння пры ўшчыльненнi гумавымi кольцамi вызначаюць па формуле:
Pтр1 = f*pс1*p*d1*b1,
дзе f - каэфiцыент трэння (пры цвёрдасцi гумы по Шору 90 адзiнак f = 0,018), pc - сапраўдны цiск у ГЦ, D - дыяметр поршня, b - шырыня кантактнай паверхнi.
Pтр1 = 0,018*2412091*3,14*0,065*0,002784 = 24.671 Н
Pтр2 = 0,018*4522670*3,14*0,065*0,002958 = 49.1483 Н
Для павелiчэння надзейнасцi работы гумавых кольцаў неабходна прадугледзiць засцерагальныя кольцы з фтарапласту, якiя прадухiляюць выцiсканне гумавага кальца ў зазор.
Ушчыленне поршня зроблена з дапамогай манжэт шаўронавага профiлю. Ушчыленне складаецца з апорнага кальца, нацiскнога кальца i пакета манжэт. Герметычнасць забяспечваецца дэфармацыяй манжэт пры мантажы i цiскам рабочай вадкасцi. Матэрыял манжэт – спецыяльная бавоўнапапяровая тканiна, з двух бако прагумаваная графiтавай гумавай сумессю, капрон, фтарапласт.
Сiла трэння пры шчыленнi з дапамогай шаўронавых манжэт вызначаецца па формуле:
,
дзе D – дыяметр штока; b – шырыня ўшчыльнення; k – удзельная сiла трэння роўная 0,22 МПа.
Колькасць шаўронавых манжэт i iх памеры прымаюць у залежнасцi ад цiску i дыяметра шчыльнення.
Возьмем для абодзвух штокаў колькасць манжэт роўную чатыром. Тады
b1=b2=6*4=24 мм.
1.4 Вызначэнне агульнага ККДз ГЦ
Агульны ККДз гiдрацылiндра вызначаецца па формуле:
hц =hа*hг*hм
дзе hа – аб’ ёмны ККДз, велiчыня якога залежыць ад тыпу ўшчыльнення поршня (пры ўшчыльненнi гумавымi кольцамi hа = 0,99), hг - гiдраўлiчны ККДз, прымаемы роўным 1 (таму што скорасцi руху вадкасцi ў гiдрацылiндрах вельмi малыя), hм - механiчны ККДз, якi ўлiчвае страты намагання на пераадоленне сiл трэння поршня i штока.
