регистрация / вход

Проектирование гидросхемы приводов машины для сварки трением

Способы проектирования гидросхемы приводов, которая предназначена для автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов гидроавтоматики. Подбор гидроцилиндров, выбор насосной станции. Расчет потерь.

Техническое задание

Наименование, область применения и назначение изделия

Проектирование гидросхемы приводов машины для сварки трением.

Гидросхему приводов целесообразно использовать в автомобилестроение и инструментальном производстве.

Гидросхема приводов предназначена для автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов гидроавтоматики.

Цели и задачи разработки

Проектирование гидросхемы приводов машины с целью автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов гидроавтоматики.

Источники разработки

Разработка ведется на основании изучения состава современного промышленного оборудования, прогнозирования потребности в оборудовании данного класса у предприятий и частных фирм.

Технические требования

Состав машины и требования к конструктивному исполнению

Гидросхема должна содержать следующие узлы:

- привод сжатия заготовки;

- привод тормоза;

- привод захватов;

- гидростанция.

Требования к надежности и технике безопасности.

В наиболее ответственных местах должны быть предусмотрены предохранительные устройства от перегрузок.

Электроаппаратура и электродвигатели должны быть защищены от попаданий влаги по категории « Правил устройства электроустановок (ПУЭ)», утвержденных Госэнергонадзором.

Конструкции проектируемых узлов и систем должна исключать их поломку при нештатных ситуациях.

Требования к технологичности производства и эксплуатации.

Конструкция узлов и систем гидросхемы должна быть технологичной при изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Составные части узлов и систем гидросхемы должны быть доступны для технологического обслуживания и ремонта.

Требования к метрологическому обеспечению.

Все используемые измерительные устройства и датчики должны быть отградуированы, и пройти соответствующую аттестацию.

Требования к уровню унификации и стандартизации.

При проектировании гидросхемы приводов необходимо стремиться к максимальной унификации и стандартизации проектируемых узлов и систем, деталей и покупных изделий , а также использовать как можно больше стандартных крепежных деталей и т.п.

Эстетические и эргономические требования.

Конструкция проектируемых узлов и систем гидросхемы приводов и их внешний вид должны соответствовать современным требованиям технической эстетики.

Установка органов управления и усилия, прикладываемые к ним человеком, должны соответствовать эргономическим требованиям.

Специфические требования.

По основным техническим характеристикам и технико-экономическим показателям проектируемые узлы и системы гидросхемы приводов должны иметь преимущества перед подобными образцами данного класса оборудования и находиться на уровне современных зарубежных образцов.

Требования к основным частям установки, сырью и эксплуатационным материалам.

Выбор дефицитных комплектующих изделий материалов и дорогостоящих видов термообработки должен иметь убедительную обоснованность.

Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту приводов.

Все составляющие гидросхемы приводов должны быть рассчитаны для работы в закрытых помещениях при температуре -20…+80 С.

Питание насосной станции должно осуществляться от сети переменного тока напряжением 220В с частотой 50Гц.

Приводы машины периодически должен обслуживать один человек.

Система обслуживания должна включать:

- ежедневное обслуживание;

- еженедельное обслуживание;

-техническое обслуживание после 1000 часов работы;

-техническое обслуживание после 2000 часов работы.

Требование к маркировке и установке.

На видных местах приводов должны быть прикреплены таблички, изготовленные по ГОСТ 12969-67, на которых должны быть указаны:

-наименование привода или его составной части;

-год выпуска.

Маркировка должна быть выполнена краской и трафаретом, либо выгравирована.

Перед упаковкой неокрашенные поверхности должны быть законсервированы.

Требования к транспортированию и хранению.

Упакованные изделия транспортируются в открытых транспортных средствах всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов на транспорте данного вида.

Условия транспортирования и хранения должны быть соблюдены в соответствии с ГОСТ 15150-69.

Экономические требования.

Срок окупаемости затрат на разработку и освоение производства- не более 3-х лет.

гидроцилиндр насосная привод сварка


Содержание

Введение

Исходные данные

1. Подбор гидроцилиндров

2. Выбор насосной станции

3. Подбор регулирующей аппаратуры

4. Расчет трубопровода

5. Расчет потерь

6. Расчет потерь в приводе сжатия заготовки

7. Расчет регулировочной и механической характеристик

8. Принцип работы гидроцилиндра

Заключение

Список литературы


Введение

Применение гидроприводов позволяет упростить кинематику машин, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень автоматизации.

Широкое использование гидроприводов определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости, возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразователей, а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование в станкостроение. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости.

При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно знать хорошо унифицированные узлы станочного гидропривода, централизованно изготовляемые специализированными заводами, а также типовые узлы специального назначения.


Исходные данные:

Привод сжатия заготовки:

= 5 см/с

Привод тормоза:; ; .

Привод захватов заготовки:

;;

Последовательность работы:3-1-2-3-1-2

Длина магистрали: 4,5м


1. Подбор гидроцилиндров

Привод сжатия заготовки

.

1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F [3, с.381]:

(1)

где Pmax – максимальное усилие, Pmax =63000 Н;

р – давление в системе МПа; выбирается из ряда стандартных значений( 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32;40;50;63).

Принимаем рабочее давление:

2. Расчетный диаметр поршня гидроцилиндра [3, с.384]:

(2)

где F – площадь гидроцилиндра, мм2 ;

p - постоянная, p=3,14.

Выбираем гидроцилиндр: 1- 50х200 по ОСТ2 Г21-1-73 [2, с.48]:

Позиция в гидросхеме -(1)

3. Действительная площадь гидроцилиндра [3, с.381]:


(3)

где D- диаметр поршня, мм;

p - постоянная, p=3,14.

4. Рассчитаем расход Q [2, с.382]:

(4)

где -действительная площадь гидроцилиндра,;

-скорость движения гидроцилиндра, .

Привод тормоза.

1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F по формуле (1):

Принимаем рабочее давление:

2. Расчетный диаметр поршня гидроцилиндра по формуле (2):

Выбираем гидроцилиндр: 1- 30х150 по ОСТ2 Г21-1-73 [2, с.48]:

Позиция в гидросхеме -(2)

3. Действительная площадь гидроцилиндра по формуле (3):

4. Рассчитаем расход Q по формуле (4):

Привод захватов.

1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F по формуле(1):

Принимаем рабочее давление:

2. Расчетный диаметр поршня гидроцилиндра по формуле (2):

Выбираем гидроцилиндр: 1-70х3600 по ОСТ2 Г21-1-73 [2, с.48]:

Позиция в гидросхеме -(3)

3. Действительная площадь гидроцилиндра по формуле (3):

4. Рассчитаем расход Q по формуле (4):


2. Выбор насосной станции

Выбираем насосную станцию типа 3АМЛ 48-84-УХЛ 4Г49-33 [3, с.38]:

3 А М Л Г48-8 4 УХЛ 12Г12-23АМ 4А112МВ6 4Г49-33

3 – исполнение по высоте гидрошкафа;

А – с теплообменником и терморегулятором (исполнение по способу охлаждения);

М – один агрегат за щитом (исполнение по количеству и расположению насосных агрегатов);

Л – левое, расположение насосного агрегата;

Г48-8 – обозначение насосной установки;

4 – исполнение по вместимости бака (160л.);

УХЛ – климатическое исполнение по ГОСТ15150-69;

12Г12-23АМ – тип комплектующего насоса;

4А112МВ6– тип электродвигателя;

4Г49-33 – номер насосного агрегата.

3. Подбор регулирующей аппаратуры

1. Дроссель (гидроклапан давления) ДР-12 [2, с.160]: Позиция в гидросхеме - (8)

Диаметр условного прохода 16 мм.

Расход масла-

Внутренние утечки Масса 3,5 кг.

2. Дроссель с обратным клапаном (регулятор потока) КВМК 16 G 1.1 [2, с.160]:

Позиция в гидросхеме -(4)

Диаметр условного прохода16 мм.

Расход масла-

Потеря давления в клапане-0,1 МПа. Масса 1,1 кг.

3. Обратный клапан по ГОСТ 21464-76 [2, с.112]:

Позиция в гидросхеме -(9)

Диаметр условного прохода 10 мм.

Расход масла-

Утечки масла при номинальном давлении- 0,08 л/мин. Масса- 1,46 мин.

4. Редукционный клапан 20-32-1к-УХЛ 4 [2, с.131]:

Позиция в гидросхеме -(6)

Диаметр условного прохода 20 мм.

Исполнение по номинальному давлению 32 МПа.

Расход масла Q=40 л/мин.

Исполнение по присоединению - резьбовое с конической резьбой (1к).

Климатическое исполнение УХЛ, категория размещения 4.

Потеря давления Масса 4,6 кг.

5. Двухпозиционный гидрораспределитель [2, с.88]

ВЕ 16-573-30/ОФ В220-50 Н.Д

Позиция в гидросхеме -(5)

В - гидрораспределитель золотниковый;

Е - электромагнитное управление;

16- условный диаметр прохода;

573- вид исполнения;

30/- номер конструкции;

ОФ - без пружинного возврата с фиксатором;

В220-50- переменный ток с напряжением 220 В и с частотой 50 Гц;

Н- электромагнит с управлением от кнопки;

Д- подвод кабеля сверху к электромагниту.

Расход масла Время срабатывания- 0,02-0,06 с.

Номинальное давление 32 МПА. Потери давления 0,55 МПа.

6. Трехпозиционный гидрораспределитель[2, с.88]

ВЕ 16 -44А-31/ОФ В220-50 Н.Д

Позиция в гидросхеме -(7)

В - гидрораспределитель золотниковый;

Е - электромагнитное управление;

16- условный диаметр прохода;

44А - вид исполнения по гидросхеме;

31/- номер конструкции;

ОФ - без пружинного возврата с фиксатором;

В220-50- переменный ток с напряжением 220 В и с частотой 50 Гц;

Н- электромагнит с управлением от кнопки;

Д- подвод кабеля сверху к электромагниту.

Потери давления 0,55 МПа.

Номинальное давление 32 МПА

4. Расчет трубопровода

Принимаем материал труб. Ст. 20.

Определение внутреннего диаметра трубопровода

Внутренний диаметр трубопровода [3, с.391]:

(5)

- регламентированная скорость для напорных магистралей при р=63 МПа и - при р=10 МПа ;

Q- расход жидкости, .

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

- регламентированная скорость для сливных магистралей, р=2,5МПа;

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

Определение минимальной толщины стенок трубы для напорной и сливной магистралей [3, с.391]:

, (6)

где ;

р- давление в системе, МПа; d- внутренний диаметр трубопровода, мм.

Для напорной магистрали

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

Для сливной магистрали

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

Определение наружного диаметра трубы.

(7)

где d-внутренний диаметр трубопровода, мм;

-толщина стенок трубы, мм.

Для напорной магистрали

Для сливной магистрали

Выбираем трубу по ГОСТ 8734-75 [3,с.307351] бесшовная холоднодеформированная прецизионная:

Для напорной магистрали

10 1- для привода сжатия заготовки;

9 1- для привода тормоза;

9 1- для привода захватов.

Для сливной магистрали

14 1- для привода сжатия заготовки;

12 1- для привода тормоза;

14 1- для привода захватов.

Выбор масла.


Масло минеральное И-30А [3, с.11]:

Определение числа Рейнальдса [3, с.389]:

, (8)

где Q- расход жидкости, ;

d-внутренний диаметр трубопровода, мм;

- вязкость жидкости, .

если число Рейнальдса >2300 – поток турбулентный, если < 2300 ламинарный.

Для напорной магистрали

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

Для сливной магистрали

- для привода сжатия заготовки;

- для привода тормоза;

- для привода захватов.

Во всех ветвях магистрали поток имеет ламинарный режим течения жидкости.

5. Расчёт потерь

Так как для всех трубопроводов режим течения ламинарный то потери в трубопроводах считаются по формуле [3, с.389]::


(9)

где - вязкость жидкости, ;

L- длина трубопровода, м;

Q- расход жидкости, ;

d-внутренний диаметр трубопровода, мм.


Первый контур- привод сжатия заготовки:

Второй контур- привод тормоза:

Третий контур-привод захватов:

6. Расчет потерь в приводе сжатия заготовки

Определимпотери в приводе сжатия заготовки:

=32 МПа - давление в приводе сжатия заготовки;

(10)

(11)

(12)

где = 0,055 МПа - потери в двухпозиционном гидрораспределителе

= 0,055 МПа – потери в трехпозиционном гидрораспределителе

= 0,106 МПа – потери в напорной магистрали привода сжатия заготовки.

= 0,021 МПа – потери в сливной магистрали привода сжатия заготовки.

– суммарные потери в напорной магистрали привода сжатия заготовки.

– суммарные потери в сливной магистрали привода сжатия заготовки.

=0,055+0,055+0,106=0,216 МПа

=0,055+0,055+0,021=0,131 МПа

=32-0,216=31,784 МПа


7. Расчет регулировочной и механической характеристик

Механическая характеристика [1, с.392]:


(13)

где- площадь дросселя, ;

p - постоянная, p=3,14;

D- диаметр поршня, м ; d-диаметр штока, м;

p-плотность жидкости, ;

- потери в приводе сжатия заготовки, МПа;

-нагрузка гидроцилиндра, кг;

-потери в сливном трубопроводе, МПа.

, (14)



где -условный диаметр прохода дросселя, м.


Рисунок 2 Изменение скорости движения штока гидроцилиндра от площади дросселя


Регулировочная характеристика по формуле (13):

F, H V,
0 0,103
10000 0,094
40000 0,06

F, H V,
0 0,0512
10000 0,047
40000 0,03
F, H V,
0 0,1279
10000 0,116
40000 0,078

Рисунок 3 Изменение скорости от усилия на штоке гидроцилиндра


8. Принцип работы гидроцилиндра [2, с.48]

Гидроцилиндр с односторонним штоком по ОСТ2 Г21-1-73 состоит из следующих деталей: гильзы 6, крышек 1 и 9, поршня 4, штока 10, разрезной гайки 2, тормозных втулок 3 и 5, фланцев 7, полуколец 8, втулки 11, передней опоры 12, крышки 14, дросселей 15, обратных клапанов 16 и винтов 17. Уплотнение поршня по диаметру D обеспечивается с помощью чугунных поршневых колец, а уплотнение штока по диаметру d- с помощью шевронных уплотнений 13, натяг которых регулируется путем изменения толщины пакета прокладок между крышками 4 и 9. Масло в цилиндр подводится через отверстия ; для выпуска воздуха в крышках 1 и 9 предусмотрены отверстия, заглушаемые пробками. В исполнениях с торможением втулки 3 и 5 в конце хода входят в соответствующие расточки крышек 1 и 9, после чего слив масла из рабочей полости возможен лишь через дроссель 15, регулирующий эффективность торможения. После реверса движения масло в рабочую полость поступает через клапан 16.


Заключение

Проектирование гидросхемы приводов машины проводится с целью автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов гидроавтоматики.

В результате проделанной работы была спроектирована гидросхема привода машины для сварки трением. Рассчитаны основные характеристики и построены графики зависимостей (график изменения скорости движения штока гидроцилиндра от площади дросселя и график изменения скорости движения штока гидроцилиндра от усилия на штоке гидроцилиндра).


Список литературы

1. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: - М.: «Машиностроение», 1982.-423с.

2. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник.: - М.: «Машиностроение», 1988.-512с.

3. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник.: - М.: « Машиностроение», 1995.-448с.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий