2.2 Опис конструкції та принцип дії генератора коливань.
Генератор коливань працює таким чином:
Від насоса НА рідина подається до гідроциліндрів золотниковий розподілювач знаходиться в крайньому правому положенні електрогідравлічний розподілювач який управляє золотниковим розподілювачем знаходиться в нейтральному положенні.
Як тільки у при вибійній зоні збільшується тиск на ріжучі органи (різці, шарошки) сигнал іде через аналогово-цифровий перетворювач на ЕОМ, на якій обробляється сигнал, аналізується і передається рішення на цифро-аналоговий перетворювач звідки через підсилювач відправляється сигнал на котушку електромагніта постійної напруги, у вигляді електричного розряду 12В або 24В.
Коли електромагніт намагнітився відкривається підводний канал Р через кий проходе рідина на одвідний канал і відбувається вмикання і вимикання золотникового розподілювача більш високої потужності.
Перемикання такого типу відбуваються на з високою частотою, оскільки руйнування гірського масиву, а саме ядра ущільнення перед ріжучим органом можна досягти за мохунок мікроімпульсів в системі піддавлювання. Сукупність керування гідросистемою золотниковими розподілювачами та електросистемою управління і є генератором коливань.
2.3 Розрахунок гідравлічного циліндра
Основні параметри гідроциліндру показані на рис. 3.
Рисунок 3.3-Параметризована схема гідроциліндру
Гідравлічний циліндр має такі розміри:
Dв = 0.102 м - діаметр циліндра внутрішній,
Dн = 0.277 м – діаметр циліндра зовнішній,
D = 0.102 м – діаметр поршня,
d = 0.074 м – діаметр штока,
L = 1.833 м – довжина циліндра;
циліндр виготовлений зі сталі 20;
Q =0.0025 м3/с - кількість рідини, що поступає в циліндр;
р = 30 - МПа – тиск в робочій порожнині циліндру.
Визначаємо швидкість переміщення поршня за формулою:
де: Q - кількість рідини, що поступає в циліндр;
Dв - діаметр циліндра внутрішній;
d– діаметр штока.
Зусилля, яке розвиває циліндр:
де: р – тиск в робочій порожнині циліндру; F – площа поршня:
Площа поршня гідроциліндру визначається за формулою:
,
де: D – діаметр поршня.
Визначаємо мінімально допустиму товщину стінки гідроциліндру:
,
де:
- коефіцієнт Пуансона (для сталі
=0.3
);
-
допустиме напруження розтягнення (для
сталі 20
=115
МПа).
Дійсне напруження в гідроциліндрі:
,
де: R і r – відповідно зовнішній і внутрішній радіус циліндру.
Визначимо запас міцності:
,
де:
- межа текучості при робочій температурі
стінки циліндру ( для сталі 20
= 250 МПа).
Для циліндрів, що працюють при тисках до 60 МПа, запас міцності n≥4, отже умова міцності виконується.
Розрахунок на повздовжнє згинання проводимо за формулою Ейлера:
,
де: F – руйнуюче стискуюче навантаження;
E
– модуль пружності матеріалу (для
сталі
);
L - довжина циліндру з висунутим штоком;
І – момент інерції циліндру:
Руйнуюче стискуюче навантаження:
Розширення корпусу циліндру під дією внутрішнього тиску рідини:
,
де:
- максимальний тиск у гідро циліндрі;
E – модуль пружності матеріалу (для сталі );
1.3.6 Розрахунок золотникового гідророзподілювача
Властивістю золотникових розподільників є їх компактність і розгруженість від осьових сил тиску рідини. Для розрахунку розподільника, крім відомостей про конструктивну схему, кількість позицій і число гідроліній, необхідно як початкові дані мати в своєму розпорядженні тиск в напірній лінії Рн або тиском (втрати тиску) навантаження Дрн, тиском в зливній лінії рс, максимальною витратою через розподільник Qp, втратами тиску на щілинах золотника Δр3, способом управління. На підставі відомостей про тиск в гідросистемі перевіряється співвідношення.
Таблиця3.1-Номінальні дані електрогідравлічного розподілювача.
Найменування показників |
Значення |
1 |
2 |
Тиск на проході, МПа: номінальний максимальний мінімальний. |
25 32 0,6 |
Максимально допустимий тиск на виході (на зливі), МПа. |
4 |
Продовження таблиці 3.1
1 |
2 |
Номінальний перепад тиску при номінальному витраті робочої рідини, МПа. |
0,3 |
Витрата робочої рідини, л/хв: номінальна максимальна |
16 32 |
Максимальні внутрішні витоки см2/хв. |
40 |
Маса без робочої рідини кг. |
1,7 |
Електропривод: |
|
Напруга, В. |
Постоянна 24 ±2,4 |
Споживча потужність, Вт. |
28 |
Номінальний хід якоря, мм. |
3 |
Номінальне тягове зусилля, Н. |
35 |
Відносна тривалість включення при номінальних значеннях тиску і витраті, % |
40, 100 |
Характеристика робочої рідини |
|
Кінематична в’язкість, мм2/с мінімальна номінальна максимальна |
8 30±5 1500 |
Температура, °С максимальна номінальна |
+80 -40 |
номінальна тонкість фільтрації, мкм |
25 |
Температура навколишнього середовища (робоча), °С |
Від -60°С До +45°С |
Можна орієнтуватися на максимальні втрати на щілині Δр3= 0,1...0,125 Мпа. Такі втрати відповідають швидкостям потоку рідини в каналах корпусу золотника, рівним 10 м/с, що в 2...2,5 разу вище за швидкість перебігу рідини в трубопроводах, що підводять.
За значенням Δр3 визначається максимальна площа відкриття золотника
Де μ = 0,61...0,65 - коефіцієнт витрати на кромці золотника.
Площі каналів і прохідних перетинів золотника повинні бути не менше
0,75fm=0,75*0,0001=84*10-6 м2
де fm - площа отвору труби, що підводить.
Діаметр золотника:
Після округлення dз, до стандартного значення dзс обчислюємо відкриття золотника:
З урахуванням перекриття Δх = 3...6 мм хід золотника, що забезпечує необхідну витрату
хз = х+Δх=3+3=6мм.
Остаточно хід золотника визначається з урахуванням механізму фіксації при ручному ході. На практиці хід золотника складає 3...28 мм.
Ширина поясочків плунжера:
де n - число поясочків плунжера.
Довжина штока lшз, золотника вибирається із співвідношення:
lшз=10
мм.
Діаметр розточування в корпусі
D≤2dзс=16 мм.
а її ширина
b = dm+(3...5)=5+3=8 мм,
де dm - діаметр отвору підводного каналу.
Рисунок 3.4-Залежність перепаду тиску від витрати.
При розрахунку зусилля управління розподільником слідує, крім сил інерції і тертя, враховувати дію гідродинамічної сили, направленої убік, протилежну швидкості дросельованого потоку рідини, і прагнучою повернути розподільник в початкове положення. З достатньою для практичних цілей точністю гідродинамічну силу можна визначити рівнянням:
де μ = 0,61...0,65 - коефіцієнт витрати для золотника з прямокутними гострими кромками; Θ = 69° - кут, утворений віссю золотника і напрямом потоку рідині через щілину; х - осьове переміщення плунжера, мм; dзс - діаметр плунжера, мм; P1, P2 - тиск на вході і виході щілини відповідно.
Розрахунок на міцність гільзи розподілювача проводиться за формулою:
При розрахунку інерційної сили враховується маса об'єму робочої рідини в напірному і зливному трубопроводах управління
де l - довжина трубопроводів на ділянках управління; fm - прохідний перетин трубопроводів.
Електрогідравлічний розподілювач У4690.06.901 ВАТ «Гідроапарат» (рис.3.5) мають чавунний литий корпус 1, в якому виконані канали Р, Т, А і з малим діаметральним зазором (~ 0,01...0,02 мм) встановлений золотник 2 діаметром 8 мм, виготовлений з високоякісної конструкційної сталі. Торцеві втулки 5, утримувані в корпусі стопорними пружинними кільцями, служать як направляючі для штовхачів 3, шарнірно пов'язаних із золотником 2, а також для розміщення пружин 4, наповнюючи шайб і ущільнень. У двопозиційному апараті на бічній стороні розташовані електромагніти 6 постійного струму напругою 12В. або ж 24В.
При відключених електромагнітах пружина 4 встановлює золотник в стартову (нейтральну) позицію. При включенні електромагніту, його якір через штовхач впливає на золотник 2, переміщаючи в потрібну позицію стискаючи пружину 4. Після відключення електромагніту золотник пружиною повертається в нейтральну позицію. Передбачена можливість ручного (налагоджувального) переміщення золотника за допомогою кнопок 7, розташованих в кожухах електромагнітів.
У трилінійних розподільниках виконань 573 і 573е по гідросхемі отвір Т використовується для відведення витоків (лінії А і Р цим отвором не з'єднуються); у виконань Про і ОФ пружини 4 відсутні. Для деякого обмеження часу спрацьовування в отвір Р можуть встановлюватися демпфери з діаметром отворів 0,8; 1; 1,1; 1,2; 1,5 або 3 мм. Існують різні варіанти електричного підключення електромагнітів, проте найбільш поширені штепсельні роз'єми ISO 4400:1994 (DIN 43650), які можна розгортати в чотирьох різних напрямах. Для ущільнення стикової площини використовуються кільця 013-016-19-2-2 по ГОСТ 9833-73.
Рисунок 3.5-Гідророзмоділювач У4690.06.901 з електричним керуванням.
Висновки
В даній частині проекту було розглянуто генератор коливань, а сааме електрогідравлічний пілотний розподілювач, що встановлюється між гідронасосом та золотниковим розподілювачем який керує гідродомкратами механізму продавлювання щита WIRTH ТВ 628. Даний розподілювач являє собою пілотний пристрій регулювання переключення розподілювача значно більших розмірів та потужностей.
В результаті виконаної роботи була розроблена гідравлічна схема системи продавлювання щита, включно з встановленим перед гідродомкратами генератора коливань. Генератор коливань починає працювати тільки, коли в гідросистемі виникає потреба в подачі рідини з певними кольваннями, тобто коли тиск підвищується до 30 МПа. Частину часу, що залишилася ж, генератор тиску не діє і не має ніякого внутрішнього споживання, не впливаючи тим самим на роботу системи. Електрогідравлічний розподілювач установлюють для забезпечення взаємодії управляючого розподілювача гідроприводом, виконавчим органом, гірським масивом та пенеллю управління (ЕОМ) в кабіні машиніста. Також в цій частині було розраховано електрогідравлічний розподілювач, гідравлічна сила якого становить 5,5Н. розрахунок на міцність корпусу становить 109,38МПа цих параметрів достатньо для пілотного управління іншого розподілювача, а також показана залежність перепаді тисків від витрати.