1.2. Электромагнитный силовой привод

Электромагниты переменного и постоянного тока получили широкое применение для осуществления быстрых прямолинейных перемещений.

Исходные данные приведены в табл. 4.

Таблица 4

D, м	d, м	, м	, м	, Н/м2	, Ом.м	, В	, м
0,2*	0,02	0,002	0,2	12,56.10-7	0,0175.10-6	220	0,1

Программа расчета разрабатывается студентом самостоятельно.

* - переменные параметры.

В табл. 4 приняты следующие обозначения:

D – Наружный диаметр катушки, м;

d – Внутренний диаметр катушки (диаметр сердечника), м;

- диаметр медной проволоки (0,001…0,007), м;

- длина катушки электромагнита, м;

- магнитная проницаемость воздушного зазора, Н/м²;

- удельное сопротивление медной проволоки, Ом.м;

- напряжение питания электромагнита, В;

- высота воздушного зазора (ход сердечника: 0,01…0,15), м.

Алгоритм расчета:

Определяем:

1. Необходимое число витков катушки

;

2. Сопротивление катушки, Ом

;

3. Тяговое усилие электромагнита, Н

>

где - технологическое усилие (усилие полезной работы), Н.

4. Продолжительность срабатывания (прямой и обратный ход) электромагнита, с

.

5. Длительность цикла работы привода, с

Ручное управление: ;

Полуавтоматическое: ;

Автоматическое: .

6. Мощность привода, кВт

7. Стоимость электромагнитного привода.

Стоимость электромагнитного привода для различных видов управления определяется по формуле, руб.

,

где коэффициент коррекции;

Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности привода

(см. табл. 1, Тема №2):

для звенности <4:

;

для звенности >=4:

.

8. Определяем мощность привода в зависимости от вида управления, кВт

.

Результаты расчетов параметров электромагнитного привода сводятся в табл. формы ПМ.

Таблица ПМ 4

Параметры электромагнитного привода

Вариант машины	Длительность цикла работы механизма, с.	Мощность приводов механизма, кВт	Стоимость механизма, руб.	Уровень автоматизации механизма, , %
Вариант 1 (авт. упр.)				80
Вариант 2 (полуав. упр.)				70
Вариант 3 (ручное упр.)				0

1.3. Пневматический и гидравлический силовые приводы

Исходные данные для расчета параметров приводов приведены в табл. 5.

Таблица 5

, м	, м	, Н/м2	, Н/м2			, кг/м3
расчет	расчет	4.105	1,5.105	0,8	1,1	7850
, м		,Н/м2		, кг/м3	, Н
0,5	2	1100.105	0,5	800	12000

Расчет параметров производится по программе, приведенной в папке САПРВ «Пневмоприводы и гидроприводы». Программа использует специальную надстройку электронных таблиц «Поиск решения». Поэтому результаты расчетов получаются после обращения к этой надстройке. РАСЧЕТЫ ДОЛЖНЫ ВЫПОЛНЯТЬСЯ НЕПОСРЕДСТВЕНО В ЭЛЕКТРОННОЙ ТАБЛИЦЕ.

* - переменные параметры.

Основные стандартные параметры цилиндров:

, м: 0,045; 0,050; 0,065; 0,075; 0,090; 0,105; 0,120; 0,150; 0,165; 0,175; 0,200; 0,225; 0,250; 0,300; 0,350; 0,400; 0,500;

,м ( : 0,004; 0,005; 0,006; 0,008; 0,01; 0,012; 0,016; 0,020; 0,025; 0,032; 0,040; 0,050; 0,063; 0,080; 0,1; 0,125; 0,160; 0,200; 0,320.

Ход поршня принимается конструктивно в зависимости от характера выполняемой работы (для поворотных устройств , где угол поворота; для подъемных устройств – равен высоте подъема груза и т.п.).

В табл. 5 приняты следующие обозначения:

- внутренний диаметр цилиндра (главный параметр), м;

- диаметр штока, м;

- рабочее давление сжатого воздуха или жидкости (для пневмоприводов , Н/м²; для гидроприводов Н/м²);

- противодавление в выхлопной или сливной камере (для пневмоприводов =0,3 ; для гидроприводов =0,1 );

- коэффициент, учитывающий трение в уплотнительных устройствах (0,8…0,9);

- коэффициент, учитывающий инерционные силы (1,1…1,3);

- плотность стали, 7850 кг/м³;

- коэффициент запаса прочности (2…3);

- допускаемые напряжения (для углеродистых сталей (1000…1200).10⁵, Н/м²; для легированных сталей (1100…4000).10⁵Н/м²);

- коэффициент расхода через отверстие (0,4…0,9);

- плотность масла (800…950) кг/м³;

- технологическое усилие (усилие полезной работы), Н;

скорость течения жидкости в нагнетательном (3-7 м/с) и - во всасывающем (1-2 м/с) трубопроводах;

H- расстояние между поверхностью жидкости в баке и гидроцилиндром (1-2 м);

- длина нагнетательного (2 – 3 м) и - всасывающего трубопроводов (1-2 м);

количество колен в нагнетательном и всасывающем трубопроводах;

кинематическая вязкость жидкости (16-30).10^(-6) м^2/с.

плотность жидкости (900 кг/м^3);

коэффициент расхода жидкости через отверстие (0,4 – 0,9);

= 6 – коэффициент сопротивления фильтра;

= 0,5 – коэффициент сопротивления колена;

Алгоритм расчета:

(Расчет осуществляется по программе: «Пневмопривод и гидропривод» см. папку САПРВ)

1. Подбираем внутренний диаметр цилиндра и диаметр штока методом итераций из условия равновесия поршня, задаваясь их стандартными значениями (используем надстройку «Поиск решения», расчет выполняется непосредственно в электронной таблице):

;

Определяем:

2. Толщину стенки днища (крышки) цилиндра, м

,

где коэффициент запаса (3-6).

3. Наружный диаметр цилиндра, м

;

4. Длину корпуса цилиндра (принимаем высоту поршня , м

;

5. Вес корпуса цилиндра, Н

;

6. Вес плунжерной пары (шток и поршень; длину штока принимаем ), Н

;

Подпрограмма расчета особых параметров пневмопривода:

Определяем:

1. Безразмерную нагрузку на привод

;

2. Безразмерный конструктивный параметр

,

где вес корпуса или плунжерной пары (принимается в зависимости от конструкции привода (подвижен корпус, то вместо подставляют, подвижна плунжерная пара, то вместо подставляют );

диаметр отверстий, м;

3. Относительное время перемещения поршня

;

, ;

4. Длительность перемещения поршня, с

;

5. Длительность цикла работы пневмопривода для различных видов управления, с

Ручное управление: ;

Полуавтоматическое: ;

Автоматическое: .

6. Мощность привода для различных видов управления, кВт

,

где коэффициент коррекции;

Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности привода (см. табл. 1, Тема №2):

для звенности <4:

;

для звенности >=4:

.

7. Стоимость пневмопривода, руб.

.

Результаты расчетов параметров пневматического привода сводятся в табл. формы ПМ.

Таблица ПМ 5.1

Параметры пневмопривода механизма подъема дверей

Вариант машины	Длительность цикла работы механизма, с.	Мощность приводов механизма, кВт	Стоимость механизма, руб.	Уровень автоматизации механизма, , %
Вариант 1 (авт. упр.)	63,54	9,2	21491	80
Вариант 2 (полуав. упр.)	65,04	4,66	10896	70
Вариант 3 (ручное упр.)	68,44	4	9340	0

Таблица ПМ 5.2

Параметры пневмопривода механизма подъема рамы

Вариант машины	Длительность цикла работы механизма, с.	Мощность приводов механизма, кВт	Стоимость механизма, руб.	Уровень автоматизации механизма, , %
Вариант 1 (авт. упр.)	6,48	9,2	24600	80
Вариант 2 (полуав. упр.)	7,98	4,66	12473	70
Вариант 3 (ручное упр.)	11,38	4	10691	0

Подпрограмма расчета особых параметров гидропривода:

(Расчет осуществляется по программе «Пневмопривод и гидропривод» см. папку САПРВ)

Определяем:

1. Длительность перемещения поршня, с

;

2. Расчетную подачу, м³/с

;

3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода, м²

;

4. Расчетный диаметр всасывающего трубопровода, м²

;

5. Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода

;

6. Число Рейнольдса для всасывающего трубопровода

;

7. Принимаем значения коэффициента (характеризует режим течения жидкости) для нагнетательного и всасывающего трубопроводов:

Если , то ; Если , то .

Если , то ; Если , то .

8. Коэффициент потерь давления для нагнетательного трубопровода

;

9. Коэффициент потерь для всасывающего трубопровода

;

10. Потери давления для нагнетательного трубопровода, Па

;

11. Потери давления для всасывающего трубопровода, Па

;

12. Давление, которое должен развивать насос (для нижнего размещения бака), Па

;

13. Подачу насоса, м³/с

;

14. Мощность электродвигателя насоса, кВт

,

где коэффициент запаса на случай перегрузки двигателя;

полный кпд насосной установки (для поршневых насосов 0,6-0,9; центробежных насосов 0,75-0,92; шестеренчатых и пластинчатых 0,8);

кпд передачи: зубчатой 0,95; ременной 0,94; червячной 0,7…0,9; цепной 0,96; редуктора 0,92-0,97.

15. Длительность цикла работы гидропривода для различных видов управления, с

Ручное управление: ;

Полуавтоматическое: ;

Автоматическое: .

16. Мощность гидропривода для различных видов управления, кВт

,

где коэффициент коррекции;

Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности гидропривода (см. табл. 1, Тема №2):

для звенности <4:

;

для звенности >=4:

.

17. Стоимость гидропривода, руб.

,

где стоимость электропривода, руб.;

стоимость насоса, руб. (см. Тема №1, раздел – гидропривод);

стоимость гидроцилиндра, руб.

Результаты расчетов параметров гидропривода сводятся в табл. формы ПМ.

Таблица ПМ 6

Параметры кантователей и поворотных кругов

Вариант машины	Длительность цикла работы механизма, с.	Мощность приводов механизма, кВт	Стоимость механизма, руб.	Уровень автоматизации механизма, , %
Вариант 1 (авт. упр.)				80
Вариант 2 (полуав. упр.)				70
Вариант 3 (ручное упр.)				0