1.4. Пневмогидравлический силовой привод
Программа расчета разрабатывается студентом самостоятельно.
В пневмогидравлических
приводах давление, создаваемое сжатым
воздухом, увеличивается благодаря
использованию гидравлического усилителя.
Полученное давление
воздействует на поршень исполнительного
гидропневмоцилиндра (прямой ход
выполняется под действием масла, а
обратный – сжатого воздуха). Давление
находится из условия равновесия
поршня пневмогидравлического усилителя
,
где
давление
сжатого воздуха в рабочей полости (3..4
.105 ,Па);
коэффициент
усиления усилителя (2…30);
коэффициент,
учитывающий трение (0,8…0,9);
давление
сжатого воздуха в выхлопной полости
усилителя (1.105 Па);
диаметр поршня
пневматической части усилителя
(принимается из стандартного ряда: 120;
150;175; 200; 225; 250 мм);
диаметр поршня
гидравлической части усилителя
(принимается из стандартного ряда: 45;
50; 65; 75; 90 мм);
Тогда на выходе исполнительного гидропневмоцилиндра будет развиваться усилие
,
где
коэффициент,
учитывающий инерционные силы (1,1…1,3);
диаметр
поршня гидропневмоцилиндра (принимается
из стандартного ряда);
диаметр
штока гидропневмоцилиндра (принимается
из стандартного ряда: 10,12,16,20,25,32,40,50,63,80
мм);
технологическое
усилие, которое должен развивать привод,
Н.
Необходимый ход
поршня усилителя при заданном ходе
поршня гидропневмоцилиндра (ход
необходимый для выполнения заданной
работы) определяется из условия равенства
объемов:
.
Длительность цикла работы пневмогидравлического привода можно определить по формуле:
,
где
продолжительность
срабатывания распределителя (3,2 с – при
ручном управлении; 1,7 с – полуавтоматическом
и 0,24 с – автоматическом управлении);
продолжительность
распространения воздушного потока по
трубопроводу (0,02…0,04 с);
-
длительность перемещения поршня
гидропневмоцилиндра, с;
диаметр
входного отверстия, м;
коэффициент расхода жидкости (0,4…0,9);
плотность жидкости (800…1000 кг/м3);
длительность
обратного хода, с.
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:
.
Стоимость привода, руб.
.
Результаты расчетов параметров пневмогидравлического привода сводятся в табл. формы ПМ.
Таблица ПМ 7
Параметры пневмогидравлического 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 |
2. Примерный расчет параметров конвейеров, пневматических, гидравлических, пневмогидравлических и электромагнитных приводов фиксаторов, механизмов скатывания тел вращения с наклонных накопителей, механизмов вращения (колесных пар, роликовых подшипников), элеваторов и других механизмов
Программы расчетов студент разрабатывает самостоятельно.
Для выполнения расчетов рекомендуется применять электронные таблицы Excel. С этой целью необходимо встроить лист Excel в программу Word: Вставка; Объект; Лист Excel.
Приближенные полуэмпирические формулы приведены в табл.7.
Таблица 7
Механизм машины и его привод |
Сила
сопротивления
Мощность
электродвигателя
|
Длительность цикла работы механизма, с при управлении |
Стоимость механизма с учетом вида управления, руб. |
||
ручном |
полуавтоматическом |
автоматическом |
|||
2.1. Тяговый (тележечный) конвейер с электроприводом |
1.
2. Мощность двигателя (кВт) в зависимости от вида управления:
3.
4. Длительность цикла работы конвейера в зависимости от вида управления, с: Ручное управление: ; Полуавтоматическое: ; Автоматическое: . 5. Стоимость конвейера в зависимости от вида управления:
Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности конвейера (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для средней звенности >=4:
стоимость электропривода определяется по программе п. 1.1 данной темы;
|
3,24+ |
1,74+ |
0,24+ |
|
2.2. Пластинчатый конвейер с электроприводом |
1.
число перемещаемых изделий; размер предмета манипулирования вдоль конвейера, м; расстояние между изделиями (0,5-2 м);
2.
3.
скорость движения, м/с (0,08…0,125 для ручного; 0,16..0,4 – полуавтоматического и 0,5…1 – автоматического управления); 4. - время движения, с.; 5. Продолжительность цикла работы конвейера в зависимости от вида управления, с: Ручное управление: ; Полуавтоматическое: ; Автоматическое: . 6. Стоимость конвейера в зависимости от вида управления, руб.:
коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности конвейера (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4: . стоимость электропривода определяется по программе п. 1.1 данной темы. |
3,24+ |
1,74+ |
0,24+ |
|
2.3. Роликовый конвейер с электроприводом |
1.
2.
3.
– коэффициент сопротивления движению: 0,3-0,4 при скольжении тяговой цепи по направляющим; 0,12-0,16 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками скольжения; 0,05-0,08 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками качения;
вес изделия, Н (см. табл. 1, тема №2);
4.
скорость движения, м/с (0,08…0,125 для ручного; 0,16...0,40 – полуавтоматического и 0,5…1 – автоматического управления); 5. - время движения, с.; 6. Продолжительность цикла работы конвейера в зависимости от вида управления, с: Ручное управление: ; Полуавтоматическое: ; Автоматическое: . 7. Стоимость конвейера:
коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности конвейера (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
стоимость электропривода (определяется по программе п. 1.1 данной темы) |
3,24+ |
1,74+ |
0,24+ |
|
2.4. Шагающий конвейер (может иметь пневмопривод, электрогидравлический привод, пневмогидравлический привод, электропривод с передачей винт-гайка) |
Шагающий конвейер включает привод подъема (предметов манипулирования, подвижной и неподвижной рам, роликов) и привод горизонтального перемещения подвижной рамы и предметов манипулирования. Поэтому технологическое усилие, приходящееся на один привод для вертикального движения составит, Н
1. число одновременно перемещаемых изделий;
вес изделия, Н (см. табл. 1, тема №2); 2. Технологическое усилие для горизонтального перемещения изделий и подвижной рамы
3. Длина конвейера, м
длина предмета манипулирования вдоль конвейера, м (см. табл. 1, тема №2); 1-2 м – расстояние между изделиями;
4. Расчет параметров приводов производится по соответствующим алгоритмам; 5. Стоимость шагающего конвейера в зависимости от вида управления, руб.
|
Расчет привода |
Расчет привода |
Расчет привода |
|
2.5. Механизм вращения колесной пары с электроприводом |
1.
угол
между вертикальной осью колесной пары
и линией, связывающей ось колесной
пары и ролика (
2.
3.
4. Мощность привода в зависимости от вида управления, кВт:
коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности механизма (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
5. Стоимость механизма в зависимости от вида управления, руб.:
|
Время не учитывается |
Время не учитывается |
Время не учитывается |
|
2.6. Фиксатор (зажим) с электромагнитным приводом |
|
3,2 |
1,7 |
0,24 |
(720… 1000)*P |
2.7.Фиксатор (зажим) с пневмоприводом |
|
5,6 |
2,2 |
0,7 |
2800 |
2.8.Фиксатор (зажим) с пневмогидравлическим приводом |
|
5,25+ 11,24 S |
1,85+ 11,24 S |
0,35+ 11,24 S |
4200 |
2.9. Механизм скатывания тел вращения с наклонной поверхности |
Мощность
зависит от вида привода (пневматический
или электромагнитный для фиксаторов);
стоимость соответствующего привода;
число предметов манипулирования на накопителе; длина предмета манипулирования вдоль накопителя, м (см. табл. 1, тема №2) |
+2,06*
|
+2,06*
|
+2,06*
|
|
2.10. Элеватор с электроприводом
|
1.
число одновременно перемещаемых предметов манипулирования;
диаметр предмета манипулирования, м.; диаметр начальной окружности звездочки, м; шаг тяговой цепи, мм (80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 355; 400; 450); число зубьев звездочек (6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13);
2.
скорость подъема, м/с (0,1 - ручное управление, 0,2 - полуавтоматическое и 0,3 м/с – автоматическое управление);
3.
4. Продолжительность цикла работы привода для соответствующего вида управления, с: Ручное управление: ; Полуавтоматическое: ; Автоматическое: . 5. Стоимость элеватора, руб.:
|
3,24+ |
1,74+ |
0,24+ |
|
2.11. Механизм вращения душевой системы (коллектора) |
1. Момент инерции коллектора, кг.м2
2. Момент сопротивления вращению, Н.м
3. Мощность электродвигателя (кВт) при ручном управлении
к.п.д. передачи. 4. Мощность электродвигателя при автоматическом управлении
Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности механизма (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
4. Стоимость механизма вращения
коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности механизма (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
стоимость электропривода, руб. (определяется по программе п. 1.1 данной темы) |
- |
- |
- |
|
2.12. Механизм подачи сварочной проволоки |
1. Необходимый момент вращения, Н.м
2. Мощность электродвигателя ( кВт) при ручном управлении , где передаточное число передачи (редуктора); к.п.д. передачи. 3. Мощность электродвигателя при автоматическом управлении: , где коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности механизма (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
4. Стоимость механизма подачи
коэффициент коррекции; Коэффициент коррекции определяется в зависимости от звенности механизма (см. табл. 1, Тема №2): для звенности <4: ; для звенности >=4:
стоимость электропривода, руб. (определяется по программе п. 1.1 данной темы) |
|
|
|
|
,
Н;
и привода
,
кВт
-
сила сопротивления движению, Н;
число
перемещаемых изделий;
масса
изделия, т (см. табл. 1, Тема №2);
,
кВт;
скорость
движения, м/с (0,08 для ручного; 0,15 –
полуавтоматического и 0,25 – автоматического
управления);
-
время движения, с;
скорость
движения, м/с (0,08 для ручного; 0,15 –
полуавтоматического и 0,25 – автоматического
управления);
размер
предмета манипулирования вдоль
конвейера, м;
расстояние
между предметами манипулирования
(1-2 м);
;
коэффициент
коррекции;
длина
тяговой или технологической тележки,
м (
)
- длина конвейера, м;
диаметр
начальной окружности звездочки, м;
шаг
тяговой цепи, мм (80; 100; 125; 160; 200; 250; 315;
355; 400; 450);
число
зубьев звездочек (6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13);
- сила сопротивления движению, Н;
вес
предмета манипулирования, Н (см. табл.
1, тема №2);
130…210,
Н/м2
–условный вес настила;
ширина
настила (
=
160; 200; 250; 320; 400; 500; 650; 800; 1000; 1200 мм) и длина
конвейера;
–
коэффициент
сопротивления движению: 0,3-0,4 при
скольжении тяговой цепи по направляющим;
0,12-0,16 при перемещении тягового органа
по роликам с подшипниками скольжения;
0,05-0,08 при перемещении тягового органа
по роликам с подшипниками качения;
–
мощность двигателя, кВт;
,
руб.;
число роликов;
длина
перемещаемого предмета вдоль конвейера,
м (см. табл. 1, тема №2);
число
перемещаемых изделий;
0,5-1
м – расстояние между изделиями;
диаметр
роликов (0,04; 0,057;0,073; 0,105; 0,155), м;
шаг
расстановки роликов (0,050; 0,060; 0,080;0,100;
0,125; 0,200; 0,250; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630), м;
длина
конвейера, м;
общее
сопротивление движению, Н;
вес
ролика, Н (см. роликовые конвейеры
тема №1);
,
кВт – мощность электродвигателя;
,
руб.,
;
число
параллельно работающих приводов;
;
коэффициент
трения качения (0,05…0,08);
.
,
суммарная
стоимость соответствующих типов
привода, руб.;
стоимость
станины конвейера, руб.
момент
сопротивления, Нм;
вес
колесной пары, Н;
передаточное
число редуктора;
);
– коэффициент
трения качения;
радиус
колеса, м;
радиус
ролика
0,1…0,3
м;
кВт
– мощность электродвигателя;
частота
вращения двигателя (750…1500) об/мин.;
-
частота вращения колесной пары, об/мин;
;
стоимость
электропривода, руб. (определяется
по программе п. 1.1 данной темы)
;
тяговое
усилие электромагнита, Н
кВт;
D=0,1
м; S<=0,2
м; p=4.105
Па
кВт;
S-
ход поршня, м
длина
перемещения тела от накопителя до
зоны обработки, м;
-
продолжительность срабатывания
соответствующего привода, с.
стоимость
механизма;
стоимость
ската, руб.;
длина
накопителя, м;
сопротивление
движению, Н;
вес
предмета манипулирования, Н (см. табл.
1, тема №2);
распределенный
вес цепи и полок, Н/м;
длина
элеватора, м;
мощность привода, кВт;
время
движения, с;
высота
подъема, м;
,
руб.;
стоимость
электропривода (определяется
по программе п. 1.1 данной темы).
,
длина
трубы коллектора (1….1,5 м).
,
где
частота
вращения коллектора, об/мин;
продолжительность
обмывки, с;
,
где
передаточное
число передачи (редуктора);
,
где
коэффициент
коррекции;
,
где
,
где
сила
трения между роликами;
радиус
ролика (0,05…0,12 м);
,
где
Результаты расчетов по данным табл. 7 сводятся в табл. формы ПМ.
Таблица ПМ 8.1
Параметры механизма загрузки-разгрузки (тележечный конвейер)
Вариант машины |
Длительность цикла работы механизма, с.
|
Мощность приводов механизма, кВт
|
Стоимость механизма, руб.
|
Уровень автоматизации механизма, , % |
Вариант 1 (авт. упр.) |
18,24 |
0,5 |
76613 |
80 |
Вариант 2 (полуав. упр.) |
31,74 |
0,3 |
21514 |
70 |
Вариант 3 (ручное упр.) |
59,49 |
0,16 |
16363 |
0 |
Таблица ПМ 8.2
Параметры механизма вращения душевой системы
(время не учитывается, т.к. оно параллельно процессу обмывки)
Вариант машины |
Длительность цикла работы механизма, с.
|
Мощность приводов механизма, кВт
|
Стоимость механизма, руб.
|
Уровень автоматизации механизма, , % |
Вариант 1 (авт. упр.) |
- |
1,53 |
89236 |
80 |
Вариант 2 (полуав. упр.) |
- |
0,78 |
23117 |
70 |
Вариант 3 (ручное упр.) |
- |
0,67 |
16936 |
0 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ №4:
1. Определение параметров электроприводов подъемников дверей (кожухов): силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
2. Определение параметров электроприводов тяговых и тележечных конвейеров: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
3. Определение параметров электроприводов винтовых передач: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
4. Определение параметров электроприводов пластинчатых конвейеров: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
5. Определение параметров электроприводов роликовых конвейеров: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
6. Определение параметров электроприводов поворотников и кантователей: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
7. Определение параметров электромагнитных приводов: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
8. Определение параметров пневмоприводов: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
9. Определение параметров гидроприводов: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
10. Определение параметров пневмогидравлических приводов: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
11. Определение параметров механизмов скатывания тел вращения: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
12. Определение параметров электроприводов элеваторов: силы сопротивления; мощность приводов, длительность цикла, стоимость;
13. Определите параметры пневмогидравлического привода (см. рис), если с его помощью поднимается колесная пара, а давление сжатого воздуха в системе равно 3.105 Па.
Рис. Схема пневмогидравлического привода: 1 – воздухораспределитель; 2 – пневмогидравлический усилитель; 3 – гидроцилиндр (исполнительный элемент)
14. Определите
внутренний диаметр пневмоцилиндра 3
(см. рис.), если радиус вала 1 равен
,
технологическое усилие равно
,
плечо
см., плечо
60
см, давление сжатого воздуха равно
.
Определите ход поршня пневмоцилиндра,
используя данные рис.
Рис. Конструктивная схема зажимного механизма: 1 – вал (обрабатываемая деталь); 2 – рычаг; 3 – пневмоцилиндр;
15. Определите
параметры пневмоцилиндра зажимного
устройства (см. рис.). Зажимной механизм
закрепляет плоскую квадратную деталь
при сверлении центрального отверстия
диаметром
20
мм. Крутящий момент от сил резания
Нмм. Точка приложения зажимного усилия
отстоит от центра детали на 100 мм. Плечо
см.,
плечо
см,
жесткость пружины пневмоцилиндра 3600
Н/м, величина зазора между деталью и
прижимом рычага – 100 мм, давление сжатого
воздуха в магистрали – 4.105
Па.
Рис. Схема зажимного механизма с пневмоприводом: 1 – деталь; 2 – рычаг; 3 – пневмоцилиндр одностороннего действия; 4- вентиль с электромагнитным управлением.