Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Разработка системы гидропривода
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Гидравлический и пневматический привод» для студентов направлений 220700-Автоматизация производственных систем в машиностроении и 210100-Электроника и наноэлектроника
Екатеринбург
УрФУ
2013
УДК 62-82(076)
Составитель В. Н. Гулин
Научный редактор – доц. канд. техн. наук В. В. Алыбин
Раработка системы гидропривода: методические указания/сост. В. Н. Гулин. Екатеринбург.: УрФУ, 2013
Подготовлено кафедрой электронного машиностроения
© УрФУ, 2013
1. Объём и содержание работы
Выполнение курсовой работы направлено на закрепление теоретических знаний, и применение их для проектирования систем гидропривода, приобретение первичных навыков проектного расчета гидроцилиндров и разработки принципиальных схем систем гидропривода, на подготовку к выполнению ВКР.
1.1. Расчёт гидроцилиндра
Выполнить определение рабочего давления, диаметров поршня и штока (штоков) для предусмотренного вариантом задания типа цилиндра. Обязательно изображение схем цилиндров при прямом и обратном ходах с нанесением движущих сил и сил сопротивления движению.
1.2. Разработка принципиальной гидравлической схемы системы гидропривода
При разработке принципиальной гидравлической схемы исходить из того, что в системе используется нерегулируемый насос. Возможно, что для обеспечения заданных скоростей движения, придётся предусмотреть ограничение потока, поступающего в цилиндр (расхода цилиндра). Также необходимо выполнить требования задания по регулированию скорости и (или) торможению.
1.3. Подбор насоса и аппаратуры управления
После определения функционального назначения составных частей системы, что произошло на предыдущем этапе при изображении принципиальной схемы, выбираются конкретные типоразмеры насоса и аппаратуры из номенклатуры изделий, производимых специализированными предприятиями. Прежде всего выбор основывается на величинах потока и давления. При выборе можно использовать справочную информацию, имеющуюся в данных методических указаниях, но приветствуется привлечение и других источников.
1.4. Выполнение чертежа принципиальной гидравлической схемы
Чертёж выполняется на формате А4 или А3 и содержит изображение схемы и таблицу с перечнем элементов. При выполнении чертежа руководствоваться стандартами:
ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению;
ГОСТ 2.781-96. Обозначения условные графические. Аппараты гидравлические и пневматические, устройства управления и приборы контрольно-измерительные;
ГОСТ 2.782-96. Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические.
2. Расчёт гидроцилиндров
Число типов конструкций гидроцилиндров достаточно велико. По виду движения различают поступательные и вращательные (моментные или поворотные) гидроцилиндры, по числу рабочих полостей (в которые подаётся рабочая жидкость) – одностороннего и двустороннего действия, по соотношению параметров прямого и обратного ходов – симметричные (простые) и несимметричные (дифференциальные) и др. Расчёт каждого типа гидроцилиндров имеет свои особенности. Но для любого гидроцилиндра его расчёт основывается на уравнении равновесия поршня (лопасти), и в каждом случае такое уравнение имеет определенный вид, соответствующий типу рассчитываемого гидроцилиндра. При составлении уравнения необходимо учесть силы давления жидкости, силы трения в уплотнениях, силы инерции, внешние нагрузки.
При выполнении расчёта потребуются два блока исходной информации: значения величин, определяющих требования к гидроцилиндру со стороны приводимого им механизма, и нормативно-справочные данные. К первому блоку относятся необходимые для привода механизма (полезные) нагрузки прямого Rп(Мп) и обратного Rо(Мо) ходов, приведённые к штоку (валу) гидроцилиндра, масса m(I) движущихся частей механизма, приведённая к штоку(валу) гидроцилиндра, скорости установившегося движения прямого Vп(ωп) и обратного Vо(ωо) ходов, время разгона до этих скоростей tп и tо. Из нормативно-справочной информации потребуются прежде всего стандартные ряды размеров гидроцилиндров, размеры и материалы уплотнений, стандартные значения давлений насосов систем гидропривода, значения коэффициентов трения.
При выборе величины рабочего давления гидроцилиндра возможны две ситуации.
Одна из них заключается в том, что уже принято решение об использовании в системе определённого насоса, следовательно, известна величина давления жидкости, которую обеспечивает этот насос. В этом случае рабочее давление гидроцилиндра принимается в размере 70...80% от давления насоса. Остальные 20…30% предназначаются для преодоления гидравлических сопротивлений потоку жидкости и обеспечения долговечности системы, несмотря на износ гидроагрегатов в процессе эксплуатации.
Другая ситуация характеризуется возможностью выбора давления насоса и самого насоса. Это открывает возможность и для выбора рабочего давления гидроцилиндра. В этом случае можно ориентироваться на данные, представляющие результат обобщения опыта создания и эксплуатации систем гидропривода, когда рабочее давление p гидроцилиндра определяется в зависимости от величины необходимой движущей силы (силы давления рабочей жидкости на поршень) F:
F, кН до 10;10…20;20…30;30…40;40…120;120…250;250…400; 400…600
p, МПа 0,2 0,5 1,3 2 5 8 12,5 20
или на опыт своего предприятия.
Рассмотрим расчёты наиболее широко применяемых типов гидроцилиндров. Задачами расчёта являются определение основных параметров гидроцилиндра: рабочего давления p, диаметров цилиндра D и штока (вала) d, длины цилиндра b, а также проверка прочности его деталей.