Билет 20

1. Расчёт параметров двигателя 2-ух позиционного привода.

Исходные данные:

• Полный путь .

• Перемещение выходного звена.

• Полное время перемещения .

• Приведенная масса или момент инерции.

• Приведенная статическая сила или момент статических сил

По исходной информации определяется MAXскорость движения:,и показатель вида нагрузки:.

Затем по графику _п(_н) определяется значение _п, далее рассчитываются параметры:

Скорость: .

Ускорение: .

Нагрузка: m_п a_п+F_c=F_в.

Мощность: N_п=F_в V_п.

Тип и размер двигателя должен обеспечивать придельную скорость V_пдвижения выходного звена и преодолеватьMAXвнешнюю нагрузкуF_в.

Площадь поршня двигателя определяется:(1)

P_ном– номинальное давление рабочей жидкости.P_ном=P_А-P_ат.

_га– гидравлический КПД гидролинии (аппаратов),

_дмех– механический КПД двигателя,

F_д– движущая сила объёмного двигателя, приравниваемMAXвнешней нагрузкеF_д=F_в.

Номинальное давление выбираем соответственно принятому в отрасли машиностроения , где предполагается использовать проектируемый привод. Кроме того существует ГОСТ на номинальное давление, который устанавливает следующий ряд номинальных давлений (избыточное):

P_ном, МПа: 0,1; 0,16; 0,25; 0.4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250.

Наиболее употребительные диапазоны номинальных давлений в машиностроении:

• В пневмоприводах промышленного назначения 0,63 – 1 МПа.

• В гидроприводах технологического оборудования (станкостроение, робототехника) 6,3 – 12,5 МПа.

• В гидроприводах сельхоз. хозяйственных машин 6,3 – 16 МПа.

• Строительно – дорожная техника, автотракторостроение 12,5 – 16

• В гидроприводах летательных аппаратов 10 – 32.

• В гидрофицированных прессах 32 – 50.

В формулу (1) подставляем приближённое значение механического КПД _дмехобъёмного двигателя, соответствующее типу двигателя. Ориентиром может служить экспериментальное значение _дмехприведенное в каталогах на гидро-пневмо оборудование. Например для гидро цилиндра с эластичными уплотнениями _дмех=0,85 – 0,95. Для пневмо цилиндра диаметром 25 – 400 мм _дмех=0,75 – 0,95. Для поворотных пластинчатых гидро двигателей _дмех=0,8 – 0,9. АПГМ _дмех=0,85 – 0,9. Значение гидравлического КПД _галинии и аппаратов выбирают с учётом потерь энергии и габаритных размеров трубопроводов и аппаратов. Для приводов с расчётной мощностью на выходном звене (0,5 - 5) кВт _га=0,75 – 0,9. При дальнейшем расчёте эту величину корректируют.

После расчёта по формуле (1) площади поршня выбирают по каталогу на ГПОборудование образец двигателя соответствующего типаразмера. Расчётный диаметр поршня в ГПЦилиндре определяется по выражению: . После выбора ближайшего большего значенияd_ппо каталогу уточняют площадь поршня. Затем определяется коэффициент отношения эффективных площадей (коэффициент асимметрии полостей гидродвигателя для одноштоковых ГЦ):.

d_ш– диаметр штока.

Длинна ГПЦ должна обеспечивать требуемый полный ход выходного звена. Если требуемый типоразмер ГПД отсутствует среди серийно-выпускаемых промышленностью, то составляют ТЗ на его разработку. При этом основными исходными значениями служат:

• A_пили удельный рабочий объём двигателяq_д.

• Придельная скорость Vп.

• MAXперемещение поршня.

• Требуемое число циклов или часов работы до первого отказа.

2. Классификация и особенности кинематики АПГМ.

Это наиболее распространённый тип гидромашин. Они компактны, высокая энергоёмкость на единицу массы, высокий КПД и малоинерционны. Роторно-поршневая гидромашина в которой ось вращения ротора параллельна осям поршней или составляет с ними угол не более 45⁰наз. Аксиально Поршневой. Основные их характеристики:

• Высокое рабочее давление:25 – 54 МПа.

• Высокая частота вращения: n=5000 мин ^–1и больше. В ракетных установках до 25000 мин ^–1.

• Значительный общий КПД _общ=0,94 и_о=0,97 – 0,98.

• Обладают высокой герметичностью, возможностью работы при низких частотах вращения до 1 мин ^–1.

• Обладают большим быстро действием (изменение подач от 0 до MAX0,04 – 0,05 сек.), сравнительно низкий уровень шума.

АПГМ (насос и гидроматор) выполняются либо с наклонным блоком цилиндров, либо с наклонным диском (шайбой).

Рис.1 АПГМ с наклонным блоком.

1– распределительный диск, 2 – блок цилиндров, 3 – поршень, 4 – шток поршня, 5 – опорный диск, 6 – приводной вал, 7 – карданный вал. a,b – седлообразные окна всасывания и нагнетания.

В АПМ с наклонным блоком рис.1 осевое усилие поршней, воспринимаемое от приводного диска 5 преобразуется вследствии наклонного положения блока в крутящий момент, который через карданный шарнир 7 передаётся на диск 5 и приводной вал 6. Машины такого типа наз. Ещё машинами с разгруженными поршнями, тк крутящий момент в них снимается в месте его возникновения, т.е. на опорном диске 5. Поэтому поршни 3 скользят в цилиндрах практически без поперечных нагрузок и их функции сводятся к герметизации цилиндров. Благодаря этому фактически устраняется износ псоршней и цилиндров, повышается КПД, однако угловое перемещение блока цилиндров требует применение мощных опор и подшипников качения.

Рис.2 АПГМ с наклонным диском.

1 - распределительный диск, 2 – блок цилиндров,3 – плунжер,4 – наклонный диск, 5 - приводной вал, 6– пружина.

В АПМ с наклонным диском рис.2 плунжеры (поршни) непосредственно опираются на наклонную шайбу, и развиваемое ими усилие вращения передаётся в результате скольжения поршней по наклонной шайбе на блок цилиндров. Крутящий момент у этого типа машин передаётся через поршни на цилиндровый блок. Т.е. поршни работают на изгиб и должны быть по прочности расчитаны на передаваемый ими крутящий момент и момент потерь.

Общим для обоих конструктивных разновидностей является преобладающее применение торцового распределителя жидкости рис.1 где a,b– седлообразные окна всасывания и нагнетания.

При работе насоса торец цилиндрового блока, скользящийпо поверхности распределительного диска, и цилиндры попеременно соединяются с окнами aиb, а через них с магистралями всасывания и нагнетания. Поверхности торцового распределителя выполняются плоскими или сферическими. Преимуществом сферических является то, что они не требуют точного совпадения осей скользящих поверхностей, а это не требует точной подготовки поверхностей скольжения.

Применение насосов с наклонным блоком предпочтительно в открытом контуре с высокой скоростью вращения. Насосы с наклонным диском имеют преимущества при очень высоких давлениях и быстрых процессах переключения, которые осуществимы благодаря малой массе перемещающихся деталей узла регулирования.

Расчёт рабочего объёма и подачи АПГМ.

Средняя расчётная подача насоса равна объёму описываемому поршнями насоса в единицу времени. , м³/с.

Где q,n– рабочий объём и частота вращения вала насоса;h,f,z–MAXход, площадь поршня и число цилиндров., м³.

Где d– диаметр поршня.

MAXходh_MAXполучается при повороте вала из нейтрального положения (нижнего) на уголт.е..

Рабочий объём одного цилиндра ГМ с наклонным блоком: , для всей ГМ: , м³

Где D_д– диаметр окружностей заделки шатунов в опорном диске.

Средняя расчётная подача насоса с наклонным блоком: , м³/с.

Соответственно для ГМ с наклонным блоком (допускают что диаметр диска D_дне переменный и точки контакта поршней находятся на их поршнях): .

, м³/с.

где h– ход поршня,D_б– диаметр окружности на блоке, на котором расположены оси поршней.MAXугол наклона блока насоса в каждую сторону от нейтрального положения составляет 25⁰- 30⁰. А насоса с наклонным диском до 20⁰. От величины угла наклона зависит в значительной мере срок службы АПГМ. Так при уменьшении этого угла с 25⁰до 20⁰срок службы насоса повышается примерно в 2 раза.

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМОТИЧЕСКИЕ ДРОССЕЛИ.

Они предназначены для регулирования расхода рабочего тела и создания перепада давления на определённых участках Г или П цепи. Они выполняют роль Г или П сопротивлений. Применение:

• ПГ системы, для уменьшения давления и регулирования подачи.

• Для демпфирования.

• В проточных Г распределителях и т.д.

Обозначение:

Включение в схемы:

• последовательно двигателю.

• Параллельно.

При последовательном включение дросселя могут быть схемы:

• Дроссель на входе в двигатель

• Дроссель на выходе из двигателя

• Одновременно на входе и выходе двигателя.

По принципу действия дроссели бывают:

• Вихревого действия(турбулентные дроссели).

• Вязкосного действия (ламинарные).

Все дроссели могут быть: пост. и переем. т.е. нерегулируемыми и регулируемыми.

Турбулентные дроссели в виде пластин часто наз. шайбами. Чтобы увеличить сопротивление турбулентного дросселя часто используют пакет шайб. Большой перепад давления можно создать одной шайбой, но при этом необходимо образовать малое отверстие в шайбе. Отверстия малого диаметра могут в процессе работы засоряться, что вызывает нарушение их работоспособности. Поэтому в таких случаях можно установить пакет шайб с несколько большими отверстиями. регулируемые турбулентные дроссели содержат отверстия и запорный элемент в виде шарика, конуса, пластины, золотника, плунжера и т.д. Т.е. образуется местное турбулентное сопрот., которое можно изменять.

При ламинарный режим. В ламинарных дросселя х потери происходят из-за вязкосного трения в канале дросселя по его длине. Т.е. потери только на трение. Такой дроссель наз. втулкой.

.