РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ І ВИБІР ГІДРОАГРЕГАТІВ ВИКОНАВЧОГО КОНТУРУ СХЕМИ ГІДРОПРИВОДУ

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Ю. А. Бурєнніков, Л. Г. Козлов, С. В. Репінський, Г. С. Козлова

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ І ВИБІР ГІДРОАГРЕГАТІВ ВИКОНАВЧОГО КОНТУРУ СХЕМИ ГІДРОПРИВОДУ

Навчальний посібник

Вінниця

ВНТУ

2009

УДК 621.22

ББК

Б91

Автори:

Ю. А. Бурєнніков, Л. Г. Козлов, С. В. Репінський, Г. С. Козлова

Рекомендовано до видання Вченою радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України (протокол № __ від ___ _________ 201_ р.)

Рецензенти:

Розрахунок параметрів і вибір гідроагрегатів виконавчого Б91 контуру схеми гідроприводу. / [Бурєнніков Ю. А., Козлов Л. Г., Репінський С. В. та ін.] – Вінниця: ВНТУ, 2009. – … с.

В посібнику розглянуто інженерні розрахунки параметрів і вибір гідроагрегатів виконавчого контуру ВК та опис режимів роботи вихідної принципової схеми гідроприводу відповідно до призначення і циклу роботи гідроприводу. Посібник розроблений відповідно до плану кафедри ТАМ і програм дисциплін “Гідравліка, гідро- та пневмопривод”, “Гідравліка та гідропневмопривод обладнання”.

УДК 621.22

ББК

Ó Ю. Бурєнніков, Л. Козлов, С. Репінський, Г. Козлова 2009

ЗМІСТ

Вступ................................................................................................... Задачі та обсяг курсової роботи....................................................... 1. Опис режимів роботи принципової схеми ГП................................. 2. Розрахунок основних параметрів і вибір гідродвигуна.................. 2.1 Розрахунок ВК з гідроциліндром............................................... 2.2 Розрахунок ВК з гідромотором.................................................. 3. Розрахунок основних параметрів і вибір гідронасоса.................... 4. Розрахунок параметрів і вибір гідроагрегатів, що входять до складу ВК............................................................................................ 4.1 Напрямні гідроапарати................................................................ 4.2 Регулювальні гідроапарати......................................................... 4.3 Вибір обслуговуючих гідроагрегатів ВК.................................. 5. Розрахунок втрат тиску в гідролініях та вибір гідроліній.............. Словник термінів............................................................................... Література........................................................................................... Додатки...............................................................................................

4 5 6 10 10 18 22 26 31 36 40 41 52 54 55

ВСТУП

Гідравлічні приводи є ефективним і надійним засобом, який дозволяє зменшувати металоємність і габаритні розміри технологічних машин при забезпеченні високої швидкодії робочих органів, значної потужності в сполученні з високою точністю відпрацьовування сигналів керування.

В сучасних системах приводів гідравлічні пристрої використовуються в сполученні з механічними, пневматичними й електронними елементами і підсистемами, що дає можливість формувати структури приводів і систем автоматики, які мають універсальні характеристики і високі техніко-економічні показники.

Переваги гідроприводів обумовлюють їх широке використання в металообробних верстатах, роботах, сільськогосподарських, будівельних і дорожніх машинах, авіації і ракетній техніці тощо.

Практика показує, що при створенні гідроприводів витрати на експерементально-доводочні роботи, дослідження, а також на доробки з урахуванням результатів досліджень складають 30-50% загальних витрат, а проектування і розрахунок – всього 10%, що є найбільш вигідним для сучасного часу. Таке положення є наслідком приблизності розрахунків, використання математичних моделей, що враховують фактори, які відчутно впливають на характеристики системи, з реалізацією принципово різноманітного проектування й оптимізації. При цьому значна частина доводочних робіт і натурних експериментів замінюється математичним моделюванням на ПК.

Задачі та обсяг курсової роботи

Курсова робота є важливою складовою частиною вивчення дисципліни “Гідравліка, гідро- та пневмопривод”, в результаті завершення якої, студент повинен отримати:

• глибокі знання принципів взаємодії основних складових частин гідроапаратури (ГА), що входять до складу виконавчого контуру (ВК) спроектованого гідроприводу (ГП);

• уміння розраховувати основні параметри виконавчого контуру (ВК) і вибирати по галузевому каталогу і довідникам типорозміри ГА;

• уміння модернізувати вихідну схему гідравлічного приводу (ГП) для забезпечення заданого циклу роботи;

• поняття про конструктивну будову окремих ГА.

Курсова робота (КР) складається з двох завдань:

Завдання 1 є основним у КР, містить задачу інженерного розрахунку параметрів і вибору гідроагрегатів виконавчого контуру ВК і опис режимів роботи вихідної принципової схеми ГП відповідно до технічного завдання (ТЗ), призначення і циклу роботи ГП.

В розрахунок основних параметрів ВК повинні входити такі пункти:

1. Опис режимів роботи принципової схеми ГП.

2. Розрахунок основних параметрів і вибір гідродвигуна (гідроциліндра або гідромотора у відповідності зі схемою ГП).

3. Розрахунок основних параметрів і вибір насоса.

4. Розрахунок потужності та вибір приводного двигуна.

5. Вибір робочої рідини.

6. Розрахунок місткості гідробаку.

7. Розрахунок параметрів і вибір гідроагрегатів, що входять до складу ВК.

8. Розрахунок втрат тиску в гідролініях та вибір гідроліній.

Завдання 2 містить графічну частину курсової роботи, яка складається з графічного зображення на кресленні формату А2 принципової схеми ГП із вказівкою основних параметрів, характеристик, груп гідроагрегатів та інше (відповідно до завдання), складальне креслення одного з гідроагрегатів ВК (за узгодженням із викладачем) на форматі А2 та основні його характеристики.

Бланк завдання для виконання курсової роботи наведений в додатку (додаток А).

Завдання 1

1 Опис режимів роботи принципової схеми гп

Виконавчий контур (ВК) є головною обов’язковою частиною об’ємного гідропривода будь-якого призначення і складності. У ВК відбуваються процеси перетворення потоку енергії.

До складу ВК входять насос чи група насосів, гідродвигун та трубопроводи, що з’єднують їх.

Решта гідроагрегатів – це стандартні елементи, вибір яких виконується за каталогами серійної продукції в результаті розрахунків параметрів ВК. Вони можуть бути розподілені на дві групи:

- гідроагрегати, які не впливають на процес перетворення енергії і, відповідно, на точність і параметри режимів роботи гідропривода; до них належать резервуари для робочої рідини – баки, пристрої очищення рідини від забруднення – фільтри та інші. Ці гідроагрегати відносяться до обслуговуючих (ГО);

- гідроагрегати, які керують процесом перетворення енергії і тим самим значно впливають на точність і параметри режимів роботи гідропривода: до них належать різного роду клапани (регулятори) тиску, регулятори витрати (швидкості), пропорційні розподільники та інші. Ці гідроагрегати входять до групи гідроапаратури (ГА).

Опис схеми ГП є початковою стадією в розробці КР, яка дає можливість зрозуміти принцип роботи системи в цілому та окремих її частин.

1.1 Приклад опису режимів роботи схеми ГП

Задача: за принциповою гідравлічною схемою описати режими роботи ГП.

Вхідні дані: принципова гідравлічна схема ГП (рис. 1.1).

Основні елементи гідропривода:

Б – гідробак;

Др. – дросель регульований;

КЗ – клапан запобіжно-переливний;

КЗв. – клапан зворотний;

Н – гідронасос;

Р – гідророзподільник чотирьохлінійний трьохпозиційний (4/3);

Ф – фільтр;

Ц – гідроциліндр несиметричний з однобічним штоком;

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 – гідролінії.

Рисунок 1.1 – Схема гідропривода

Положення гідророзподільника Р визначає ряд режимів роботи запропонованої схеми ГП. ГП має такі режими роботи: холостий режим, два робочих режими (прямий та зворотній хід) та режим перевантаження.

1.1 Холостий режим

В цьому режимі, гідророзподільник Р знаходиться в середній позиції, при якому гідролінія 2 з’єднана з гідролінією 6, а гідролінії 3 і 5 перекриті. При вмиканні насоса Н рідина по гідролінії 2, через гідророзподільник Р, гідролінію 6, фільтр Ф і гідролінію 7 перетікає у бак Б.

Робоча рідина від насоса Н в порожнини гідроциліндра Ц не потрапляє, корисна робота не виконується. Цей режим необхідний для перевірки працездатності системи – налагодження роботи насоса, запобіжного клапана та припинення, при необхідності, руху циліндра.

Аналогічно проводиться опис режимів роботи виконавчого контура з гідромотором, в якому має місце обертовий рух вала гідромотора з параметрами , , де – крутний технологічний момент на валу, – кутова швидкість.

1.2 Робочий режим

Прямий хід

Гідророзподільник Р знаходиться в крайній лівій позиції, при якій гідролінія 2 з’єднується з гідролінією 3, а гідролінія 5 з 6. Рідина від насоса Н по гідролінії 2, через гідророзподільник Р, гідролінію 3 дросель Др. та гідролінію 4 поступає в поршневу порожнину гідроциліндра Ц.

В поршневій порожнині гідроциліндра Ц створюється тиск необхідний для переміщення поршня, шток якого виконує робочий хід (рух ріжучого інструмента або обробляємої деталі в зону різання на верстатах, рух робочого органу машини для лиття під тиском, рух підйому вантажу на погрузчиках, рух ковша екскаватора, робочий рух пресу та інше). Рідина з штокової порожнини гідроциліндра Ц витискується в гідролінію 5 і далі через розподільник Р, гідролінію 6, фільтр Ф і гідролінію 7 надходить у бак Б.

Дросель Др. призначений для регулювання величини потоку робочої рідини в поршневу порожнину гідроциліндра Ц. Тим самим, площа відкриття робочого вікна дроселя Др. визначає швидкість руху поршня гідроциліндра . Надлишкова кількість рідини (різниця між потоком насоса Н і споживаним потоком гідроциліндра Ц) буде повертається в бак Б через клапан запобіжно-переливний КЗ під високим робочим тиском.

Фільтр Ф забезпечує очищення робочої рідини від забруднень.

Зворотній хід

Якщо золотник гідророзподільника Р перевести в крайню праву позицію, при якій гідролінія 2 з’єднується з гідролінією 5, а гідролінія 3 з 6, то робоча рідина від насоса Н по гідролінії 2, через розподільник Р по гідролінії 5 надійде в штокову порожнину гідроциліндра Ц, і шток виконає зворотний хід. При цьому поршень гідроциліндра Ц переміститься вліво і витіснить робочу рідину з поршневої порожнини у гідролінію 4 і далі через клапан зворотний КЗв., гідролінію 3, розподільник Р, гідролінію 6, фільтр Ф і гідролінію 7 у бак Б.