Разработка автоматизированного гидропривода технологических машин

 Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Уральский  государственный  технический университет  – УПИ

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

СТРОИТЕЛЬНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА  ГИДРАВЛИКИ 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ГИДРАВЛИКА и ГИДРОПНЕВМОПРИВОД»:

«РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ГИДРОПРИВОДА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН»     
 

Вариант №  4/16 (10) 
 

Курсовую  работу выполнила:                       студент  группы М-37041  Макарова Э. С.

Проверил:                                                                          преподаватель   Плешков С. Ю.   
 
 
 
 
 
 

Допускается к защите . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(подпись  руководителя курсовой работы) 

Оценка  за курсовую работу . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .  
 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург  2010 

^{Содержание} 

Задание на курсовую работу………………………………………………………..2 

Введение….…………………………………………………………………………….4  

1. Описание принятой гидросхемы и принципа работы гидропривода….………….6

1.1 Описание работы гидросхемы……………………………………………………..7

2. Расчет основных параметров гидропривода..………………..……………………..8

2.1. Определение диаметра поршня и штока гидроцилиндра….……………………..8

2.2. Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса………………………..8

2.3. Подбор гидроаппаратуры………………………………………………………….9

2.4. Определение диаметра трубопроводов и расхода в линиях нагнетания и слива……………………………………………………………………………………12

2.5. Параметры ОГП при рабочем ходе……………………..…………………...…12 

Заключение……………………………………………………………………………15 

Список используемой литературы………………………………………………...…17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В данной курсовом проекте будет рассмотрен автоматизированный гидропривод.

Высокая эффективность, большие технические возможности делают его почти универсальным средством, используемым в различных технологических процессах.

Гидроприводы  применяются в металлургии и  энергетике, в металлообработке и  производстве изделий из пластмасс, в подъемно-транспортном и деревообрабатывающем оборудовании, в строительстве, производстве сельскохозяйственной техники, автомобилестроении и авиастроении.

К основным преимуществам  гидропривода относят:

• высокие усилия и большую передаваемую мощность на единицу массы привода;
• широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена;
• точность позиционирования деталей;
• простоту управления и автоматизации;
• простоту предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок;
• надежную смазку трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей.

А к недостаткам:

• утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления;
• нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;
• необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в нее воздуха;
• пожароопасность — в случае применения горючей рабочей жидкости.

В частности  мной изучен гидропривод с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости, в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса. Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры.

Заданный способ управления циклом – по перемещению, конструкцией корпуса гидроцилиндра  – реализуется посредством механического  соприкосновения штока гидроцилиндра с золотниками во время его движения, в результате чего золотники переключаются из одного положения в другое. Переключение золотников, в свою очередь, приводит к регулированию позиций гидрораспределителя посредством гидравлической силы, то есть силы давления рабочей жидкости. Совокупность данных процессов и обеспечивает необходимый тип команды управления циклом – гидромеханический. Регулирование же скорости гидродвигателя осуществляется дроссельным способом с установкой дросселя на выходе из гидроцилиндра. Дроссели – это регулирующие устройства, которые способны устанавливать определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.

 Дроссельное регулирование гидропривода — способ регулирования скорости движения штока гидроцилиндра за счёт изменения эффективного сечения потока через гидродроссель. При полном открытии дросселя скорость поршня получается максимальной. При уменьшении открытия давление перед дросселем повышается, клапан приоткрывается и пропускает часть подачи насоса. Скорость поршня при этом уменьшается.  Если говорить о плюсах последовательно соединенного дросселя установленного на выходе из гидроцилиндра, то мы имеем следующее: гидродвигатель работает более устойчиво, особенно при знакопеременной нагрузке; имеется возможность регулирования гидропривода при отрицательных нагрузках, т.е. при направлении преодолеваемой силы F в сторону перемещения поршня; кроме того, при установке дросселя в сливной гидролинии (для разомкнутой системы циркуляции жидкости) тепло, выделяющееся при дросселировании потока жидкости, отводится в бак без нагрева гидродвигателя. В результате этого гидродвигатель работает в более благоприятных условиях. Недостатком дроссельного регулирования является то, что при регулировании часть энергии тратится на преодоление сопротивления в дросселе, вследствие чего повышается температура жидкости, а это отрицательно сказывается на работе гидросистемы. При дроссельном регулировании снижается КПД гидропривода, и отсутствует постоянство скорости движения выходного звена гидродвигателя при переменной нагрузке. В современных  условиях продолжается дальнейшее совершенствование гидравлических аппаратов и интегрированных электрогидравлических устройств управления, расширяется ассортимент клапанов, присоединяемых к гидродвигателям и предохраняющих гидросистемы от перегрузок, обеспечивающих торможение исполнительных механизмов при движении и вращении.

1. Описание принятой гидросхемы и принципа работы гидропривода

      По  заданным условиям составлена принципиальная гидросхема, реализующая необходимый рабочий цикл в автоматическом режиме. Фазы цикла и соответствующие им позиции распределителей указаны в таблограмме:

 
 

Рис.1 Принципиальная схема управления ОГП

     1.1 Описание работы  гидросхемы

     На  первой стадии цикла БП жидкость с  расходом Q_H   подается в поршневую полость гидроцилиндра по трассе 1-0-6, слив происходит по трассе 8-0-2, при данном цикле крановый гидрораспределитель находится в позиции «а».

     Автоматическое  переключение на РХ происходит при  достижении штоком гидроцилиндра золотника 9, который переходит в позицию  «а» и гидравлически переключает гидрораспределитель 3 в положение «а». Жидкость движется по трассе 1-3-6, а слив происходит по трассе 4-3-2.

     Переключение  на цикл БО производится переходом золотника 10 в позицию «а», который гидравлически перемещает гидрораспределитель 3 в положение «b». Жидкость нагнетается по трассе 3-7-6 и сливается по трассе 6-3-2.

     Остановка поршня в любой момент времени  производится путем разгрузки гидросистемы от давления через кран управления 17, подключенный к управляющей полости клапана 12. Перевод крана 17 в позицию «b» соединяет эту полость с гидробаком, после чего срабатывает клапан 12 и переключает насос на слив.

     Для остановки поршня в исходном положении  служит кран 11, который в позиции  «b» перекрывает поток масла по линии управления к распределителю 3. Тогда несмотря на то, что золотник 9 открыт, распределитель 3 не переключается в позицию «а», и поршень удерживается в крайне левом положении. В итоге, срабатывает переливной предохранительный клапан 12 при соответствующем положении крана 17, и жидкость сливается в бак.

     Дополнительная  подпитка гидросистемы осуществляется при помощи насоса Н₂, который связан с гидроклапаном давления. В том случае если давление в системе падает, насос начинает качать жидкость и подавать в линию нагнетания. 

1 –  гидронасос нерегулируемый с  постоянным направлением потока;

2 –  фильтр;

3 –  гидрораспределитель  четырехлинейный трехпозиционный  с гидравлическим управлением;

4 – дроссель регулируемый;

5 – манометр;

6 – силовой  двухштоковый гидроцилиндр;

7 – обратный  клапан;

8 – крановый гидрораспределитель;

9 – гидрораспределитель золотникового типа;

10 – гидрораспределитель золотникового типа;

11 – крановый гидрораспределитель;

12 – предохранительный клапан;

13 – обратный  клапан;

14 – гидронасос  нерегулируемый с постоянным  направлением потока;

15  –  предохранительный клапан;

16 – гидробак  с атмосферным давлением.

17 – кран управления.

      2. Расчет основных параметров гидропривода 

2.1 Расчет диаметра поршня и штока гидроцилиндра

Принимаем стандартное  значение диаметра по ГОСТ 12447-80:

Диаметр штока:

Принимаем стандартное  значение диаметра по ГОСТ 12447-80:

2.2 Определение расхода рабочей жидкости и выбор насоса

Максимально необходимый расход жидкости: