Проектирование гидросхемы приводов машины для сварки трением
Техническое задание
Наименование, область применения и назначение изделия
Проектирование гидросхемы приводов машины для сварки трением.
Гидросхему приводов целесообразно использовать в
автомобилестроение и инструментальном производстве.
Гидросхема приводов предназначена для автоматизации основных
операций, выполняемых на машине для сварки трением при использовании элементов
гидроавтоматики.
Цели и задачи разработки
Проектирование гидросхемы приводов машины с целью
автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при
использовании элементов гидроавтоматики.
Источники разработки
Разработка ведется на основании изучения состава современного
промышленного оборудования, прогнозирования потребности в оборудовании данного
класса у предприятий и частных фирм.
Технические требования
Состав машины и требования к конструктивному исполнению
Гидросхема должна содержать следующие узлы:
- привод сжатия заготовки;
- привод тормоза;
- привод захватов;
- гидростанция.
Требования к надежности и технике безопасности.
В наиболее ответственных местах должны быть предусмотрены
предохранительные устройства от перегрузок.
Электроаппаратура и электродвигатели должны быть защищены от
попаданий влаги по категории « Правил устройства электроустановок (ПУЭ)»,
утвержденных Госэнергонадзором.
Конструкции проектируемых узлов и систем должна исключать их
поломку при нештатных ситуациях.
Требования к технологичности производства и эксплуатации.
Конструкция узлов и систем гидросхемы должна быть
технологичной при изготовлении, эксплуатации и ремонте.
Составные части узлов и систем гидросхемы должны быть доступны
для технологического обслуживания и ремонта.
Требования к метрологическому обеспечению.
Все используемые измерительные устройства и датчики должны
быть отградуированы, и пройти соответствующую аттестацию.
Требования к уровню унификации и стандартизации.
При проектировании гидросхемы приводов необходимо стремиться
к максимальной унификации и стандартизации проектируемых узлов и систем,
деталей и покупных изделий , а также использовать как можно больше стандартных
крепежных деталей и т.п.
Эстетические и эргономические требования.
Конструкция проектируемых узлов и систем гидросхемы приводов
и их внешний вид должны соответствовать современным требованиям технической
эстетики.
Установка органов управления и усилия, прикладываемые к ним
человеком, должны соответствовать эргономическим требованиям.
Специфические требования.
По основным техническим характеристикам и
технико-экономическим показателям проектируемые узлы и системы гидросхемы
приводов должны иметь преимущества перед подобными образцами данного класса оборудования
и находиться на уровне современных зарубежных образцов.
Требования к основным частям установки, сырью и
эксплуатационным материалам.
Выбор дефицитных комплектующих изделий материалов и
дорогостоящих видов термообработки должен иметь убедительную обоснованность.
Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию
и ремонту приводов.
Все составляющие гидросхемы приводов должны быть рассчитаны
для работы в закрытых помещениях при температуре -20…+80 С.
Питание насосной станции должно осуществляться от сети
переменного тока напряжением 220В с частотой 50Гц.
Приводы машины периодически должен обслуживать один человек.
Система обслуживания должна включать:
- ежедневное обслуживание;
- еженедельное обслуживание;
-техническое обслуживание после 1000 часов работы;
-техническое обслуживание после 2000 часов работы.
Требование к маркировке и установке.
На видных местах приводов должны быть прикреплены таблички,
изготовленные по ГОСТ 12969-67, на которых должны быть указаны:
-наименование привода или его составной части;
-год выпуска.
Маркировка должна быть выполнена краской и трафаретом, либо
выгравирована.
Перед упаковкой неокрашенные поверхности должны быть
законсервированы.
Требования к транспортированию и хранению.
Упакованные изделия транспортируются в открытых транспортных
средствах всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов на транспорте
данного вида.
Условия транспортирования и хранения должны быть соблюдены в
соответствии с ГОСТ 15150-69.
Экономические требования.
Срок окупаемости затрат на разработку и освоение
производства- не более 3-х лет.
гидроцилиндр насосная привод сварка
Содержание
Введение
Исходные
данные
1. Подбор
гидроцилиндров
2. Выбор
насосной станции
3. Подбор
регулирующей аппаратуры
4. Расчет
трубопровода
5. Расчет
потерь
6. Расчет
потерь в приводе сжатия заготовки
7. Расчет
регулировочной и механической характеристик
8. Принцип
работы гидроцилиндра
Заключение
Список
литературы
Введение
Применение гидроприводов позволяет упростить кинематику
машин, снизить металлоемкость, повысить точность, надежность и уровень
автоматизации.
Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их
использование в станкостроение. Это потери на трение и утечки, снижающие КПД
гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости.
При правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации
гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму. Для этого нужно
знать хорошо унифицированные узлы станочного гидропривода, централизованно
изготовляемые специализированными заводами, а также типовые узлы специального
назначения.
Исходные данные:
Привод сжатия заготовки:
= 5 см/с
Привод тормоза:
; 
; 
.
Привод захватов заготовки:
;
;
Последовательность работы:3-1-2-3-1-2
Длина магистрали: 4,5м
1. Подбор гидроцилиндров
Привод сжатия заготовки
.
1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F [3, с.381]:
(1)
где Pmax –
максимальное усилие, Pmax =63000
Н;
р – давление в системе МПа; выбирается из ряда стандартных
значений( 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32;40;50;63).
Принимаем рабочее давление:
2. Расчетный диаметр поршня гидроцилиндра
[3, с.384]:
(2)
где F – площадь
гидроцилиндра, мм2;
p - постоянная, p=3,14.
Выбираем гидроцилиндр: 1- 50х200 по ОСТ2 Г21-1-73 [2,
с.48]:
Позиция в гидросхеме -(1)
3. Действительная площадь гидроцилиндра 
[3, с.381]:
(3)
где D-
диаметр поршня, мм;
p - постоянная, p=3,14.
4. Рассчитаем расход Q [2, с.382]:
(4)
где -действительная площадь
гидроцилиндра,
;
-скорость движения
гидроцилиндра,
.
Привод тормоза.
1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F по формуле (1):
Принимаем рабочее давление:
2. Расчетный диаметр поршня гидроцилиндра по формуле (2):
Выбираем гидроцилиндр: 1- 30х150 по ОСТ2 Г21-1-73 [2,
с.48]:
Позиция в гидросхеме -(2)
3. Действительная площадь гидроцилиндра по формуле (3):
4. Рассчитаем расход Q по формуле (4):
Привод захватов.
1. Рассчитаем площадь гидроцилиндра F по формуле(1):
Принимаем рабочее давление:
Выбираем гидроцилиндр: 1-70х3600 по ОСТ2 Г21-1-73 [2,
с.48]:
Позиция в гидросхеме -(3)
3. Действительная площадь гидроцилиндра по формуле (3):
4. Рассчитаем расход Q по формуле (4):
2. Выбор насосной станции
Выбираем насосную станцию типа 3АМЛ 48-84-УХЛ 
4Г49-33 [3, с.38]:
|
3
|
А
|
М
|
Л
|
Г48-8
|
4
|
УХЛ
|
12Г12-23АМ 4А112МВ6
|
4Г49-33
|
3 – исполнение по высоте гидрошкафа;
А – с теплообменником и терморегулятором (исполнение по
способу охлаждения);
М – один агрегат за щитом (исполнение по количеству и
расположению насосных агрегатов);
Л – левое, расположение насосного агрегата;
Г48-8 – обозначение насосной установки;
4 – исполнение по вместимости бака (160л.);
УХЛ – климатическое исполнение по ГОСТ15150-69;
12Г12-23АМ – тип комплектующего насоса;
4А112МВ6– тип электродвигателя;
4Г49-33 – номер насосного агрегата.
3. Подбор регулирующей аппаратуры
1. Дроссель (гидроклапан давления) ДР-12 [2, с.160]: Позиция
в гидросхеме - (8)
Диаметр условного прохода 16 мм.
Расход масла-
Внутренние утечки 
Масса 3,5 кг.
2. Дроссель с обратным клапаном (регулятор потока) КВМК 16G1.1 [2, с.160]:
Позиция в гидросхеме -(4)
Диаметр условного прохода16 мм.
Расход масла-
Потеря давления в клапане-0,1 МПа. Масса 1,1 кг.
3. Обратный клапан по ГОСТ 21464-76 [2, с.112]:
Позиция в гидросхеме -(9)
Диаметр условного прохода 10 мм.
Расход масла-
Утечки масла при номинальном давлении- 0,08 л/мин. Масса- 1,46
мин.
4. Редукционный клапан 20-32-1к-УХЛ 4 [2, с.131]:
Позиция в гидросхеме -(6)
Диаметр условного прохода 20 мм.
Исполнение по номинальному давлению 32 МПа.
Расход масла Q=40
л/мин.
Исполнение по присоединению - резьбовое с конической резьбой
(1к).
Климатическое исполнение УХЛ, категория размещения 4.
Потеря давления 
Масса 4,6 кг.
5. Двухпозиционный гидрораспределитель [2, с.88]
ВЕ 16-573-30/ОФ В220-50 Н.Д
Позиция в гидросхеме -(5)
В - гидрораспределитель золотниковый;
Е - электромагнитное управление;
16- условный диаметр прохода;
573- вид исполнения;
30/- номер конструкции;
ОФ - без пружинного возврата с фиксатором;
В220-50- переменный ток с напряжением 220 В и с частотой 50
Гц;
Н- электромагнит с управлением от кнопки;
Д- подвод кабеля сверху к электромагниту.
Расход масла 
Время срабатывания-
0,02-0,06 с.
Номинальное давление 32 МПА. Потери давления 0,55 МПа.
6. Трехпозиционный гидрораспределитель[2, с.88]
ВЕ 16 -44А-31/ОФ В220-50 Н.Д
Позиция в гидросхеме -(7)
Е - электромагнитное управление;
16- условный диаметр прохода;
44А - вид исполнения по гидросхеме;
31/- номер конструкции;
ОФ - без пружинного возврата с фиксатором;
В220-50- переменный ток с напряжением 220 В и с частотой 50
Гц;
Н- электромагнит с управлением от кнопки;
Д- подвод кабеля сверху к электромагниту.
Потери давления 0,55 МПа.
Номинальное давление 32 МПА
4. Расчет трубопровода
Принимаем материал труб. Ст. 20.
Внутренний диаметр трубопровода [3, с.391]:
(5)
- регламентированная скорость
для напорных магистралей при р=63 МПа и 
- при
р=10 МПа ;
Q- расход жидкости, 
.
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
- для привода захватов.
- регламентированная скорость
для сливных магистралей, р=2,5МПа;
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
- для привода захватов.
, (6)
где 
;
р- давление в системе, МПа; d- внутренний диаметр трубопровода, мм.
Для напорной магистрали
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
- для привода захватов.
Для сливной магистрали
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
- для привода захватов.
Определение наружного диаметра трубы.
(7)
где d-внутренний
диаметр трубопровода, мм;
-толщина стенок трубы, мм.
Для напорной магистрали
Для сливной магистрали
Выбираем трубу по ГОСТ 8734-75 [3,с.307351] бесшовная холоднодеформированная прецизионная:
Для напорной магистрали
10 
1- для привода сжатия
заготовки;
9 1- для привода тормоза;
9 1- для привода захватов.
Для сливной магистрали
14 1- для привода сжатия
заготовки;
12 1- для привода тормоза;
14 1- для привода захватов.
Выбор масла.
Масло минеральное И-30А [3, с.11]:
Определение числа Рейнальдса [3, с.389]:
, (8)
где Q-
расход жидкости, ;
d-внутренний диаметр трубопровода, мм;
- вязкость жидкости, 
.
если число Рейнальдса >2300 – поток турбулентный, если
< 2300 ламинарный.
Для напорной магистрали
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
- для привода захватов.
Для сливной магистрали
- для привода сжатия
заготовки;
- для привода тормоза;
Во всех ветвях магистрали поток имеет ламинарный режим
течения жидкости.
5. Расчёт потерь
Так как для всех трубопроводов режим течения ламинарный то
потери в трубопроводах считаются по формуле [3, с.389]::
(9)
где - вязкость жидкости, ;
L- длина трубопровода, м;
Q- расход жидкости, ;
d-внутренний диаметр трубопровода, мм.
Первый контур- привод сжатия
заготовки:
Второй контур- привод тормоза:
Третий
контур- привод захватов:
6. Расчет потерь в приводе сжатия заготовки
Определим потери в приводе сжатия заготовки:
=32 МПа - давление в приводе
сжатия заготовки;
(10)
(11)
(12)
где 
= 0,055 МПа - потери в
двухпозиционном гидрораспределителе
= 0,055 МПа – потери в
трехпозиционном гидрораспределителе
= 0,106 МПа – потери в
напорной магистрали привода сжатия заготовки.
= 0,021 МПа – потери в сливной
магистрали привода сжатия заготовки.
– суммарные потери в напорной
магистрали привода сжатия заготовки.
– суммарные потери в сливной
магистрали привода сжатия заготовки.
=0,055+0,055+0,106=0,216 МПа
=0,055+0,055+0,021=0,131 МПа
=32-0,216=31,784 МПа
7. Расчет регулировочной и механической характеристик
Механическая характеристика [1, с.392]:
(13)
где
- площадь дросселя, 
;
p - постоянная, p=3,14;
D- диаметр поршня, м ; d-диаметр штока, м;
p-плотность жидкости, 
;
- потери в приводе сжатия
заготовки, МПа;
-нагрузка гидроцилиндра, кг;
-потери в сливном
трубопроводе, МПа.
, (14)
где
-условный
диаметр прохода дросселя, м.
Рисунок 2 Изменение скорости движения штока гидроцилиндра от площади
дросселя
Регулировочная характеристика по формуле (13):
|
F, H
|
V, 
|
|
0
|
0,103
|
|
10000
|
0,094
|
|
40000
|
0,06
|
|
F, H
|
V,
|
|
0
|
0,0512
|
|
10000
|
0,047
|
|
40000
|
|
F, H
|
V,
|
|
0
|
0,1279
|
|
10000
|
0,116
|
|
40000
|
0,078
|
Рисунок 3 Изменение скорости от усилия на штоке гидроцилиндра
8. Принцип работы гидроцилиндра [2, с.48]
Гидроцилиндр с односторонним штоком по ОСТ2 Г21-1-73 состоит из следующих деталей: гильзы
6, крышек 1 и 9, поршня 4, штока 10, разрезной гайки 2, тормозных втулок 3 и 5,
фланцев 7, полуколец 8, втулки 11, передней опоры 12, крышки 14, дросселей 15,
обратных клапанов 16 и винтов 17. Уплотнение поршня по диаметру D обеспечивается с помощью чугунных
поршневых колец, а уплотнение штока по диаметру d- с помощью шевронных уплотнений 13, натяг которых
регулируется путем изменения толщины пакета прокладок между крышками 4 и 9.
Масло в цилиндр подводится через отверстия 
; для
выпуска воздуха в крышках 1 и 9 предусмотрены отверстия, заглушаемые пробками.
В исполнениях с торможением втулки 3 и 5 в конце хода входят в соответствующие
расточки крышек 1 и 9, после чего слив масла из рабочей полости возможен лишь
через дроссель 15, регулирующий эффективность торможения. После реверса
движения масло в рабочую полость поступает через клапан 16.
Заключение
Проектирование гидросхемы приводов машины проводится с целью
автоматизации основных операций, выполняемых на машине для сварки трением при
использовании элементов гидроавтоматики.
В результате проделанной работы была спроектирована
гидросхема привода машины для сварки трением. Рассчитаны основные
характеристики и построены графики зависимостей (график изменения скорости
движения штока гидроцилиндра от площади дросселя и график изменения скорости
движения штока гидроцилиндра от усилия на штоке гидроцилиндра).
Список литературы
1. Башта
Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: - М.:
«Машиностроение», 1982.-423с.
2. Свешников
В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник.: - М.: «Машиностроение»,
1988.-512с.
3. Свешников
В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник.: - М.: « Машиностроение»,
1995.-448с.