Проектирование гидропривода вращения вальцов прокатного стана

Содержание

Аннотация ……………………………………………………………………………………….4

Исходные данные ……………………………………………………………………………….5

Выбор гидромотора……………………………………………………………………………...6

Определение потребного расхода рабочей жидкости через ГМ ……………………………..6

Определение внутреннего диаметра магистралей ОГП ………………………………………7

Выбор рабочей жидкости ……………………………………………………………………….8

Определение типоразмеров …………………………………………………………………….8

Выбор насоса …………………………………………………………………………………….9

Список литературы …………………………………………………………………………….12

Аннотация

Курсовая работа на тему “Проектирование гидропривода вращения вальцов прокатного стана“ выполнена в процессе изучения дисциплины “Гидравлика и гидропривод”.

В работе содержатся описание работы схемы и указание всех ее элементов , расчет параметров системы и выбор силового оборудования, устройств управленя, дополнительных и вспомогательных устройств.

Курсовая работа включает пояснительную записку, выполненную на 11 листах машинописного текста.

THE SUMMARY

Course work “Projecting hydro-drive of feed of bore-mach”  had done in process of study discipline “Hidro-drive”.

In the work where are work-principle of scheme and indicate all it elements, calculates parameters of system and select power equipment, apparatus of control, additional and auxiliary equipment, calculate of speed and mechanical characters and dynamic calculate of hydro-drive.

Course work includes explanation note. It done on 11 printing pages and graphic part.

Исходные данные:

1)  гидромотор с крутящим моментом Мкр=20 Нм и частотой вращения вала n_доб/мин;

2)  регулируемый объемный насос;

3)  устройства управления: распределитель с дистанционным управлением, предохранительный клапан;

4)  вспомогательные устройства: бак и фильтры;

5)  жесткие гидролинии: напорная (от насоса до гидромотора) –l_н=10м.

6)  Внешние температурные условия: .

Рабочая температура жидкости t=50⁰C.

Рис. 1.  Принципиальная гидравлическая схема регулирования скорости подачи

1-  бак

2-  насос

3-  фильтр

4-  распределитель

5-  гидромотор

6-  предохранительный клапан

Выбор гидромотора (ГМ)

  При выборе ГМ необходимо установить его тип и рабочий объем q_д. Тип ГМ определяется перепадом давления на нем - . Поскольку величины q_д и связаны соотношением

                                    ,                                 (1)

то одну из них приходится задавать, а вторую определять из уравнения (1). Рекомендуется назначать параметр . При этом следует учитывать, что применение больших давлений выгодно с точки зрения уменьшения габаритов ОГП, но зато предъявляет повышенные требования к изготовлению насосов и гидромоторов. В нашем случае принимаем величину =5МПа, а гидромотор – пластинчатый, типа МГ. У ГМ этого типа =64 кг/см²= 6,4 МПа, а n_д об/мин. С учетом принятого значения  из уравнения (1) определяем

Здесь М_кр=20 Нм.

  По таблице технических данных гидроприводов (10, с. 83) определяем уже типоразмер ГМ, у которого величина =35*0,67=23*5 см³/об. Итак, принимаем: ГМ16-13. У этого ГМ - =35 см³/об; =0,5; =0,75; =0,67, рабочее давление р=5 Мпа, пиковое давление р_mах=6,4 Мпа, а максимальный крутящий момент при =5МПа равен 20 Н*м, максимальная частота вращения n_д = 2000об/мин.

  У гидромоторов этого типа диапазон изменения частоты вращения вала

  Утечки через дренаж 0,033 л/с.

  Максим. (эффект.) полезная мощность N_п =2,5 кВт=2500 Вт. Вес 1000 Н.

Определение потребного расхода рабочей жидкости через ГМ

Для  того, чтобы вал ГМ мог совершить максимальную частоту вращения n_д =2000об/мин,

требуется определенный расход рабочей жидкости, который должен подавать насос. Величина его определяется по формуле  

                                                    (2)

Здесь -коэфф. Пропорциональности перетечек рабочей жидкости в ГМ.

  Величина  определяется по формуле

                                          (3)

Здесь , и - параметры ГМ из паспорта при =5 МПа и =1000об/мин, =0,75.

С учетом этого: ,

а расход

Итак, насос должен обеспечивать максимальный расход в ОГП Q=1,426 л/с^*

Определение внутреннего диаметра магистралей ОГП

  Скорость движения рабочей жидкости в магистралях ОГП не следует брать выше значений, указанных в таблице (11, с.29). В общем случае она должна быть такой, чтобы суммарные потери давления в магистралях не превышали 5-6% от давления нагнетания насоса ОГП. Расчетная площадь поперечного сечения магистралей определяется из соотношения

а расчетный диаметр

Окончательная величина диаметра d выбирается из ряда диаметров труб, как ближайшая большая к d_p.

  Для нашего случая:

  а) напорная и исполнительная магистраль

.

  Здесь

.

  Принимаем:d=24мм.

  б) сливная магистраль

  Здесь  =2м/с.

.

  Принимаем d=31мм.

Выбор рабочей жидкости

  Подробно о выборе рабочей жидкости см. (3). В нашем случае внешние температурные условия t⁰, а температура рабочей жидкости t=50⁰C. В таких случаях целесообразно использовать в качестве рабочей жидкости масло индустриальное 20. У этой жидкости температура застывания t=20⁰C, при t=50⁰C вязкость  с Ст=0,2см²/с; удельный вес кг/см³.

Определение типоразмеров

   а) распределителя

    В задании на проект сказано, что ОГП должен быть с дистанционным управлением. Типоразмер распределителя определяется из удовлетворения условию

                                                          (4)

где расход рабочей жидкости через распределитель,

        максимальный рекомендуемый расход через распределитель (из паспорта).

Принимаем реверсивный золотник с электрогидравлическим управлением типа Г63-1. Условию (4) удовлетворяет реверсивный золотник 4Г63-15А. Для этого золотника =100л/мин=1,67 л/с; р=до 20 МПа; МПа.

  б) фильтра

   Тип фильтра определяется требуемой тонкостью очистки рабочей жидкости (грубая, нормальная, тонкая и особо тонкая очистка). Кроме того, давление, с которым жидкость будет проходить через него, не превышало допустимое давление для данного типа фильтра. Типоразмер фильтра определяется из условия

                                                              (5)

где  и - соответственно действительный и максимальный рекомендуемый

                              расходы рабочей жидкости через фильтр.

   В нашем случае достаточно иметь грубую очистку рабочей жидкости. Для такой очистки чаще всего применяют пластинчатые фильтры типа Г41. Согласно техническим данным фильтров данного типа (2, табл. 53) нас удовлетворяет фильтр 0,2Г41-43. Его данные: ; =0,2 МПа; р6,4 МПа. Для выполнения условия (5) необходимо два таких фильтра, установленных параллельно.

Выбор насоса

   Выбор насоса сводится к установлению его типа и рабочего объема q_н. Для выбора типа насоса надо знать величину необходимого давления нагнетания р_н. Применительно к нашему случаю эта величина определяется по формуле

                          .               (6)

1.  Потери давления в фильтре

      Гидравлическая характеристика фильтра

                                       .                               (7)

 Здесь ; - потери давления в фильтре при =Q_ф= Q_мах.  Для нашего случая :

; Q_ф=Q/2 – так как два фильтра, установленные параллельно.

2.   Потери давления в реверсивном золотнике.

       Гидравлическая характеристика реверсивного золотника

                                                                    (8)   

Здесь ;

                    потери давления в золотнике при Q_з= Q_мах. 

В нашем случае 

Так как рабочая жидкость через золотник проходит дважды, то величина в формуле(6) удваивается.

3.   Потери давления в гидромоторе . Эта величина определяется по формуле

                                                                (9)

В нашем случае  q_д=35 см³;   М_кр=20 Нм.

                                

4.  Потери давления в магистралях

Гидравлическая характеристика магистралей

                                          (10)

Напорная ветвь магистрали

При >4000 коэффициент определяется по формуле:

Сливная магистраль

 При Re=30004000=0,04.

Суммарная потеря в магистралях

Итак, давление нагнетания р_н равно

По величине р_н и потребной подаче Q подбираем регулируемый насос типа 11Д. Для нашего случая подходит насос 11Д №5. (3,табл.15.5). у этого насоса Q=1,7л/с.

5.  Определение статических характеристик гидропривода.

В объемных гидроприводах такого типа регулирование частоты вращения вала гидромотора N_П с изменением q_н при постоянной нагрузке на гидромоторе, т.е. при М_кр=const.

                                           (10)

и

                                                 (11)

  Результаты расчета по этим формулам приведены в табл.1.

  В расчетах

Рис.2

Рис.3

На рис.2 и рис.3 показаны статические характеристики гидропривода с объемным регулированием, при регулировании насосом.

Табл.№1

qн	см3	0	10	20	30	40	50	60	70
nд	об/мин	0	300	600	900	1200	1500	1800	2100
Nп	кВт	0	0,63	1,26	1,83	2,52	3,15	3,78	4,3

Список использованной литературы

1.  Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е. Справочник по гидроприводам горных машин. М., Недра, 1974.

2. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М., Машиностроение, 1979.

3. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Г. Элементы гидропривода. Киев, Техника, 1977.