Отработанное масло через сливную магистраль возвращается в бак. Для предотвращения проседания плунжера пресса под собственным весом в нерабочее время , что может привести к появлению воздуха в поршневой полости, служит гидрозамок ГЗ.
II. Специальная часть.
II.1. Расчет гидроцилиндра.
При выборе гидроцилиндра определяем нагрузку на его выходном звене с учетом сил инерции.
Инерционную нагрузку определяем по формуле:
где: m – масса подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора поступательного действия, КГ;
τо – время разгона гидромотора до заданной скорости, С;
.
Пиковая нагрузка составит:
Fn = Fmax + Fu, H;
где: Fmax – максимальная нагрузка на выходном звене гидромотора, Н;
Fu – инерционная нагрузка на выходном звене гидроцилиндра, Н;
Fn =100·104+0,03·104=100,03·104 H.
После определения пиковой нагрузки задаемся расчетным давлением Ррм=16 мПа, давлением в сливной линии Pcл = 0,16 мПа, по ГОСТу 12445-80 и определяем расчетный диаметр поршня гидроцилиндра:
Принимаем стандартные значения диаметра поршня и штока [1]
Dn = 200мм; Dш = 150 мм;
Давление масла перед гидроцилиндром определяем по формуле:
где:
F – средняя нагрузка на выходном звене гидромотора, Н;
а, в – постоянные параметры гидроцилиндра.
где: Dn, Dм – диаметры поршня и штока гидроцилиндра, М;
Рсл – давление в сливной гидролинии, Па;
р’ – давление на контактную поверхность возникающее при монтажном сжатии усов манжеты из полихлорвинила, р’ = 0,5 МПа;
f – коэффициент трения при обильной смазке, f = 0,03.
bn, bш – ширина манжет поршня и штока, М;
bn = 10 мм } приложение 1 стр. 57[2].
bш = 10 мм}
Определяем максимальное давление перед гидромотором, Па;
Расход масла на гидроцилиндре при выталкивании:
где: ήом – объемный КПД цилиндра уплотненного V образными манжетами принимаем равным 1:
II.2. Расчет и выбор устройств управления.
Расход и давление на гидрораспределителе:
Qp = Qм; Qp = 48/,6 л/мин.; Qp max = 62,4 л/мин;
Рр = Рм; Рр = 6,43 МПа; Рр max = 9,63 МПа.
В качестве распределителя принимаем гидрораспределитель 14Г74-24 с электроуправлением ТУ 2-053-1436-79 таблица 4.4 стр. 78 [3], с характеристиками:
Dy = 20 мм; Рkр= 20Мпа; Qкр = 70 л/мин.
стр. 76 [3] ∆Qкр = 200 см3/мин = 0,2 л/мин;
стр. 77 рис. 4.3. ∆Pкр = 0,3 МПа;
Утечки при рабочих давлениях:
Падение давления при рабочих расходах:
Давление и расход предохранительным клапаном:
Ркп = Рм + ∆Рр, МПа;
Ркп = 6,43 + 0,14 = 6,57 МПа:
Ркп max = 9,63 + 0,03 = 9,93 МПа;
Qкп = Qм + DQp, л/мин;
Qкп = 48,6 + 0,064 = 48,664 л/мин;
Qкп max = 62,4 + 0,096 = 62,496 л/мин;
По таблице 5.6. стр. 131 [3] принимаем предохранительный клапан КПЕ-20 ТУ2-053-1748-85, нормально закрытый с характеристиками:
Dy = 20 мм; Рккп = 32 МПа; Qккп = 40 л/мин;
Qккп max = 63 л/мин; Qккп min = 8 л/мин; DQккп = 400 см3/мин = 0,4 л/мин.
Рабочие утечки через клапан:
II.3. Расчет трубопроводов.
Принимаем металлические трубы круглого сечения. Для определения диаметров задаемся максимальными скоростями течения масла в напорной линии U= 4м/с, в сливной U = 2 м/с, во всасывающей U = 1,2 м/с.
Расчетный диаметр трубы:
Диаметры трубопроводов на нагнетании и сливе принимаем одинаковыми с внутренним диаметром.
Dтн = Dтсл = 20 мм; Dтвс = 25 мм; табл. 76.
Тогда действительные скорости течения масла в трубах:
Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для:
V = 30 мм2/с = 3 ●10-5 м2 /с– вязкость масла;
Т.к. числа Рейнольдса Re < 2000, то коэффициент трения рассчитывается по
формуле:
Потери давления в трубах определяем по формуле:
где: ρ= 890 кг/м3 - плотность масла.
Потери давления в нагнетательной и сливной гидролинии:
II.4. Выбор вспомогательного оборудования.
Давление и расход на обратном клапане:
Рко = Рм + D Рм, МПа;
Qко = Qм + D Qp + DQ кп, л/мин
Рко = 6,43 + 0,14 = 6,57 МПа;
Рко max = 9,63 + 0,3 = 9,93 МПа;
Qко = 48,64 + 0,084 + 0,08 = 48,764 л/мин;
Qко max = 62,4 + 0,096 + 0,12 = 62,616 л/мин;
По таблице 4.9. стр. 109 [3] принимаем обратный клапан Г 51-24 ТУ2-053-1649-83 с характеристиками:
Dy = 20 мм; Qкко = 70 л/мин ; ∆Qкп = 0,008 л/мин ;
Ркко = 20 МПа; ∆Pкок = 0,2 МПа;
Потери давления на обратном клапане:
Давление и расход на фильтре:
Рф = Рм + DРр + D Рко, МПа;
Qф = Qм +D Qp + D Qкп , л/мин ;
Рф =6,43 + 0,14 + 0,139 = 6,709 МПа;
Рф max = 9,63 + 0,3 + 0,179 = 10,109 МПа;
Qф =48,6 + 0,084 + 0,08 = 48,764 л/мин ;
Qф max = Qко max = 62,616 л/мин .
По таблице 8.10 стр. 305 [3] принимаем напорный фильтр ФП7 -ГОСТ
16026-80 , с характеристиками:
Dy = 20 мм; тонкость фильтрации 25 мкм;
Qфк = 63 л/мин ; ∆ Pфк = 0,11 МПа; Рфк = 20 МПа;
Потери давления на фильтре:
Вместимость бака принимаем равной трехминутной производительности насоса: Wpб = 3 ●Qн = 3 ● 64 = 189 л;
Принимаем стандартное значение емкости бака:
Wб = 200 л .
II.5. Расчет и выбор насоса и электродвигателя.
Давление и подача за насосом:
Рн = Рм + ΔРр + ΔРко + Δ Рф + ΔРн, МПа;
Qн = Qм + ∆ Qр + ∆Qкп , л/мин ;
Рн = 6,43 + 0,14 + 0,139 + 0,085 + 0,05 = 6,844 МПа;
Рн max = 9,63 + 0,3 + 0,179 + 0,109 + 0,05 = 10,268 МПа;
Qн = 48,6 + 0,084 + 0,08 = 48,764 л/мин;
Qн max = 62,4 + 0,096 + 0,12 = 62,616 л/мин.
По таблице 33 стр. 39 [1] принимаем аксиально-поршневой насос НАР-74-35/250 с характеристиками:
qкн = 63 см3 = 63 ●10-6 м3; Ркн = 20 МПа; Ркн max=32 МПа
ωнк= 1500 об/мин = 157,1 рад/с;
ήкно = 0,93; ήкн = 0,87;
Jн =0,018 кг/м2 ; 0,1< eн>1;
Принимаем скорость вращения вала насоса: ωн = 1500 об/мин ;
Объемный КПД насоса определяем по формуле:
Полный КПД насоса:
Мощность на валу насоса:
Рнр = Рн + D Pтвс = 6,844 + 0,0068 = 6,851;
.
Момент на валу насоса:
По таблице 3 стр. 60 [2] принимаем асинхронный электродвигатель 4А160S4У3 с характеристиками:
Nкэ = 15 кВm; ωкэc = 1500 об/мин = 157,1 рад/с ;
Sк = 2,3%; Sккр = 16 % ; .
Jкэ = 0,16 кг ● м2 ;
где: ωэс – синхронная угловая скорость ротора электродвигателя рад/с ;
Sккр– критическое скольжение электродвигателя.
Мкэ max = 2,3 ● Мкэ, Н.м;
где: Мэ – момент на валу электродвигателя, Н.м ;
Мкэ max = 2,3 ● 97 = 224,7 Н.м;
Т.к. Nкэ > Nвн max и Мкэ > Mвн max - выбранный электродвигатель удовлетворяет
условиям работоспособности.
Уточняем действительное скольжение электродвигателя:
Уточняем скорость вращения вала насоса:
ωн = ωэс ● (1 – S) = 157,1 ● (1 – 0,26) = 116,3 рад/c ;
Т.к. регулирование осуществляется изменением рабочего объема насоса:
Действительная производительность и мощность насоса:
III. Расчет статических характеристик.
КПД гидропередачи определяем по формуле:
ή = ή м ● ή с ● ή н ;
где: ή м – КПД гидроцилиндра;
Определим параметры холостого хода:
Fx = (Рмо-Рсл) ● F ● (1 – ήм) = (6,43-0,16) ● 106 ● 31,4●10-3(1-0,92)=15,75 кH;
Рмx = DРмx + Pсл = 0,545 + 0,16 = 0,705 МПа;
Pнх = Рмx + DРтн + DРр =0,705 + 0,05 + 0,14 = 0,895 МПа;
Удельные утечки
∑ауi = аур + аукп+ аун;
∑ауj = (0,165 + 0,335 + 5,52) ●10-12 = 6,02 ● 10-12 м3/cПа = 0,602 ● 10-11;
Скорость движения штока при холостом ходе и eн = 0,7 = Сonst;
Vx = 1/Fн ● [Qнх – Рнх ● (ар + акп )];
Vx = 1/34,4● 10-3 ● [8,1●10-4-0,895 ●106●(0,5 + 0,335 ● 10-12)]=0,0258 м/с;
по точкам: V = 0,025 м/с при F = 40 ●104 H;
V = 0,0258 м/с при F = 0;
Строим механическую характеристику V = f(F) при eн = 0,7 = Const (см. графическую часть).
Для построения скоростной характеристики определяем:
eн0 при V = 0 и F = 40 ●104 H = Const
Зона нечувствительности при V=0:
eно = 0,0012● 10-3/0,038 =0,032;
по точкам: V = 0,0258 м /с при eн = 0,7;
V = 0 при eно = 0,032;
Строим скоростную характеристику: V = f(eн) при F = 40●104 H = Const(см. графическую часть).
IV. Расчет динамических характеристик
Составим дифференциальные уравнения описывающие поведение гидропривода в динамике в безразмерном виде.
где:
Уравнение описывающее асинхронный двигатель:
где:
где:
Уравнение нагрузки гидромотора поступательного действия:
где:
Уравнение, описывающее движение жидкости в системе:
где:
En = 1858;
В численном виде уравнения примут вид:
Fc = 1 при t < 0 Fc > 1,2 при t > 0
Т.к. при t = 0 в статике производные равны нулю, определим начальные условия:
Рн = 0,995 ●Fc + 0,009 = 0,995 ●1 + 0,009 = 1,055;
Mэ = 1●Рn - 0 = 1,055 ●1 - 0 = 1,055;
;
;
Параметр характеризующий:
Fc(t) = 1 при t < 0 ; F=Fmax при t > 0.
Из построенных динамических характеристик видно, что время перехода
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.