Расчет гидравлического цилиндра

Содержание

 

1. Введение

2. Выбор рабочей жидкости

3. Расчет гидравлического цилиндра

4. Расчет расхода жидкости при перемещениях рабочих органов

5. Расчет подачи насоса и его выбор

6. Расчет трубопроводов и их выбор

7. Выбор гидроаппаратуры

8. Расчет потерь давления в гидросистеме

9. Тепловой расчет гидросистемы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

 

В силовых столах агрегатных станков и автоматических линий, а также в других гидрофицированных механизмах обычно реализуется следующий цикл движения рабочего органа: исходное положение "Стоп", при котором производится установка и закрепление заготовки, и снятие обработанной детали, быстрый подвод заготовки к зоне обработки, одна или две рабочих подачи, быстрый или медленный отвод в исходное положение.

 

Рис. 1 - Принципиальная гидравлическая схема привода

 

Для схемы № 1 описание работы будет иметь следующий вид:

 

Исходное положение "Стоп"

Б-1-Ф-2-Н-3-4-КД-5-Б

|

-7-Р2 (ср) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

|

-Р3 (ср)

Быстрый подвод (вправо)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (л) - 8-Ц/Ц-9-Р2 (л) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

| |

| 15-Р1 (л) - 16-Р2/Р2-17-Р1 (л) - 18-Б

|

-КД (з)

Рабочая подача (вправо)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (л) - 8-Ц/Ц-9-Р2 (л) - 10-Р3 (пр) - 12-РП-13-14-Б

| |

| 15-Р1 (л) - 16-Р2/Р2-17-Р1 (л) - 18-Б

|

-КД-5-Б

Быстрый отвод (влево)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (пр) - 9-Ц/Ц-8-Р2 (пр) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

| |

| 15-Р1 (пр) - 17-Р2/Р2-16-Р1 (пр) - 18-Б

|

-КД (з)

Исходное положение "Стоп"

см. п.1.

Выбор рабочей жидкости

 

В гидравлических системах рабочая жидкость выполняет несколько функций:

служит для передачи энергии от насоса к гидродвигателю;

смазывает поверхность трения внутри гидравлических агрегатов и аппаратов;

предотвращает коррозию;

способствует отводу тепла от источников его выделения;

Основным параметром, по которому производится выбор рабочей жидкости, является ее вязкость. При завышении вязкости увеличиваются потери давления, и увеличивается нагрев системы. Если же вязкость недостаточна, увеличиваются утечки жидкости из полостей высокого давления, уменьшается объемный КПД системы, усложняется уплотнение стыков и подвижных соединений.

В станочных гидроприводах и приводах промышленных роботов при температуре 50°С рекомендуются к применению рабочие жидкости со следующей кинематической вязкостью:

при давлении до 7 МПа

при давлении 7-20 МПа

В качестве рабочей жидкости по [1] с.12-13 таб.1.1, выбираем ИГП-30

ТУ38 101413-78, кинематической вязкостью  и плотностью 885 кг/м³.

Выбор гидроаппаратуры

 

Клапаны давления выбираем по [1] таб. Б2 с.44 в зависимости от расчетного расхода жидкости через клапан, которое принимается равным подаче насоса Q_кд = Q = 108 л/мин.

 

Принимаем гидроклапан давления Г54-34М:

Диаметр условного прохода, мм	20
Расход масла номинальный, л/мин	125
Внутренние утечки, см^3/мин	140
Номинальный перепад давлений, МПа	0.6

 

Регуляторы расхода (потока) выбираются так же, как и дроссели по максимальному и минимальному расходу масла. Наиболее широкое применение получили регуляторы расхода типа ПГ 55. Если регулятор потока содержит распределитель, переключаемый кулачком, установленным на рабочем органе, и обратный клапан, то в этом случае следует использовать регуляторы расхода типов МПГ 55-15.

Максимальный расход жидкости через регулятор потока может быть принят равным 0,75 подачи наносa Q = 108 л/мин.

 

Принимаем Регулятор потока МПГ55-15:

Диаметр условного прохода, мм	32
Расход масла, л/мин
максимальный минимальный	160 0,4
Рабочее давление, МПа	20
Перепад давлений, МПа	0.2
Расход масла через полностью закрытый дроссель, см^3/мин	200

 

Распределители выбираем по [1] таб. Б5 с.47 в зависимости от максимального расчетного расхода жидкости через распределитель, который принимается равным подаче насоса.

 

Принимаем распределитель Рх20 (двухступенчатый):

Диаметр условного прохода, мм	20
Расход масла номинальный, л/мин	160
Давление номинальное, МПа	32
Максимальная утечка, см^3/мин	200
Перепад давления, МПа	0,2

 

Манометры выбираем по верхнему пределу измерений давлений, не меньше предельного давления на выходе из насоса и необходимому классу точности.

 

Принимаем манометр МТП-60/1-ВУ-10-4 по ГОСТ 8625-77:

Верхний предел измерений, МПа	10
Класс точности	4

 

Фильтры выбираются в зависимости от максимальной расчетной пропускной способности, которая в этих случаях принимается равной 1,5 подачи насоса Q = 165,6 л/мин. Принимаем фильтр типа ФВСМ 80-80/0.25 Номинальный расход масла, л/мин 320 Номинальная тонкость фильтрации, мкм 80 Перепад давлений, МПа  0.007

Заключение

 

Гидроцилиндр поршневой по ОСТ 2 Г21-2-73 без торможения

Гидроцилиндр состоит из гильзы 11, штока 10 с поршнем 8, крышек 1 и 13, фланцев 12 и 18, поддерживающего кронштейна 9. Крышки 1 и 13 к гильзе крепятся с помощью полуколец 6 и фланцев. Уплотнение порншня осуществляется поршневыми кольцами 7, уплотнение штока - резиновыми манжетами 15 и грязесъемником 20. Уплотнение неподвижных соединений осуществляется резиновыми курглыми кольцами 4 и 5. Подвод рабочей жидкости производится через отверстие d0 посредством фланцевых присоединений (вид Б). Гидроцилиндр креится винтами и штифтами через отверстия d3 и d4 во фланце 12 и поддерживающем кронштейне 9. Шток 10 имеет внешний резьбовой конец для крепления рабочих органов. Отверстия К1 служат для удаления воздуха из гидроцилиндра.

Ход поршня выбираем в пределах 300 мм, и округляем по ГОСТ 6540-68 S = 320 мм.

При проектировании цилиндра по имеющимся принятым диаметрам d и D подбираем ближайшие типоразмеры и используем их конструктивные и габаритные размеры при вычерчивании цилиндра.

Список использованной литературы

 

1. Методическое руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине "Гидравлика и гидропневмопривод" / В.П. Беляковский. Мариуполь: ПГТУ, 2012. - 77с.

2. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. - 2-е изд., - М.: Машиностроение, 2010. - 512 с.

.   ГОСТ 2.704-76. ЕСКД. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем. - М.: Изд-во стандартов. - 17 с.

.   ГОСТ 2.780-96. ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы гидравлических и пневматических сетей. - М.: Изд-во стандартов. - 5 с.

.   ГОСТ 2.781-96. ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппаратура распределительная и регулирующая гидравлическая и пневматическая. - М.: Изд-во стандартов. 1988. - 34 с.

.   ГОСТ 2.782-96. ЕСКД. Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические. - М.: Изд-во стандартов. - 13 с.

.   ГОСТ 2.784-96. ЕСКД. Обозначение условные графические. Элементы трубопроводов. - М.: Изд-во стандартов. - 11 с.

Содержание

 

1. Введение

2. Выбор рабочей жидкости

3. Расчет гидравлического цилиндра

4. Расчет расхода жидкости при перемещениях рабочих органов

5. Расчет подачи насоса и его выбор

6. Расчет трубопроводов и их выбор

7. Выбор гидроаппаратуры

8. Расчет потерь давления в гидросистеме

9. Тепловой расчет гидросистемы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

 

В силовых столах агрегатных станков и автоматических линий, а также в других гидрофицированных механизмах обычно реализуется следующий цикл движения рабочего органа: исходное положение "Стоп", при котором производится установка и закрепление заготовки, и снятие обработанной детали, быстрый подвод заготовки к зоне обработки, одна или две рабочих подачи, быстрый или медленный отвод в исходное положение.

 

Рис. 1 - Принципиальная гидравлическая схема привода

 

Для схемы № 1 описание работы будет иметь следующий вид:

 

Исходное положение "Стоп"

Б-1-Ф-2-Н-3-4-КД-5-Б

|

-7-Р2 (ср) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

|

-Р3 (ср)

Быстрый подвод (вправо)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (л) - 8-Ц/Ц-9-Р2 (л) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

| |

| 15-Р1 (л) - 16-Р2/Р2-17-Р1 (л) - 18-Б

|

-КД (з)

Рабочая подача (вправо)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (л) - 8-Ц/Ц-9-Р2 (л) - 10-Р3 (пр) - 12-РП-13-14-Б

| |

| 15-Р1 (л) - 16-Р2/Р2-17-Р1 (л) - 18-Б

|

-КД-5-Б

Быстрый отвод (влево)

Б-1-Ф-2-Н-3-6-7-Р2 (пр) - 9-Ц/Ц-8-Р2 (пр) - 10-Р3 (л) - 11-14-Б

| |

| 15-Р1 (пр) - 17-Р2/Р2-16-Р1 (пр) - 18-Б

|

-КД (з)

Исходное положение "Стоп"

см. п.1.

Выбор рабочей жидкости

 

В гидравлических системах рабочая жидкость выполняет несколько функций:

служит для передачи энергии от насоса к гидродвигателю;

смазывает поверхность трения внутри гидравлических агрегатов и аппаратов;

предотвращает коррозию;

способствует отводу тепла от источников его выделения;

Основным параметром, по которому производится выбор рабочей жидкости, является ее вязкость. При завышении вязкости увеличиваются потери давления, и увеличивается нагрев системы. Если же вязкость недостаточна, увеличиваются утечки жидкости из полостей высокого давления, уменьшается объемный КПД системы, усложняется уплотнение стыков и подвижных соединений.

В станочных гидроприводах и приводах промышленных роботов при температуре 50°С рекомендуются к применению рабочие жидкости со следующей кинематической вязкостью:

при давлении до 7 МПа

при давлении 7-20 МПа

В качестве рабочей жидкости по [1] с.12-13 таб.1.1, выбираем ИГП-30

ТУ38 101413-78, кинематической вязкостью  и плотностью 885 кг/м³.

Расчет гидравлического цилиндра

 

В процессе работы рабочие органы станка, перемещаемые цилиндром, преодолевают силы резания (P_z и P_y), силы трения и веса, а при переходных режимах (разгоне и торможении) - инерционные нагрузки (не учитывают).

Для определения расчетной нагрузки на штоке цилиндра составим уравнение равновесия всех внешних сил.

 

Рис. 2 - Расчетная схема цилиндра горизонтального исполнения

 

При горизонтальном исполнении элементы цикла "Быстрый подвод", "Рабочая подача" осуществляется движением рабочего органа вправо, а элемент "Быстрый отвод" - движением влево.

Уравнение равновесия:

 

 (Н)

 (Н)

 

где Т - сила трения, Н;

M ₁ и M ₂ - массы заготовки и стола, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

f - коэффициент трения в направляющих стола, (f = 0,05-0,08).

 

 (Н)

 (Н)

 

Для определения диаметра цилиндра составим уравнение равновесия поршня, то есть расчетного усилия на штоке и сил, действующих внутри цилиндра. Уравнение равновесия при подключении поршневой полости к напорной линии и штоковой полости к сливной линии будет выглядеть так:

 

 

где и - площади поршневой и штоковой полостей цилиндра, мм²;

 

D и d - диаметры поршня и штока, мм;

p ₁ и p _{2 -} давление в напорной и сливной линии, МПа;

k _{t -} коэффициент, учитывающий трение в уплотнениях цилиндра.

Диаметр цилиндра определяем по формуле:

 

 

где с - отношение d к D;

 

 

где v ₁ и v ₄ - скорости подвода и отвода, м/с.

Давление p ₁ и p ₂ выбираем из ряда номинальных давлений по ГОСТ 12445-80, p₁=6.3 МПа и p₂=0.5 МПа.

 

 (мм)

 

Диаметр штока гидроцилиндра определяем по формуле:

 

 (мм)

 (мм)

 

Расчетные значения диаметров цилиндра D и штока d округляем до ближайшего значения по ГОСТ 12447-80, принимаем D = 63 мм, d = 40 мм.