Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Гидропривод 321
Глава XV
ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОПРИВОДА
Необходимо спроектировать гидропривод формовочной машины с нижним прессованием для опок размером 0,4 X 0,5 X 0,15 м, максимальное давление прессования рп2 = 0,7 МН/м2, продолжительность прессования (рабочий ход прессового стола)
t1 = 3 с, продолжительность обратного хода t2 не более 2,5 с.
При разработке конструкции машины были установлены вес поднимаемых частей pt = 0,004 МН, зазор между опокой и прессовой плитой sx = 0,02 м.
Формовочная машина предназначена для изготовления полуформ по моделям, объем которых VM = 0,0045 м3.
Плотность формовочной смеси в разрыхленном состоянии δ0 = 1 • 10-3 кг/м3, при давлении 0,1 МН/м2 δ 0,1 = 1,46-10-3 кг/м3, коэффициент уплотняемости формы n = 0,2-10-3 кг/м3.
Для прессовых формовочных машин с небольшим размером опок оптимальным является гидропривод с двумя ступенями скорости (схема с двумя насосами). Гидросхема такого привода для формовочной машины с нижним прессованием приведена на рис. 185 (см. гл. XIV, § 5).
Проектирование включает определение основных параметров гидроцилиндра (плунжера) прессового стола, давлений, на которые настраивают клапаны, производительности насосов, мощности приводного электродвигателя, а также выбор типов насосов и другой гидроаппаратуры, обеспечивающих заданные продолжительности обратного и прямого хода прессового стола.
1. Расчет диаметра плунжера D. Площадь F плунжера находим по формуле
F=
где Pmp – сила трения в уплотнениях;
fоп – площадь опоки (Fоп = 0,4 • 0,5 =0,2 м2).
Устанавливаем значение максимального давления р2 в гидросистеме. В данном случае выбираем p2 = 5 МН/м2. При этом давлении не предъявляется повышенных требований к уплотнениям и возможно использование простых и надежных лопастных насосов, а также обычной аппаратуры управления,
Величина Ртр зависит от размера плунжера. Поэтому сначала определяют площадь плунжера при Рmp = 0, а затем после расчета диаметра плунжера его значение корректируют с учетом Ртр:
F==0,0288 м2.
Диаметр плунжера находим по формуле (65):
D==0,1916 м.
По ГОСТу 6540 – 68 выбираем ближайший больший диаметр D = 0.2 м, тогда площадь плунжера составит
F==0,0314 м2.
Для плунжера выбираем по ГОСТу 6969 – 54 манжетное уплотнение диаметром 0,2 м и l = 0,015 м, которое надежно работает при давлении 5 МН/м2. Для выбранного уплотнения по формуле (145) определяем силу трения
PTP=0,05∙3,14∙0,2∙0,015∙5 = 0,00235 МН
Уточняем диаметр плунжера с учетом Ртр'
F== 0,0293 м2
и
D==0,1930 м.
Таким образом, выбранный диаметр плунжера D = 0,2 м удовлетворяет условию задачи.
2. Расчет величины хода прессового стола s:
s = sx+ sн,
где sh – высота наполнительной рамки.
Высоту наполнительной рамки находим по формуле
sH=, (207)
где Hon – высота опоки;
δ – плотность смеси при давлении рп,
δ=δ0,1+n lg pn. (208)
Находим плотность смеси δ 2 в форме в конце прессования при pп = рп2:
δ2=[1,46+0,2 lg(0,7∙10)]∙10–3=1,63∙10–3 кг/м3,
тогда
sH=.
Полный ход прессового стола
s = 0,02 + 0,0804 = 0,1004 м.
3. Расчет давления р1, при котором отключается на слив насос 2 высокой производительности.
Из соотношения (188) при х = 0,2 (так как sx << sн)
p1=0,2∙5=1 МН/м2.
4. Расчет плотности смеси δ, в форме при рп = рп1, и давлении в гидросистеме p1:
δ=δ0,1+n lg =10–3=1,499∙10–3 кг/м3
5. Расчет производительности Q1 и Q2 насосов 1 и 2.
Для определения Q1 и Q2 используем формулу (185). В этой формуле необходимо установить значения s1 и s2:
s1=sx+sH1, (209)
где sн1 – величина деформации смеси в опоке при давлении р1.
При повышении давления от р1 до р2 величина деформации смеси s2 = sн2.
На основе формулы (207) получаем
, (210)
===0,25;
sH1= (211)
и
sH2=. (212)
После подстановки значений s1, sx, sнl и sн2 [соответственно формул (209) - (212)] формула (185) имеет вид
Q1= (213)
или с учетом формулы (187)
Q1= (214)
При определении Q1 возникает трудность в установлении коэффициентов и 0 для насосов, производительность которых неизвестна.
Для предварительного расчета можно использовать средние значения следующих величин:
η02=0,9, =0,85 и =0,7
Тогда по формуле (214) находим
Q1=
=
=2,54∙10–4 м3/с =0,254 дм3/с
Величину Q2 определяем из соотношения (187):
Q2=Q1=0,254=1,53 дм3/с
По каталогу выбираем сдвоенный лопастной насос с ближайшей большей производительностью по обоим насосам. Таким является насос типа 18Г12-25А производительностью Q1 = 0,3 дм3/сек (18 л/мин) и Q2 = 1,67 дм3/сек (100 л/мин).
Для выбранного насоса определяем действительное значение продолжительности прессования.
По табл. 5 устанавливаем действительное значение производительности насосов: при р1 = 1 МН/м2 Q1 = 0,367 дм3/к (22,0 л/мин), Q2 = 1,81 дм3/с (108,5 л/мин) и при р2 = 5 МН/м2 Q1 = 0,319 дм3/с (19,1 л/мин).
Таблица 5.Продоизводительность лопастных насосов
серии Г12-1 в л/мин
|
Номинальная производительность Qном, л/мин |
Давление, кгс/см2 |
|||||
|
О |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
12 |
15,6 |
15,0 |
14,5 |
14,0 |
13,4 |
12,8 |
|
18 |
22,8 |
22,0 |
21,3 |
20,6 |
19,8 |
19,1 |
|
25 |
29,6 |
28,9 |
28,2 |
27,5 |
26,8 |
26,1 |
|
35 |
38,5 |
38,0 |
37,4 |
36,9 |
36,4 |
35,8 |
|
50 |
58,0 |
56,8 |
55,5 |
54,3 |
53,1 |
51,2 |
|
70 |
77,0 |
76,1 |
75,1 |
74,1 |
72,9 |
71,7 |
|
100 |
110,0 |
108,5 |
107,0 |
105,5 |
103,9 |
102,3 |
t =
=2,37 с.
Выбранный насос удовлетворяет условию задачи.
6. Расчет мощности приводного электродвигателя.
По табл. 6 для выбранного насоса при р1= 1 МН/м2 рекомендуется приводной двигатель мощностью 4,0 кВт, п = 950 об/мин.
7. Выбор контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры. Гидроаппаратуру выбираем по рекомендуемому наибольшему расходу и по наибольшему рабочему давлению.
От насоса 2 через фильтр 10, обратный клапан 4 и клапан низкого давления 9 с дистанционным управлением проходит жидкость с расходом 1,67 дм3/с (100 л/мин). Максимальное рабочее давление 1 МН/м2 (10 кгс/см2).
В соответствии с указанным расходом и давлением по каталогу выбираем фильтр 0,12 Г41-15, обратный клапан Г51-25, клапан низкого давления Г54-15, исполнение I.
Все указанные гидроаппараты соединяются трубопроводом 1 1 /4 ". От насоса 1 через фильтр 11 и клапан 3 с дистанционным управлением проходит жидкость с расходом 0,3 дм3/с (18 л/мин). Максимальное давление 5 МН/м2 (50 кгс/см2). Поэтому выбираем фильтр 0,12 Г41-13, клапан Г52-12.
Эта аппаратура соединяется трубопроводом 3/8". Через распределитель 8 с гидравлическим управлением проходит поток жидкости с расходом 1,67 + 0,3=1,97 дм3/с (100+18=118 л/мин) при максимальном давлении 5 МН/м2 (50 кгс/см2). Выбираем распределитель типа Г72-16. исполнение I, который присоединяется трубопроводом 1 1/4"-
Распределитель 7 с ручным управлением и клапан настройки 5 работают в цепи управления, расход жидкости минимальный, а рабочее давление 5 mh/м2 (50 кгс/см2). Выбираем распределитель Г74-12, исполнение V, клапан БГ54-12, основное исполнение. Эти аппараты присоединяются трубопроводом 1/4″.
8. Расчет продолжительности обратного хода прессового стола.
Прессовый стол опускается под действием веса поднятых частей РТ,
Необходимость в определении продолжительности опускания стола вызвана тем, что если это время будет больше установленного t2 = 2,5 с, то необходимо уменьшать гидравлическое сопротивление трубопровода, соединяющего полость цилиндра со сливом, или применить более сложный гидроцилиндр двустороннего действия.
Таблица 6
Мощность электродвигателя по ГОСТу 10221 – 62 в кВт
для сдвоенного лопастного насоса серии Г12-2
|
При Q2=100 л/мин и р2 в кгс/см2. |
При Q =18 л/мин р1 в кгс/см2 |
||||||||
|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
|
10 |
4,0 |
||||||||
|
15 |
5,5 |
||||||||
|
20 |
|||||||||
|
25 |
7,5 |
||||||||
|
30 |
|||||||||
|
35 |
|||||||||
|
40 |
10,0 |
||||||||
|
45 |
|||||||||
|
50 |
13,0 |
В установившемся режиме равновесие сил выражается уравнением
pвF–PT+P’TP= 0. (215)
Если скорость, жидкости т в трубопроводе сечением fТ
=,
то потери напора pв при проходе жидкости па слив через трубопровод и местные сопротивления составят
pв= в.
По этой формуле с учетом (215) находим
t2=. (216)
Для определения t2 необходимо установить значение Pтр и ξв. Величина Ртр приближенно может быть рассчитана по формуле (145) при давлении в полости цилиндра, равном ,
P’TP=0,05∙3,14∙0,2∙0,015∙= 60 Н.
Суммарный коэффициент местных потерь ξв в сети слива определяем по формуле *
в=α,
где ξвх – коэффициент сопротивления при входе и трубопровод,
ξвх = 0,5;
ξпов – коэффициент сопротивления для колена, изменяющего направление потока на 90°, ξпов = 1,13;
п – число поворотов, п = 4;
λ – коэффициент сопротивления вязкого трения в трубопроводе (λ = 0,02, lт -= 2 м, dт = 0,032 .м);
ξp, – коэффициент сопротивления распределителя;
а – коэффициент неучтенных потерь, а = 1,2.
Коэффициент ξp рассчитаем по формуле (206):
р=,
где р – потери давления в распределителе при расходе Q.
Для распределителя Г72-16 по каталогу p = 0.25 mh!м2 (2,5 кгс/см2), Q = 2,47 • 10-3 м31сек (140 л/мин) fт = 8,04- 10-4 м2.
Следовательно,
р==58.
в=1,2=77.
и по формуле (216) – продолжительность опускания стола
t2==2,09 с.
Таким образом, обратный ход прессового стола осуществляется за время, меньшее, чем заданное I2 = 2.5 с и поэтому изменений в гидроприводе производить не следует.
* Плевако Н.А. Основы гидравлики и гидравлические машины. Ростехиздат, 1960.