2 Основні розділи дипломного проекту і порядок їх виконання

Вступ повинен обґрунтовувати актуальність теми дипломного проекту, відображати сучасний стан машинобудування, роль в ній гідроприводу як засобу автоматизації промисловості, з метою підвищення якості та ефективності виробництва продукції. Необхідно показати сучасний стан і тенденції розвитку, розширення галузей застосування гідроприводу, переваги та безпеку його роботи, оцінити перспективи економічної доцільності застосування на промислових підприємствах України.

Обсяг вступу повинен сягати 1 – 3 сторінок.

3 Конструкторсько-розрахункова частина

3.1 Опис схеми гідравлічної (пневматичної) принципової

В цьому розділі пояснювальної записки дипломного проекту необхідно навести загальний опис роботи схеми гідравлічної (пневматичної) принципової. А також детальний опис роботи ланки, що розраховується, принципової гідравлічної (пневматичної) схеми, її креслення (формат А4), оформлене згідно правил виконання схем гідравлічних (пневматичних) принципових .

Наприклад:

На рис. 3.1 наведено гідросхему гідроприводу поступального руху, де основними частинами є: гідробак (Г), гідророзподільник (Р), насос (Н), гідроциліндр (Ц), дросель (ДР), фільтр (Ф), клапан запобіжний (КЗ), манометр (МН).

Гідросхема працює наступним чином. Робоча рідина нагнітається до гідросистеми за допомогою Н. Далі на її шляху встановлений КЗ, який призначений для регулювання тиску в гідросистем і запобігання її від перенавантажень. Після цього рідина потрапляє до Р, який своїм положенням регулює її подальший шлях. При включенні електромагніта УА1 Р займає ліве крайнє положення і рідина потрапляє до поршневої порожнини Ц. При цьому здійснюється рух штока Ц праворуч, а рідина з підпоршневої порожнини Ц через Р, ДР і Ф йде на злив до баку Б.

При включенні електромагніту УА2 золотник Р переміщується в праве крайнє положення. При цьому рідина від насоса нагнітається до підпоршневої порожнини Ц і відбувається засування штоку Ц. Поршнева порожнина Ц з’єднується зі зливною магістраллю.

Дросель призначений для регулювання витрати рідини, а фільтр – для підтримки останньої в працездатному стані. Також в гідросистемі встановлено манометр МН для вимірювання робочого тиску.

Рисунок 3.1 – Схема гідравлічна принципова гідроприводу поступального руху

3.2 Орієнтовний розрахунок, обґрунтування та вибір елементів схеми гідравлічної принципової

До основних параметрів гідросистеми відносяться: тиск Р і витрата Q робочої рідини, навантаження G на виконавчому механізмі (гідроциліндрі або гідромоторі). Співвідношення тиску в гідросистемі та навантаження на виконавчий механізм наступні:

при G = (1000...2000кгс) 10...20 кН, = 1,6 МПа;

при G = (2000...3000кгс) 20...30 кН, = 3,2 МПа;

при G= (3000...5000кгс) 30...50 кН, = 5,0 МПа;

при G= (5000... 10000кгс) 50...100 кН, = 10 МПа;

при G>100 кН p = 20...30 МПа.

Наприклад: при приймаємо G = 10 кН.

Діаметр штока d обирають з співвідношення діаметра штока і поршня D в залежності від тиску в гідросистемі:

при МПа

при МПа

при МПа

при МПа

Наприклад: Згідно рекомендованого співвідношення між р і приймаємо .

Незважаючи на опір тертя в ущільнювачах та протитиск, визначається площу поперечного перетину гідроциліндру – площу поршня:

, (3.1)

де – навантаження на шток гідроциліндра, Н;

– тиск в гідросистемі, Па.

А також:

, (3.2)

де – діаметр штока поршня гідроциліндра, м.

Наприклад: .

Звідки діаметр штока поршня гідроциліндра знаходимо за формулою:

, (3. 3)

де – площа поршня гідроциліндра, м².

Наприклад: .

В відповідності до ГОСТ 6540-76 (табл. 3.1) обираємо діаметр гідроциліндра D, округляючи визначене значення до найближчого (в сторону збільшення) зі стандартного ряду.

Таблиця 3.1 – Геометричні характеристики гідроциліндрів за ГОСТ 6540-76

Внутрішній діаметр циліндра, мм	Діаметр штока, мм	Хід штока, мм
Основний ряд
10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63,80,100,125,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800	10, 12, 16, 20, 25, 32,40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320,400, 500, 630, 800	10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1125, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000 6300,8000, 10000
Додатковий ряд
36, 45, 56, 70, 90, 110, 140, 180, 220, 280, 360, 450, 560, 710, 900	14, 18, 22, 28, 36, 45, 56, 70, 90, 110, 140, 180, 220, 280, 360, 450, 560, 710, 900	56, 70, 90, 110, 140, 180, 220, 280, 360, 450, 560, 110, 1120, 1400, 1800, 2240, 3000, 3350, 3750, 4250, 4750, 5300, 5600, 6000 7100,7500,8500,9000

Наприклад: В відповідності до ГОСТ 6540-76 обираємо діаметр гідроциліндру .

В відповідності до визначеного вище співвідношення , визначаємо діаметр штока гідроциліндру d і отримане значення округлюємо до найближчого (в сторону збільшення) зі стандартного ряду згідно ГОСТ 6540-76 (див. табл. 3.1).

Наприклад: Діаметр штока гідроциліндру буде дорівнювати .

Площа поршня зі сторони штока можна визначити за формулою:

, (3.4)

де , –діаметри поршня та штока гідроциліндру, м.

Наприклад: .

При заданій витраті Q та по визначеним діаметрам D і d знаходимо швидкість

переміщення поршня за формулою:

(3.5)

де і d – діаметр штока і діаметр поршня гідроциліндра, м;

– витрата робочої рідини, м³/с.

Наприклад: Знаходимо швидкість руху поршня гідроциліндра при витраті робочої рідини

Для гідроприводів металорізальних верстатів характерна циклічність виконавчих рухів з різною періодичністю та інтенсивністю. Відповідно, швидкість руху поршня гідроциліндра має різну величину та визначається за різними залежностями:

при робочій подачі

, (3.6)

де – витрата робочої рідини в гідросистемі при робочій подачі, м³/с;

– площа поршня гідроциліндра, м².

при швидкому підведенні

, (3.7)

де – витрата робочої рідини в гідросистемі при робочій подачі, м³/с;

– площа поршня гідроциліндра, м².

Вибір насосу і контрольно-регулюючої апаратури

Необхідно виконати підбір насоса та контрольно-регулюючої гідроапаратури [1] для гідросистеми, що розглядається, за основними її параметрами (прийнятий тиск в гідросистемі, витрата робочої рідини).

Контрольно-регулююча гідроапаратура поділяється на направляючу та регулюючу. До направляючої гідроапаратури відносяться: гідророзподільники, гідрозамки, зворотні клапана, клапана послідовності, блоки сервокерування. До регулюючої гідроапаратури відносяться: запобіжні, переливні, підживлюючі, гальмівні і редукційні клапани, регулятори потоку. До основних параметрів контрольно-регулюючої гідроапаратури відносяться: номінальний тиск Р, МПа, номінальна витрата Q, л/хв.; діаметр умовного проходу , мм; перепад тиску на гідроапараті , МПа.

Гідроапаратура підбирається з каталогів за основними параметрами, які повинні бути найбільш близькими до номінальної витрати та тиску в гідросистемі.

Визначаються типорозміри і записуються основні параметри всіх гідроелементів контрольно-регулюючої апаратури, гідродвигунів та насосів, які входять до складу гідросистеми. Типорозміри та основні параметри обраної апаратури повинні бути записані в таблиці елементів на кресленні схеми гідравлічної (пневматичної) принципової.

Наприклад: Визначимо типорозмір гідророзподільника для схеми на рис. 3.1. при витраті робочої рідини л/хв і тиску МПа.

Нашому прикладу відповідає гідророзподільник типу Р 102 - АЛ 64 Т - А110 - 50. [1, с. 122]. Розподільник має 64 номер схеми виконання згідно [1, с. 102]. Перепад тиску визначаємо за таблицею [1, с. 109].

За таблицею основних параметрів гідророзподільників обираємо його основні параметри [1, с. 122]:

; ; ; .

Аналогічно виконується вибір всієї гідроапаратури, яка входить до складу гідросхеми.

Вибір насосу

Тип насосу обирається в залежності від галузі застосування та режиму роботи гідроприводу, що проектується. В гідроприводах легкого та середнього режимів роботи рекомендується обирати шестеренні та пластинчасті насоси, для тяжких режимів – аксіально-поршневі насоси. При виборі насосів основними параметрами є: робочий об’єм , см³/об; номінальний тиск , МПа; номінальна частота обертання , об/хв; номінальна витрата , л/хв, яка повинна відповідати витраті (подачі) гідроприводу Q_.

Величина тиску в гідросистемі визначається сумою втрат тиску на нагнітаючій та зливній магістралях. Окремо сумують перепади тисків на всіх гідроелементах, що входять до нагнітаючої та зливної магістралей гідросхеми, втрати тиску по довжині та на місцевих опорах на відповідних ланках. Якщо до складу гідросистеми входить гідроциліндр, то втрати тиску в зливній магістралі помножуються на відношення площ поршня гідроциліндру з штокової та поршневої сторін, а також враховується зусилля на штоку, зусилля тертя.

Наприклад: Для схеми (див. рис. 3.1) тиск нагнітання визначається за формулою:

(3.8)

Звідки:

, (3.9)

де – перепад тиску в гідророзподільнику, МПа;

– втрати тиску в гідролінії насос-гідроциліндр, МПа;

– перепад тиску в гідророзподільнику при зливі, МПа;

– перепад тиску на дроселі, МПа;

– перепад тиску на фільтрі, МПа;

– втрати тиску в гідролініях ланки гідроциліндр-бак;

– площа поршня зі сторони штока, см²;

– площа поршня, см²;

– зусилля на штоці, Н;

– зусилля тертя, Н.

Зусилля тертя в гідроциліндри визначається як сумарне зусилля тертя поршня та штоку. За каталогом обирається ущільнення для поршня гідроциліндра, коефіцієнт тертя для них, загальну протяжність. Також за розмірами обирається ущільнення для штоку гідроциліндра.

Зусилля тертя в манжетних ущільненнях поршня визначається за залежністю:

, (3.10)

де – коефіцієнт тертя, ;

– діаметр поршня, м;

– спільна протяжність ущільнення, м;

– тиск в гідросистемі, Па.

Наприклад: Приймаємо ущільнення для поршня: U-образні гумові манжети ГОСТ 6969-74. Коефіцієнт тертя f=0,1 ...0,13; спільна протяжність 1 = 2см = 0,02м.

Ущільнення штока: пакет з шевронних гумових манжетів. Зусилля тертя в манжетних ущільненнях поршня визначається за формулою (3. 10)

.

Зусилля в шевронних ущільненнях штока визначається за формулою:

, (3.11)

де – діаметр штока, м;

– питоме тертя за даними “ЭНИМС” ;

– довжина стискаючих частин шевронних манжетів, м.

Наприклад: Зусилля тертя в шевронних ущільненнях штока:

Зусилля тертя визначається як:

, (3.12)

Наприклад: .

З урахуванням отриманих розрахункових даних, які підставляємо до (3.9) визначаємо тиск в гідросистемі.

Наприклад:

Отже, за визначеними подачею і тиском в гідросистемі обираємо насос за [1].

Наприклад: Насос повинен забезпечувати подачу при тиску , цим параметрам відповідає насос Г12-32М, який при тиску забезпечує подачу [1, с. 22].