рефераты Знание — сила. Библиотека научных работ.
~ Портал библиофилов и любителей литературы ~

Меню
Поиск



бесплатно рефератыРазработка следящего гидропривода

[pic] - суммарный расход утечек жидкости через капиллярные

щели кинематических пар гидроаппаратов, установленных в

нагнетательной линии АБ ( внутренние утечки аппаратов );

[pic] - расход, затраченный на функционирование регуляторов

потока.

[pic]=10(10-4+(2,5(10-6+2,6(10-6+1,5(10-6+0,33(106(3)+

+4,1(10-6=10,14(10-4[pic].

В качестве источника питания выбираем пластинчатый насос с нерегулируемым

рабочим при соблюдении следующих условий:

[pic];

[pic],

где [pic] и [pic] - соответственно паспортные номинальные значения

давления и производительности ( подачи ) насоса на выходе.

Выбираем пластинчатый насос с нерегулируемым рабочим БГ 12-24М,

имеющий техническую характеристику:

- номинальное давление – [pic];

- номинальная производительность - [pic];

- рабочий объем - [pic];

- частота вращения ротора – 25 об/с;

- объемный КПД – 0,88;

- механический КПД – 0,87;

- общий КПД – 0,77;

- масса – 22 кг.

8 РАСЧЁТ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ

Уравнение равновесия давлений во всасывающем трубопроводе-

[pic] ,

где [pic] - потери давления по длине [pic] всасывающего

трубопровода;

[pic] - расчетные потери давления в приемном фильтре;

[pic] - давление от столба жидкости во всасывающем

трубопроводе;

[pic] - перепад давлений, обеспечивающий всасывающую

способность насоса.

Расчет высоты всасывания осуществляется при условии обеспечения во

всасывающей трубе ламинарного режима ( допускаемая скорость движения

жидкости [pic]) и перепада давлений [pic].

Объемный расход жидкости во всасывающем трубопроводе:

[pic] ,

где [pic] - номинальная производительность насоса;

[pic] - объемный КПД насоса.

Расчетное значение высоты всасывания

[pic] ,

где параметры подставляются в следующих размерах:

[pic] и [pic],[pic]; [pic]-…,[pic]; [pic]-…,[pic].

Высота всасывания [pic] входит в зависимость при определении

[pic], поэтому

[pic].

Гидравлический расчет всасывающего трубопровода.

Расчётное значение внутреннего диаметра трубы

[pic]

где Q - расчётный объёмный расход жидкости в трубопроводе, [pic]

[(]- допускаемая скорость движения жидкости, [pic]

[pic]- диаметр трубы, м.

Для сливного трубопровода допускаемая скорость движения жидкости

принимается [(]=2м/с, а для всасывающего- [pic].

[pic].

Выбираем внутренний диаметр бесшовной холоднодеформируемой трубы так,

чтобы действительный внутренний диаметр трубы [pic] был равен расчётному

значению [pic] или больше него, т.е.

[pic]

[pic]мм.

После выбора трубы определяем действительную скорость движения жидкости

во всасывающем трубопроводе:

[pic][pic].

Т.к. во всасывающем трубопроводе ламинарный режим движения жидкости, то

коэффициент сопротивления

(=[pic][pic],

где [pic] - число Рейнольдса.

Число (критерий) Рейнольдса

[pic],

где [pic] - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости,

[pic].

Итак, [pic]

9 РАСЧЁТ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА НА ПРОЧНОСТЬ

Прочностной расчет трубопровода заключается в определении толщины

стенки трубы из условий прочности. Труба рассматривается как

тонкостенная оболочка, подверженная равномерно распределенному

давлению [pic]. С достаточной для инженерной практики точностью

минимально допустимая толщина стенки определяется:

[pic] ,

где [pic] - толщина стенки трубы, м;

[pic] - расчетное давление на выходе из насосной

установки,[pic];

[pic] - внутренний паспортный диаметр трубы, м;

[pic] - допускаемое напряжение,[pic].

Для труб, выполненных из стали 20, [pic][pic].

Из справочников толщина стенки трубы выбирается так, чтобы

действительная толщина стенки трубы [pic] несколько превышала

расчетное значение [pic], т.е.[pic].

[pic]

По таблице 3.2 выбираем трубу с параметрами:

[pic]мм, [pic] мм > 1,16 мм.

10 ВЫБОР ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

В качестве приводного электродвигателя обычно используется

трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

общепромышленного применения. Электродвигатель выбираем при соблюдении

следующих условий:

[pic] ;

[pic] ,

где [pic] и [pic] - соответственно номинальные паспортное и расчетное

значения активной мощности на валу ротора насоса;

[pic] и [pic] - соответственно номинальные паспортные значения

частоты вращения роторов электродвигателя и насоса.

Расчетная номинальная мощность на валу ротора насоса при

дроссельном регулировании скорости

[pic],

где [pic] - расчетная мощность на валу ротора насоса, кВт;

[pic] - расчетное значение номинального давления на выходном

штуцере насоса ( точка А ), МПа;

[pic] - значение номинальной производительности ( подачи ) на

выходном штуцере насоса ( точка А ), м3/с;

[pic] - общий КПД выбранного типоразмера насоса.

[pic]кВт.

Из каталога [1] выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с

короткозамкнутым ротором 4А132М4У3, имеющий следующую техническую

характеристику:

номинальная мощность - 11 кВт>10,14 кВт;

синхронная частота вращения - 25 об/с=[pic]=25 об/с;

масса – 100 кг.

11 РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ И СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

При дроссельном регулировании скорости вывод уравнения механических

и скоростных характеристик гидропривода осуществляется из условия

равновесия сил, действующих на исполнительный орган привода, и

уравнения неразрывности потока рабочей жидкости.

Уравнение сил, действующих на поршень гидроцилиндра,

[pic].

Для гидроцилиндра с двухсторонним расположением штоков одинакового

диаметра эффективные площади поршня со стороны нагнетательной и

сливной полостей гидроцилиндра равны, т.е.[pic], тогда

[pic],

где [pic] - давление на входе в гидроцилиндр,

[pic];

тогда [pic] - давление на выходе из гидроцилиндра,

[pic].

Уравнение давлений имеет вид

[pic],

или

[pic],

где [pic] и [pic] - соответственно суммарные потери давления

жидкости в нагнетательном и сливном трубопроводах,[pic];

[pic] - расчетный перепад давления на гидроцилиндре,[pic].

Уравнение неразрывности жидкости для нагнетательного трубопровода-

[pic],

где [pic] и [pic] - соответственно скорости движения жидкости в

элементах нагнетательного трубопровода и скорость движения

поршня;

[pic] и [pic] - соответственно площади поперечного сечения

отдельных элементов нагнетательного трубопровода и эффективная

площадь поршня гидроцилиндра.

Тогда [pic], [pic]но [pic], следовательно, [pic],

или [pic].

Для дросселя можно записать:

[pic],

где [pic] - площадь проходного отверстия дросселя по условному

проходу, [pic].

Так как скорость потока жидкости входит в формулу потерь давления

в квадратичной зависимости, то определенные ранее потери давления

жидкости в соответствующих элементах трубопровода нужно умножить на

коэффициенты:

[pic] и [pic].

Суммарные потери давления жидкости в нагнетательном

трубопроводе могут быть выражены зависимостью

[pic],

где [pic] - коэффициент сопротивления

нагнетательного трубопровода, Н·с2/м,

[pic].

Аналогично могут быть выражены суммарные потери давления

жидкости в сливном трубопроводе ( участок ВГ ):

[pic],

где [pic] - коэффициент сопротивления сливного трубопровода, Н·с2/м,

[pic] - коэффициент сопротивления дросселя, Н с2,

[pic].

Тогда уравнение равновесия сил, действующих на поршень

гидроцилиндра примет вид

[pic].

Отсюда скорость движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с,

[pic].

[pic];

[pic];

[pic];

[pic].

Механические и скоростные характеристики гидроприводов

рассчитываем для заданного диапазона бесступенчатого регулирования

скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра от [pic] до [pic].

В зависимости от заданных пределов регулирования скорости

движения поршня ( штока) гидроцилиндра определяются максимальная и

минимальная площади проходного сечения дросселя по условному

проходу.

[pic]

[pic]

где [pic] и [pic] - соответственно заданные пределы изменения

скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра, м/с;

[pic] - заданное номинальное усилие на штоке гидроцилиндра, Н;

[pic] и [pic] - соответственно максимальная и минимальная

площади проходного сечения дросселя по условному проходу, м2.

[pic] - расчетное давление на выходе из насоса, [pic].

Проверка правильности расчетов:

[pic],

где [pic] - максимальная площадь проходного отверстия

выбранного типоразмера дросселя ( определяется по условному проходу

дросселя ).

Принимая несколько значений [pic] в пределах [pic] (промежуток

[pic] разбиваем на несколько значений [pic]), а также изменяя F в

пределах [pic], вычисляем параметры механических и скоростных

характеристик гидропривода.

Максимальное значение усилия сопротивления на штоке гидроцилиндра,

при действии которого поршень ( шток ) остановится ( (=0 ),

определится из условия.

[pic], откуда [pic]

Методика определения скорости движения поршня гидроцилиндра на

основании уравнения равновесия сил, действующих на гидроцилиндр, не

учитывает конечную производительность источника питания. Поэтому при

подстановке в формулы малых усилий F могут получиться значительные

скорости движения поршня ( штока ) гидроцилиндра. В действительности

в гидроприводе установлен насос с нерегулируемым рабочим объемом,

который имеет конечную паспортную номинальную производительность

[pic]. Максимально возможная ( предельная ) скорость движения поршня

( штока) гидроцилиндра определяется:

[pic].

Следовательно, расчет скоростей движения поршня имеет смысл

производить только до тех пор, пока [pic].

Полученные в результате вычислений данные занесены в таблицу 1.

Используя данные таблицы 1, построены механические (естественная и

искусственные) характеристики и скоростные характеристики гидропривода

(рисунок 2).

[pic]

а)

[pic]

б)

Рисунок 2 – Механические ( а ) и скоростные ( б ) характеристики

гидропривода

Таблица 1 – Параметры механических и скоростных характеристик

гидропривода

| |Скорость v движения штока, м/с, при |

|Усилие | |

|F | |

|на штоке, | |

|Н | |

| |[pic],м2 |[pic] |[pic],м2 |

|Fмакс=12874 |0 |0 |0 |

|FЗ=8157 |0,01 |0,36 |0,57 |

|0,75FЗ=6118 |0,012 |0,43 |0,69 |

|0,5FЗ=4079 |0,014 |0,49 |- |

|0,25FЗ=2039 |0,015 |0,54 |- |

|F=0 |0,017 |0,592 |- |

12 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ МОДЕЛИ СЛЕДЯЩЕГО

ГИДРОПРИВОДА

Цель анализа и синтеза динамической модели следящих

гидроприводов с дроссельным и объемным регулированием скорости –

проверить устойчивость работы гидропривода по характеру переходного

процесса и при необходимости определить параметры корректирующих

устройств.

Гидроприводы , оснащенные гидроаппаратурой с пропорциональным

электрическим управлением , имеют стандартные узлы : электронный

усилитель – сумматор БУ2110 и пропорциональный магнит ПЭМ6.

Передаточные функции указанных гидроаппаратов:

[pic]

[pic]

12.1 Передаточная функция дросселя с пропорциональным

электрическим управлением

Дроссель состоит из следующих элементов: пропорционального

электромагнита ПЭМ6, гидравлического потенциометра и цилиндрического

золотника, выполняющего функции дросселя. Дроссель имеет обратную

электрическую связь.

Передаточная функция потенциометра

[pic][pic]

где Кп – коэффициент передачи,

[pic]

Расход через золотник управления при Хо:

[pic]

где ( - коэффициент расхода , (=0,7;

d0 – диаметр золотника управления;

х0 – максимальный ход золотника управления;

[pic] – давление на входе в дроссель (то Рвх=РВ).

Коэффициент усиления потенциометра по расходу

[pic].

Коэффициент усиления потенциометра по давлению

[pic]

Коэффициент обратной связи

[pic]

Эффективная площадь основного золотника

[pic].

Жесткость пружины основного золотника

[pic],

где Lз – перемещение основного золотника.

Постоянная времени потенциометра

[pic]

где m – масса основного золотника, [pic].

Относительный коэффициент демпфирования колебаний

[pic]

где f – приведенный коэффициент вязкого трения, .

Передаточная функция основного золотника

[pic]

Т.к. дроссель расположен на выходе исполнительного органа:

[pic]

[pic][pic][pic]

[pic]

12.2 Передаточная функция гидроцилиндра.

[pic]

где Кгц – коэффициент передачи,

[pic]

Постоянная времени гидроцилиндра

[pic]

где m – масса подвижных частей (поршня со штоком и рабочего органа

машины, [pic](m задается в килограммах , т.е. необходимо принять m(9,81).

Сгц – коэффициент динамической жесткости гилроцилиндра,

[pic]

где Епр – приведенный модуль упругости стенок гидроцилиндра и жидкости,

[pic]

Lгц – длина хода поршня гидроцилиндра.

Относительный коэффициент демпфирования колебаний

[pic]

где f – приведенный коэффициент вязкого трения,

[pic].

Передаточная функция гидроцилиндра может быть представлена:

[pic]

[pic]

12.3 Передаточная функция обратной связи по скорости

Обратная связь обеспечивается тахогенератором ТД – 101. Его ротор

связан с выходным валом (штоком) исполнительного органа привода зубчатой

передачей, обеспечивая на выходе при максимальной заданной скорости +24 В.

На вход усилителя – сумматора подается напряжение +24 В.

Тогда передаточная функция обратной связи

Wо.с (Ps) = Kо.с = 1.

12.4 Передаточные функции корректирующих устройств

Для повышения запаса устойчивости системы и улучшения качества

переходного процесса в систему вводится параллельная коррекция с помощью

дифференцирующих звеньев, имеющих следующие передаточные функции:

[pic]

где Т1 и Т2 – постоянные времени корректирующих устройств.

[pic]

Перечень ссылок

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя : В 3 т. – М:

Машиностроение, 1980. – Т. З. – 560 с.

2. Башта Т. М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.:

Машиностроение, 1982. – 422 с.

3. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. – М.:

Машиностроение, 1988. – 512 с.

4 Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Исполнительные

механизмы и регулирующие органы”, Е.Ф. Чекулаев, ДГМА, Краматорск, 2000

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра ”Автоматизация производственных процессов”

Расчетно – пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

“Исполнительные механизмы и

регулирующие органы”

Выполнил:

студент группы

АПП97-1

Комаров В .Н..

Руководитель:

доцент

Чекулаев Е. Ф.

Краматорск 2001

-----------------------

4

6

5

3

1

2

А

Г

Управляющая ЭВМ

Б

В

9

8

[pic]

Страницы: 1, 2




Новости
Мои настройки


   бесплатно рефераты  Наверх  бесплатно рефераты  

© 2009 Все права защищены.