Проектирование объёмного гидропривода поперечно-строгального станка 7М36 с технологическим и прочностным расчетом

Задание 12д/3

Проектирование объёмного гидропривода поперечно-строгального станка 7М36 с технологическим и прочностным расчетом.

Рисунок 1- Схема гидропривода:

1 — гидробак закрытого типа; 2 — насос пластинчатый нерегулируемый; 3 — распределитель золотниковый; 4 — фильтр;

5 — гидроцилиндр двухнитковый; 6 — дроссель регулируемый; 7 — клапан предохранительный.

 

Таблица 1-Данные по заданию.

№ вариант	P	L	V	F	L1	L2	L3	L4	L5
	МПа	мм	м/c	Н	м	м	м	м	м
3	8	550	0,28	11000	4	5	6	3	1,5

 

Введение

Гидроприводы в металлообрабатывающих  станках используются в механизмах подач, смены инструмента, зажима, копировальных  суппортов, устройствах для транспортирования, уравновешивания, разгрузки, фиксации, переключения зубчатых колес, блокировок, движения и поворота столов и револьверных головок, перемещения пинолей.

Гидроприводы имеют  существенные преимущества перед другими видами приводов, что позволило широко использовать их в станкостроении. Применение гидроприводов обусловлено также следующими основными факторами:

• простотой преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное;
• простотой осуществления линейных перемещений механизмов с помощью гидроцилиндров;
• малыми габаритами и малой инерционностью, динамическими характеристиками;
• очень малой удельной массой, т. е. массой гидропривода, отнесенной к передаваемой мощности;
• бесступенчатым регулированием скорости движения исполнительного механизма;
• высокой надежностью гидрооборудования при длительной работе;
• повышенной жесткостью и долговечностью;
• достаточно высоким значением КПД.

Данные преимущества гидропривода предопределяют его дальнейшее совершенствование и развитие путем повышения эффективности и надежности станков и автоматических линий.

Целью данной курсовой работы является проектирование объёмного гидропривода поперечно–строгального станка 7М36 с технологическим и прочностным расчётом фильтра.

 

1. Характеристика станка

Станок предназначен для обработки плоских и фасонных горизонтальных поверхностей, подрезки вертикальных поверхностей и строжки канавок в автоматическом цикле по заданной программе.

Ползун с суппортом и резцом получают прямолинейное, возвратно-поступательное движение. Движение подачи сообщается столу с обрабатываемой деталью. Станок имеет гидравлическое перемещение  ползуна и гидравлическую подачу стола. Быстрое перемещение стола  в горизонтальном и вертикальном направлениях осуществляется отдельным  электродвигателем. Стол перемещается от руки или механически.

Строгание под углом производится поворотом всего суппорта. Внутри суппорта встроен электромагнит  для подъёма резцедержателя при  обратном ходе ползуна. Возврат резцедержателя производится двумя пружинами. Станок выполняет следующий цикл работы: возвратно-поступательное движение ползуна, поперечная и вертикальная подача стола, пуск и остановка станка в любом положении. Компоновка станка модели 7М36 приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Компоновка станка модели 7М36:

1 — электродвигатель; 2 — плита; 3 — станина; 4 — коробка подач;

5 — поперечина; 6 — суппорт; 7 — ползун; 8 — гидропривод.  

2. Описание гидравлической схемы поперечно-строгального станка мод. 7М36

Она состоит из гидробака  закрытого типа 1, насоса пластинчатого нерегулируемого 2, распределителя золотникового 3, фильтра 4, гидроцилиндра двухниткового 5, дросселя регулируемого 6, клапана предохранительного 7.

При рабочем ходе  станка насос 2 всасысает жидкость из масляного бака, масло засасывается пластинчатым нерегулируемым насосом и через сетчатый фильтр нагнетается в маслораспределитель и далее в точки смазки (направляющие станины и реечное косозубое колесо). Давление и расход масла регулируются клапаном с переливным золотником.

В системе смазки имеется  реле давления, которое отключает  станок при отсутствии смазки. Для  смазки зубчатых колес и подшипников  коробок подач в каждой коробке  установлен плунжерный насос, который  подает масло через распределитель к определенным местам. Масло подается через сетчатый фильтр из масляной ванны, расположенной в корпусе  соответствующей коробки.

Для смазки направляющих поперечины, ходовых винтов, ходовых валов  и конических зубчатых колес поперечины, ходовых винтов и зубчатых колес  боковой каретки установлены  дозаторы, предназначенные для автоматической подачи смазки на направляющие во время  перемещения смазываемого узла. Гидравлическая схема станка модели 7М36 представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- Гидравлическая схема станка модели 7М36 

3. Расчет гидропневмопривода

Расчет  гидропневмопривода начинается с выбора рабочей жидкости.

 

3.1 Выбор рабочей жидкости

Жидкость гидропривода — это  его рабочий элемент. Эксплуатационные свойства рабочих жидкостей в значительной степени определяют надежность, экономичность и долговечность работы гидроприводов.

К рабочим жидкостям, применяемым  в гидроприводах, предъявляются следующие эксплуатационные требования:

• стабильная вязкость в эксплуатационных режимах;
• малая плотность;
• малая сжимаемость (высокий объемный модуль упругости);
• стабильность при хранении;
• нейтральность к конструкционным материалам гидроустройств;
• стойкость к окислению при нагревании;
• малая испаряемость;
• нетоксичность;
• высокая механическая стойкость;
• высокие изолирующие и диэлектрические свойства;
• высокий коэффициент теплопроводности, удельной теплоемкости и     малый коэффициент теплового расширения.

В нашем случае для продольно-строгального станка выбираем масло индустриальное 20.

Таблица 2 - Выбор жидкости.

Марка масла, ГОСТ	Вязкость при 50 °С, сСТ	Рабочая температура Т,°С	Плотность ρ,кг/м3
индустриальное 20	20	50	900

 

3.2 Выбор и обоснование номинального давления в гидропневмосистеме

В данной работе номинальное давление задано и оно равно 8 МПа.

В зависимости от применяемого давления гидроприводы делятся на три типа: низкого — до 1,6 МПа, среднего — 1,6...6,3 и высокого — 6,3...20 МПа.

По нашим данным следует, что используются гидроприводы высокого давления, которые используют главным образом в мощных строгальных, долбежных, прошивочных и протяжных станках. Они позволяют получить большую мощность на выходе при сравнительно небольших габаритных размерах гидродвигателей.

Следует иметь ввиду, что с уменьшением  давления увеличивается масса и  стоимость гидрооборудования. С  другой стороны, с увеличением давления повышаются требования к точности изготовления деталей, к чистоте и качеству рабочей жидкости.

 

3.3 Определение основных параметров и выбор двигателей.

Для нахождения основных параметров гидропневмоцилиндров (при заданном рабочем давлении в цилиндре) —  внутреннего диаметра D и диаметра штока d, расхода рабочей жидкости — необходимо знать исходные данные:

• нагрузку на штоке F_m, Н;
• скорость перемещения штока v_ш, м / с.

Для расчета внутреннего диаметра гидроцилиндра D, мм, используется уравнение равновесия поршня.

Рисунок 3.1- Гидроцилиндр:

1. шток; 2- поршень; 3,4- штоковая полость.

При движении поршня влево:

 

 

 

 

Для расчета мы принимаем .

 

Расчетное значение внутреннего  диаметра гидроцилиндра  округляем до ближайшего большего по ГОСТ 6540-68, значит из этого следует, что

 

По ГОСТ  будет размер равен 20 мм=0,02м

Определяем расход рабочей  жидкости Q:

 

Где – максимальная скорость выходного звена-штока, м/с;

      - объемный КПД гидроцилиндра.

 

Для гидроцилиндров с уплотнением  поршня резиновыми кольцами и манжетами  объемный КПД 

 

 

 

 

3.4 Выбор направляющей и регулирующей аппаратуры.

К гидропневмоаппаратуре  относятся распределители, дроссели, различные клапаны, регуляторы потока, а также кондиционеры рабочей  жидкости (гидробаки, фильтры, гидроаккумуляторы). Они создают условия надежной работы привода в течение заданного ресурса времени и по своим эксплуатационным параметрам должны соответствовать значениям, указанным в технических характеристиках

Таблица 3 - Гидроаппаратура

Оборудование	Марка	Q, л/с	Р, МПа	Р, МПа
Насос пластинчатый нерегулируемый	Г12-23	0,583	6.3	-
Распределитель	Г74-14	2,4	5	0,2
Дроссель	Г77-3	1,2	12,5	0,004
Клапан  давления	Г77-24	1,2	20	0,02
Гидроцилиндр	Д535-04-00	7,5	12	-

 

3.5 Расчет трубопровода

В схемах приводов применяются жесткие  трубопроводы из черных и цветных  металлов, а также гибкие трубопроводы-рукава.

 

Жесткие трубопроводы изготавливаются  из сталей марок 10 и 20. В линиях управления и подключения контрольных приборов, а также в системах низкого давления используют трубопроводы из цветных металлов.

Трубопроводы и рукава имеют  условный проход, т. е. внутренний диаметр мм, равен 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80 мм и т. д.

Диаметры трубопроводов подбираются  из условия ламинарного режима движения жидкости, чтобы уменьшить потери давления (при Re <2 300).

Внутренний диаметр   трубопровода или рукава определяется по формуле:

 

где - скорость движения рабочей жидкости, м/с.

Скорости движения жидкости рекомендуются  следующие:

• во всасывающем трубопроводе < 1,6 м / с,

 

• в сливном трубопроводе 2,0 м/с,

 

• в напорных трубопроводах в зависимости от номинального (рабочего) давления в гидросистеме (табл.3),

 

Таблица 4. – Ряд номинальных давлений.

	МПа	До 2,5	До 5,0	6,3	До 10	До 16	До 25	До 32
	м/с	2,0	2,25..3,5	3,2	2,7..4,25	3,5..5,35	4,25..6,8	5,35..8,5

 

Толщина стенки , мм, трубопровода находится по следующим зависимостям для тонкостенных труб (при / > 16) с учетом отклонения в размерах диаметра и толщины стенки К₈ :

 

где — максимальное давление жидкости в трубопроводе, МПа;

 — внутренний  диаметр трубопровода, мм;

 — допустимое  временное напряжение материала  трубы на разрыв, МПа. Для материала Сталь 20 ;

— отклонение размера  диаметра трубы (= 0,3 мм);

— отклонение размера  толщины стенки трубы (по ГОСТ 8734-75 отклонение составляет 0,9).

Для всасывающего трубопровода:

 

Для сливного трубопровода:

 

 Для напорного трубопровода:

 

Толщина стенки не должна быть мене 0,5 мм для стальных труб.

 

3.6 Расчет потерь давления в гидропневмоприводе.

 

В приводах имеют место два вида потерь давления: на трение жидкости по длине трубопроводов и на местных сопротивлениях (в том числе и в гидропневмоаппаратуре).

 

 

Потери давления на трение жидкости по длине трубопроводов , МПа, находятся по формуле Дарси-Вейсбаха:

 

где  — коэффициент гидравлического трения;