Видео смотреть бесплатно
Смотреть аниме видео
Официальный сайт osinform 24/7/365
Смотреть видео бесплатно
|
||||||||||||
|
РефератыЦифровые устройства (36)Разработка следящего гидропривода
Размер: 188.91 KB
Скачан: 280 Добавлен: 05.10.2005 1 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СЛЕДЯЩЕГО ГИДРОПРИВОДА 7 6 Рисунок 1. 2 - Функциональная схема следящего гидропривода с дросселем, установленным на выходе из исполнительного органа 1 - насос с нерегулируемым рабочим объемом; 2 - приводной электродвигатель; 3 - предохранительный клапан с пропорциональным электрическим управлением; 4- регулируемый дроссель с пропорциональным электрическим управлением; 5 - гидрораспределитель c электрогидравлическим управлением; 6 - усилитель ( сумматор ); 7 - гидроцилиндр с двухсторонним расположением штоков; 8 - тахогенератор; 9 - передаточный механизм; 11 - преобразователь прямолинейного движения в поворотное. Дроссель на выходе из исполнительного органа устанавливается в гидроприводах, на исполнительный орган которых действует знакопеременная статическая сила сопротивления. Особенностями конструкций следящих приводов являются применение регуляторов и другой аппаратуры с пропорциональным электрическим управлением, наличие обратных связей. Кроме этого для обеспечения динамической устойчивости следящего электрогидравлического привода используются электрические и гидромеханические корректирующие устройства. Для очистки жидкости применяются фильтры. Гидроклапан давления предназначен для поддержания заданного давления в трубопроводе. Гидрораспределитель предназначен для изменения направления жидкости. Гидравлический замок предназначен для прохода жидкости к исполнительному органу привода при наличии давления нагнетания и запирания жидкости в полостях исполнительного органа при отсутствии давления нагнетания. Реле давления контролирует уровень давления масла в гидросистеме, подавая электрический сигнал. Манометры служат для визуального контроля давления. 2 ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА, РАСЧЁТ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ Гидравлический цилиндр выбираем из каталога [3] при соблюдении следующих условий: [pic] [pic] [pic] где [pic] и [pic]- соответственно паспортное и заданное значения толкающего номинального усилия на штоке; [pic] и [pic]- соответственно паспортное и заданное значения максимального хода штока гидроцилиндра; [pic]=10500 Н>[pic]=8157 Н; [pic] =1,5 [pic]>[pic]=0,57 [pic]; [pic]=500 мм>[pic]=495 мм. [pic]. [pic]. [pic], где [pic]- необходимый перепад давления, [pic]; 3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ Гидравлический расчёт трубопроводов заключается в выборе оптимального внутреннего диаметра трубы и в определении потерь давления по длине трубопровода. [pic] где Q- расчётный объёмный расход жидкости в трубопроводе, [pic] Допускаемая скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе гидропривода выбирается по нормативным данным, изложенным в таблице 3.1 метод. указаний, в зависимости от расчётного перепада давления р на исполнительном органе привода ([(]=3м/c). Для сливного трубопровода допускаемая скорость движения жидкости принимается [(]=2м/с, а для всасывающего- [pic]. [pic]. [pic] [pic] где Q- объёмный расход жидкости в трубопроводе, [pic] [pic][pic] где [pic]- потеря давления, [pic] [pic]- коэффициент сопротивления; Коэффициент сопротивления [pic][pic], где [pic] - число Рейнольдса. Число (критерий) Рейнольдса [pic], где [pic] - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, 4 РАСЧЁТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ Участки трубопровода, при прохождении жидкостью которых вектор скорости изменяется или по величине, или по направлению, называются местными гидравлическими сопротивлениями (например, внезапное или плавное расширение или сужение, изменение направления движения жидкости и т.д). [pic] где [pic] - скорость движения потока жидкости после прохождения местного гидравлического сопротивления, [pic] (если поперечное сечение трубопровода не изменяется, то принимается скорость движения жидкости в трубопроводе); Суммарные потери давления в местных сопротивлениях [pic] при последовательном их соединении определяются как сумма потерь давления в отдельных сопротивлениях: [pic] [pic]=(2(1,2+4(0,52+3(0,28+4(0,15)([pic]=0,022([pic]. [pic]=(1(1,2+5(0,52+4(0,28+3(0,15)([pic]. 5 ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ Гидравлическая аппаратура выбирается из справочника [3] при соблюдении следующих условий: [pic] где [pic] и [pic] - соответственно номинальное паспортное давление гидроаппарата и расчетный перепад давления на исполнительном органе привода; [pic] где [pic] - паспортное значение потери давления при проходе через гидроаппарат номинального паспортного расхода; 1. Предохранительный клапан ПКПД20-20, имеющий техническую характеристику: номинальное давление - 20(106 [pic]>6,3(106[pic]; номинальный расход – 16,7(10-4[pic]>10(10-4[pic]; потеря давления – 0,3(106[pic]; объемный расход утечек – 2,5(10-6[pic]; диаметр условного прохода – 0,02м; масса – 7,8кг. Потеря давления жидкости при прохождении каналов предохранительного клапана: [pic]. 2. Дроссель ДВП – 16, имеющий техническую характеристику: номинальное давление - [pic]([pic]; номинальный расход - [pic]>10(10-4[pic]; потеря давления – 0,25(106[pic]; объемный расход утечек – 4,1(10-6[pic]; диаметр условного прохода - 16(10-3м; диаметр основного золотника дросселя - 18(10-3м; максимальный ход основного золотника – 3,5(10-3м; масса – 0,8кг. Потеря давления жидкости при прохождении каналов дросселя: [pic]. 3. Гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением В16, имеющий техническую характеристику: номинальное давление - [pic]([pic]; номинальный расход - [pic]>10(10-4[pic]; потеря давления – 0,3(106[pic]; объемный расход утечек – 2,6(10-6[pic]; диаметр условного прохода - 16(10-3м; масса – 7,5кг. Потеря давления жидкости при прохождении каналов гидрораспределителя: [pic]. 4. Двухсторонний гидравлический замок ГМ3 10/2, имеющий техническую характеристику: номинальное давление - [pic]([pic]; номинальный расход - [pic]>10(10-4[pic]; потеря давления – 0,5(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,01м; масса – 1,8кг. Потеря давления жидкости при прохождении каналов гидравлического моста: [pic]. 5. Фильтры, имеющие технические характеристики: приемный фильтр ФВСМ63: номинальный расход – 16,7(10-4[pic]>6,3(10-4[pic]; потеря давления – 0,007(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,063м; точность фильтрации – 80мкм; масса – 6кг. напорный фильтр 2ФГМ32: номинальное давление - 32(106[pic]>6,3(106[pic]; номинальный расход – 11(10-4[pic]>10(10-4[pic]; потеря давления – 0,1(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,027м; точность фильтрации – 10мкм; масса – 6,5кг. сливной фильтр ФС100: номинальное давление – 0,63(106[pic]; номинальный расход – 16,7(10-4[pic]; потеря давления – 0,1(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,032м; точность фильтрации – 25мкм; масса – 4,5кг. [pic]; [pic]; [pic]. После определения расчетных значений потерь давления в каждом гидроаппарате рассчитываем суммарные потери в гидроаппаратуре, установленной в нагнетательной линии АБ ([pic]) и в сливной линии ВГ [pic]=(0,108+0,104+0,0025+0,0826+0,413)(106=0,710(106[pic]. [pic]=(0,413+0,104+0,0359+0,057)(106[pic]. Суммарные потери давления при прохождении жидкости как в нагнетательном, так и в сливном трубопроводах состоят из потерь давления по длине трубопровода [pic], в местных гидравлических сопротивлениях [pic], и в гидроаппаратуре [pic], установленной в рассматриваемых трубопроводах. Так как участки сопротивления соединяются последовательно, то суммарные потери в нагнетательной или сливной линиях гидросистемы определяются алгебраическим суммированием всех потерь давления в элементах трубопровода. Суммарные потери давления в нагнетательном трубопроводе (на участке АБ) [pic](0,014+0,022+,710)(106=0,746(106[pic]. Суммарные потери давления в сливном трубопроводе (на участке ВГ) [pic](0,014+0,020+0,610)(106=0,644(106[pic]. 7 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ Выбрать из справочника источник питания гидросистемы с необходимыми параметрами можно только после определения расчетных значений необходимых давления и расхода на выходе из насосной установки. Т.к. в качестве исполнительного органа используется гидроцилиндр с двухсторонним расположением штоков, то расчетное давление на выходе из насосной установки определяется : [pic]0,746(106+6,3(106+0,644(106=7,7(106[pic]. [pic], где [pic]- расчетное значение расхода на входе в исполнительный орган; [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)+ [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. [pic] , где [pic] - номинальная производительность насоса; [pic] - объемный КПД насоса. [pic] , где параметры подставляются в следующих размерах: [pic] и [pic],[pic]; [pic]-…,[pic]; [pic]-…,[pic]. [pic]. Гидравлический расчет всасывающего трубопровода. Расчётное значение внутреннего диаметра трубы [pic] где Q - расчётный объёмный расход жидкости в трубопроводе, [pic] [pic]. [pic] [pic]мм. [pic][pic]. (=[pic][pic], где [pic] - число Рейнольдса. Число (критерий) Рейнольдса [pic], где [pic] - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, 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]. [pic] 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; 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. 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]. [pic], где [pic] - давление на входе в гидроцилиндр, [pic]; тогда [pic] - давление на выходе из гидроцилиндра, [pic]. [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]. [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]. [pic]. [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 ). 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]. Следовательно, расчет скоростей движения поршня имеет смысл производить только до тех пор, пока [pic]. [pic] а) Таблица 1 – Параметры механических и скоростных характеристик гидропривода 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. [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] [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). [pic] где Епр – приведенный модуль упругости стенок гидроцилиндра и жидкости, 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. 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
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.
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 Руководитель: доцент Краматорск 2001 ----------------------- 6 5 3 1 2 А Г
Б
9 8 [pic] |
|
Смотреть онлайн бесплатно
Онлайн видео бесплатно