“Проектирование гидропривода подачи буровой установки

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

( Технический университет )

кафедра РСУ

КУРСОВая работа

По дисциплине ГИДРОПРИВОД ГОРНЫХ МАШИН

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Проектирование гидропривода подачи буровой установки Б-68

Автор:студент гр. ЭР-96-2 / Данилов И.В. /

(подпись) (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА:

Дата:

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта профессор / Маховиков Б.С. /

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

1999 год

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация…………………………………………………………….. 3
Общая часть…………………………………………………………... 3
Задание………………………………………………………………… 4
Порядок работы……… ………………………………………………. 4
Данные принятые по заданию………………………………………... 5
Выбор оборудования для гидропривода…………………………….. 5
Расчёт механической и скоростной хар-к…………………………… 12
Динамический расчёт…………………………………………………. 13
Список использованной литературы………………………………… 16

АННОТАЦИЯ

Курсовая работа на тему “Проектирование гидропривода подачи буровой установки

Б-68 “ выполнена в процессе изучения дисциплины “Гидравлика и гидропривод”.

В работе содержатся указание всех элементов cхемы, расчет параметров системы и выбор силового оборудования, устройств управленя, дополнительных и вспомогательных устройств, расчет скоростной и механической характеристики, а также динамический расчет гидропривода.

Курсовая работа включает пояснительную записку, выполненную на 16 листах машинописного текста и графическую часть: чертеж принципиальной гидравлической схемы привода, механической и скоростной характеристик привода, переходной характеристики выполненный на листе формата А1.

ABSTRACT

Course work “Projecting hydro-drive of feed of bore-machine-tool type Б-68” had done in process of study discipline “Hidro-drive”.

In the work where are work-principle of scheme and indicate all it elements, calculates parametres of system and select power equipment, apparatus of control, additional and auxilliary equipment, calculate of speed and mechanical characters and dinamic calculate of hidro-drive.

Course work includes explanation note. It done on 16 printing pages and graphic part (drow of principle scheme, mechanical and speed characters, transitional characters) on A1 format.

^ ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Буровая установка Б-68 предназначена для бурения по углю восстающих скважин на высоту этажа и последующего их расширения сверху вниз в крутых пластах, в том числе опастных по внезапным выбросам угля и газа, из подготовительных выработок с дистанционным управлением и механизированным наращиванием и демонтажём бурового става.

Станок включает: буровую машину; насосную станцию с насосом подачей 50 л/мин

для питания рабочей жидкостью гидродомкратов гидравлической системы; установочные механизмы, обеспечивающие подъём машины на необходимую высоту, наклон оси бурения и закрепление машины в выработке посредством гидроцилиндров распора; пульты управления; буровой инструмент; оросительную систему.

Посредством цилиндров подачи буровому ставу может быть собщено перемещение вдоль оси вперёд( со скоростью от 0.2 до 2.5 м/мин ), назад ( 0-2 м/мин ). При этом усилие подачи составляет: вперёд-200 кН, назад-30 кН .

1. ЗАДАНИЕ

Спроектировать гидропривод механизма подачи буровой установки Б-68. Разработать принципиальную схему, выбрать оборудование, построить механическую и скоростную характеристики, рассчитать динамические характеристики по следующим данным:

Нагрузка на гидромоторе: средняя Т_о= 15 кН

максимальная T_max=19 кН

Скорость гидромотора: средняя V₀=1.5 м/мин

Масса подвижных частей, приведенная к выходному звену гидромотора:

m = 2000 кг

Время перехода на новый режим работы при внешнем возмущении:

t £ 0.3 с

Приведенные длины трубопроводов: всасывающего 1.2м

нагнетательного 1.5 м

сливного 1.8 м

Закон изменения нагрузки на гидродвигателе в установившемся режиме :

Т=0.9Т₀+

V ,

Вид динамического возмущения : наброс 25%

^ 2.1 ПОРЯДОК РАБОТЫ:

Дроссель-регулятор открыт, золотник в среднем положении. Включается насос. Дроссель-регулятор устанавливается на нужный параметр регулирования.

Выдвижение штока произойдет при перемещении золотника в нижнее положение.

В обратном положении золотника будет происходить втягивание штока.

При завершении работ золотник перемещается в среднее положение.

Выключаем насос.

Проверку фильтра проводить каждые пол года и по мере засорения производить очистку керосином. Для реверсирования привода используем золотниковый распределитель.

2.2 Элементы схемы и их назначение:

2.2.1 Трехпозиционный реверсивный золотник.

C соедененным сливом и нагнетательной линией и с запертыми полостями (с ручным управлением). Служит для фиксации гидроцилиндров в определенном положении, а так же для реверсирования направления движения штоков.

2.2.2 Дроссель-регулятор.

Служит для придания необходимой жесткости характеристике привода, а также в качестве регулятора скорости подачи исполнительного органа.

2.2.3 Фильтр тонкой очистки.

Обеспечивает необходимую очистку масла гидросистемы для нормальной работы ее элементов.

2.2.4 Предохранительный клапан.

Нужен для защиты гидросистемы от перегрузок.

2.2.5 Насос.

Обеспечивает необходимые параметры для успешной работы гидроцилиндров.

2.2.6 Цилиндры.

Непосредственно выполняют функцию по перемещению бурового оборудования.

3 Данные, принятые по проекту:

Рабочая жидкостьгидравлическое масло МГ-30 ( ТУ38-10150-79)

4 Выбор оборудования для гидропривода.

4.1 Расчет максимальной нагрузки на штоках гидроцилиндров.

Вычислим инерционную нагрузку на штоках гидроцилиндров, пологая, что в период разгона ускорение поршней постоянно.

Суммарная пиковая нагрузка в период разгона исполнительного органа составит:

4.2 Выбор гидроцилиндра:

Задавшись предельным давлением в гидросиcтеме p_м=6.3 МПа и давлением на сливе p_сл=0.5 МПа найдем диаметр гидроцилиндра:

Выбираем гидроцилиндр с параметрами:

D_п= 50 мм d = 25 мм,

где d-диаметр штока

4.3 Расчет параметров потока.

Для одностороннего штока:

где A и B-постоянные величины;

f – коэффициент трения резины по стали (при обильной смазке

f=0.03);

p^’-давление на контактную поверхность. Для манжет полихлорвинилового пластика p^’=3 Мпа;

b_п и b_ш – ширина манжет на поршне и штоке соответственно. Для принятого гидроцилиндра b_п = 8.7 мм b_ш =6.9 мм.

C учетом выбранных величин имеем:

Давление перед гидроцилиндром в функции нагрузки определим по формуле:

Находим значения р_ср и р_max:

пределим расход рабочей жидкости в одностороннем цилиндре при выталкивании:

_ом =1, так как уплотнение цилиндра осуществляется U-образными манжетами;

4.4 Выбор распределительной и вспомогательной аппаратуры гидропривода.

4.4.1 Выбор золотника.

Золотник : типоразмер ПЕ-6

Номинальный расход: Q₆^k

=10 л/мин

Номинальное давление: р₆^k = 32 МПа

Потеря давления: р₆ =0,3 МПа

Суммарные утечки: Q₆ = 220 см³/мин

Необходимо уточнить величины потерь давления и утечек в золотнике при средней нагрузке:

4.4.2 Расчет трубопровода.

Принимаем металлические круглые трубы.Задаемся предельными скоростями течения: в нагнетательной гидролинии 3.0 м/с, сливной 2 м/с, всасывающей 1.2 м/c.

По формуле определим диаметры нагнетательного, сливного и всасывающего трубопроводов:

Так как у нас гидроцилиндр реверсивный ( т.е. поршень имеет возвратно-поступательное движение), то диаметры трубопроводов на нагнетание и слив принимаем одинаковые: D`_т=8 мм ; D`_{т вс} = 10 мм

Фактические скорости:

Числа Рейнольдса и коэффициенты гидравлического трения для =30мм²/с=310^-5 м²/с

Определим потери давления:

 в нагнетательной гидролинии:

 в сливной гидролинии:

во всасывыающей гидролинии

4.4.3 Выбор фильтра.

Фильтр 5: типоразмер Г43-52

Номинальный расход Q₅^к= 16 л/мин

Номинальное давление р₅^к = 20 МПа

Потери давления р₅^к = 0.06 МПа

4.4.4 Выбор дросселя – регулятора.

Дроссель – регулятор : типоразмер ПГ55-22

Номинальный расход Q₃^к=20 л/мин

Номинальное давление р₃^к = 20 МПа

Суммарные утечки Q₃ = 0.05л/мин

4.4.5 Выбор предохранительного клапана.

Предохранительный клапан обеспечивает защиту привода при перегрузках гидромотора и должен быть настроен на давление p₂=p_max.

Клапан 2: типоразмер Г55-31А

Номинальный расход Q₂ = 5 л/мин

Пределы регулирования от 0.5 до 12.5 МПа

4.5Выбор насоса.

Давление и подачу на выходе из насоса определим по формулам для средней нагрузки и скорости:

p_н= p _ср+ p_тн= 8.38 + 0.021 = 8.4 МПа

p_н_max= p_н_max+ p_тн= 10.47 + 0.021 = 10.5 МПа

Q_н=Q_м + Q_зол + Q_др;

Q_н=3 л/мин

Выбираем насос типоразмера НР-Ф-6.3/500

Рабочий объем q_н^к=6.3 см³/об

Номинальное давление p_н^к = 50 МПа

Объемный КПД = 0,8; гидромеханический КПД = 0.76/0.8= 0.95

Полный КПД = 0,76

Номинальная частота n_ном^к=1500 об/мин

Частота работы n=1500 об/мин

Определим объемный КПД для подачи Q_н:

Q_{н ср}=q_нn_{об н}=6.310^-615000.847 = 8 л/мин

Полный КПД для средней нагрузки:

4.6 Расчет мощности на валу насоса.

Разряжение во всасывающей гидролинии:

Учтем, что p_нр=p_н + p_твс=10.5 + 0.0063 10.5 МПа

Отсюда мощность на валу насоса:

Момент на валу насоса при средней нагрузки без учета скольжения асинхронного электродвигателя:

Выбираем электродвигатель типоразмера 4А80A4У3:

Мощность паспортная N_э^к=1.1 кВт

Скольжение паспортное s^к=5.4%

Скольжение критическое s_кр=34%

Момент инерции I_э=0.0032 кгм²

Скольжение при средней нагрузке:

_н=_эс(1s^к)= 157(10.024)=153.17 рад/с

Объем маслобака определим исходя из трехминутной производительности насоса:

W=

Выбираем из ряда стандартных баков по ГОСТу 12448-80 СТ СЭВ 524-77:

W=160 л=160 дм³

Расчёт коэффициентов утечек:

a_y_др= Q^к/ Р^к= 0.000810^-3/2010⁶ = 0.0410^-12

a_y_распр= Q^к/ Р^к= 0.001210^-6/ 3210⁶ = 0.03810^-12

5 Расчет механической и скоростной характеристик гидропривода.

5.1Механическая характеристика.

Полное кпд при средней нагрузке:

Механическая характеристика привода будет линейной. Для ее построения достаточно иметь две точки, одна из них соответствует режиму средней нагрузки, а другая режиму холостого хода.

Первая точка характеристики Т_ср = 15 кН V_ср = 0.025 м/мин

Для определения второй точки, рассмотрим режим холостого хода привода при Т = 0 и ₀. В этом случае давление на входе в гидроцилиндр находим по формуле:

Пренебрегая утечками при холостом ходе из-за некоторого повышения расхода и значительного снижения давления, найдем давление при выходе из насоса при холостом ходе:

p_нх= p_х+

= 0.577 + 0.025 = 0.6 Мпа

Уточним объемный КПД насоса при холостом ходе:

Подача

Отсюда скорость холостого хода гидроцилиндров:

Вторая точка прямой Т = 0 V =2.2 м/мин

На основании полученных данных строим механическую характеристику (см. чертеж).

5.2 Скоростная характеристика.

Построим скоростную характеристику при F_ср=15 кН.

Для построения скоростной характеристики, тоже необходимо две точки. параметр регулирования дросселя – регулятора 0    

при V=0 м/с

₀=0.47

V=0.025 м/с ₀=0.32

Полученные статические характеристики на чертеже.

.

6 Динамический расчет гидропривода.

Динамический расчет проведем при постоянном значении параметра регулирования и изменении нагрузки на гидроцилиндр, которая в данном случае зависит от коэффициента k_с, характеризующего сопротивляемость породы бурению и являющегося внешним возмущением. За исходный режим принимаем работу привода при средней нагрузке:

T_ср=15 кН и V₀=0.025 м/с.

Пренебрегая распределенностью параметров, примем p_н(t) = p_м((t).

Уравнение динамической характеристики асинхронного двигателя с учетом _э(t) = _н(t) примет вид:

T₁

+M_э(t)=k₁-k₁_н(t)

T₁=1/(_сS_кр) =1/(3.140.34) = 0.0094 с

k = M_э^к/(S^кM_н) = 7/(3.13  0.054) = 41.41

Уравнение нагрузки электродвигателя:

T₂

=M_э(t)-k₂p_н(t)+k₃

T₂= (J_н+J_э)_н/M_н=(0.015+0.0032)153.17/17.3 = 0.89 c

k₂= q_н^к_нp_нр/ (2_гмнM_э) = 6.310^-6110.4710⁶/ (6.280.9517.3 ) =0.995

k₃= q_н^к_нp_вс/(2_гмнM_э) = 6.310^-610.006310⁶/(6.280.9517.3)

0

Уравнение нагрузки гидромотора:

T₃

=p_н(t)-k₄F_с(t)-k₅

T₃= m_пV/(bp_н) =25000.0.25/(0.001928.410⁶) = 0.0031 с

k₄ = F_с/(вp_н) = 15000/(0.001928.410⁶) =0.93

k₅= a/(вp_н) = 1107.7/(0.001928.410⁶)= 0.043

Уравнение движения жидкости

T₄

+p_н(t)-k₆_н(t)+k₇V_м(t)=0

E=

W = lD_т²/4 = 1.83.140.008²/4=0.910^-4м³

T₄= W/(E_па_yi) = 0.910^-4/(164410⁶0.07810^-12) = 0.7 c

k₆= q_н^к_нω_эс/(2р_на_yi) = 6.310^-61157/(6.288.410⁶0.07810^-12) =11.69

k₇= S_п^кV_м/(p_на_yi) = 3.140.05²0.025/(28.410⁶0.07810^-12) = 10.53

Система уравнений примет вид:

0.0094

+M_э(t)=41.41-41.41ω_н(t)

0.89

=M_э(t)-p_н(t)

0.0039

=p_н(t)-0.995(0.9+0.1V_м(t))k_с-0.043

0.7

+p_н(t)-11.69ω_н(t)+10.53V_м(t)=0

С учетом того, что в статике производные равны 0, найдем начальные условия:

ω=0.975 p=1

M=1.035

1 V=0.987

Полученные результаты педставлены на графике, из которого следует:

При скачкообразном увеличении нагрузки на 25% угловая скорость электродвигате-ля практически не изменяется.
Время перехода на новый установившийся режим составляет 0.3 с, что соответству-ет времени, указаном в задании

7 Список использованной литературы.

1. Ковалевский В.Ф., Железняков И.Т., Бейлин Ю.Е.

Справочник по гидроприводам горных машин. М.,Недра,1974.

2. Маховиков Б.С. Гидропривод горных машин. СПб.,1993

3. ГейерВ.Г. Гидравлика и гидропривод.

4. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М.Машиностроение1979.

Скачать 116,38 Kb.

оставить комментарий

Дата	29.10.2011
Размер	116,38 Kb.
Тип	Курсовая, Образовательные материалы

Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо

не очень плохо

средне

хорошо

отлично

Ваша оценка этого документа будет первой.

Ваша оценка:

Разместите кнопку на своём сайте или блоге:

Загрузка...

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации