Главная страница

Н.М. Скорняков Гидро- и пневмопривод. Программа, методические указания и контрольные задания. Н.М. Скорняков Гидро- и пневмопривод. Программа, методические ук. Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 170100 Горные машины и оборудование Составители нм. Скорняков


Скачать 196.54 Kb.
НазваниеМетодические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 170100 Горные машины и оборудование Составители нм. Скорняков
АнкорН.М. Скорняков Гидро- и пневмопривод. Программа, методические указания и контрольные задания.pdf
Дата25.06.2017
Размер196.54 Kb.
Формат файлаpdf
Имя файлаН.М. Скорняков Гидро- и пневмопривод. Программа, методические ук.pdf
ТипМетодические указания
#11301
КатегорияМеханика

Подборка по базе: Тестовые задания для проведения экзамена.docx, Методические указания по оформлению.docx, Английский язык учебное пособие и задания для студентов зо нов.d, Метод. указания к ЛР.docx, Информатика - методические указания к выполнению лабораторных ра, Методические указания по проектным работам.docx, метод указания по преддипломной практике.doc, 3. Обязательные задания для выполнения обучающимися.docx, Материалы для домашнего задания СПУ-2018+.doc, Методичекие указания Основы градостроительства.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра горных машин и комплексов
ГИДРО- И ПНЕВМОПРИВОД Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 170100 Горные машины и оборудование Составители НМ. Скорняков
В.В. Кузнецов Утверждены на заседании кафедры Протокол № 3 от 23.01.03 Рекомендованы к печати учебно - методической комиссией специальности 170100 Протокол № 11 от 12.02.03 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса
ГУ КузГТУ Кемерово 2003

1
1. Общие положения Целью изучения дисциплины является приобретение студентами знаний и навыков применения основных законов поведения жидкого состояния вещества, способов и средств перемещения жидкостей, а также использования их в качестве носителей механической энергии для привода машин и механизмов, в том числе горных машин. Задачи курса обучить основам гидро-пневмоприводов, необходимых для дальнейшего изучения специальных дисциплин, ознакомить с конструкциями и принципом действия основной гидроаппаратуры, дать представление о типовых схемах объемных гидроприводов, способах регулирования их кинематических и силовых параметров.
2. Программа Разработана на основе государственного стандарта высшего образования по специальности 170100 – Горные машины и оборудование. Предмет гидро– и пневмопривода. Краткая историческая справка. Применение гидромашин, гидроприводов и гидроавтоматики в современном машиностроении ив комплексной механизации и автоматизации горного производства. Объемный гидравлический привод Основные понятия. Принцип действия объемного гидропривода. Основные расчетные зависимости, баланс мощности и КПД объемной гидропередачи, структурные и принципиальные схемы гидропередачи, рабочие жидкости гидропере- дач. Объемные гидромашины и их характеристики Конструкция, принцип действия и рабочие параметры шестеренных, пластинчатых и поршневых гидромашин, а также рабочие характеристики объемных гидромашин. Гидравлическая аппаратура управления, регулирования и защиты Типы, конструкция и условные обозначения крановых, золотниковых и клапанных распределителей. Предохранительные, перелив- ные и редукционные клапаны, их выбор. Гидравлические замки, реле давления и времени. Регулирование параметров гидропередач.
Машинный и дроссельный способы регулирования скорости движения гидродвигателей, сравнительная характеристика способов регулирования. Стабилизация
скорости движения, нагрузки и мощности гидропередач. Синхронизация скорости движения нескольких гидродвигателей. Дополнительные устройства гидропередач. Герметизация гидравлических устройств, хранение и кондиционирование рабочей жидкости. Фильтры и схемы фильтраций. Гидравлический следящий привод Структурная схема гидроусилителей, их классификация. Объемные (гидростатические) усилители золотникового типа и сопло-заслонка. Гидродинамические (струйные) гидроусилители, эффект Коанда. Точность и чувствительность гидроусилителя. Гидродинамический привод Теоретические основы гидродинамической муфты. Уравнение Эйлера для гидромуфты. Внешняя, входная и универсальная характеристики гидромуфты, а также совместная работа с приводным двигателем. Конструкция и принцип действия гид- ротрансформатора и его внешняя характеристика. Входная и универсальная характеристики гидротрансформаторов различной прозрачности и их совместная работа с двигателями внутреннего сгорания. Основные правила эксплуатации и ремонта гидравлических приводов Порядок и типовые схемы организации их обслуживания. Основные неисправности, диагностика и ремонт гидравлических приводов. Пневматический привод Общие сведения о применении газов в технике. Особенности пневматического привода. Достоинства и недостатки. Течение воздуха и его подготовка. Исполнительные пневматические устройства. Индикаторная диаграмма и основные технические показатели и характеристики пневмодвигателя. Примеры пневматических приводов. Список рекомендуемой литературы
1. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин Учеб. для вузов. – М Машиностроение, 1979. – 215 с.
2. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин Справочник. – М Машиностроение, 1983. – 120 с.
3. Свешников В.К. Станочные гидроприводы Справочнике изд, перераб. и доп. / В.К. Свешников, А.А. Усов. – М Машиностроение с.

3 4. Ковалевский В.Ф. Справочник по гидроприводам горных машин
/ В.Ф. Ковалевский, Н.Т. Железняков, Ю.Е. Бейлин. – е изд, перераб. и доп. – М Недра, 1973. – 504 с.
5. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта,
С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – М Машиностроение, 1982. – 423 с.
6. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / ДА. Бута- ев, ЗА. Колмыкова, Л.Г. Подвидз и др Под ред. И.И. Куколевского,
Л.Г. Подвидза. – М Машиностроение, 1981. – 464 с.
7. Вильнер ЯМ. Справочное пособие по гидравлике, насосами гидропередачам / ЯМ. Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов; Под. ред.
Б.Б. Некрасова. – Минск Высш. шк, 1985. – 384 с.
8. Юшкин В.В. Основы расчета объемного гидропривода. – Минск Высш. шк, 1982. – 94 с.
3. Контрольные задания и методические указания по их выполнению При решении задач по изучаемому курсу перед студентом стоит задача ознакомить его с основными законами гидропривода и научить выполнять несложные расчеты гидравлических систем. Задачи включают расчет гидравлической системы, показанной на рис. 1. Исходные данные для расчетов принимаются по табл. 1 ив соответствии с последней и предпоследней цифрой шифра зачетной книжки студента. Вначале контрольной работы следует начертить схему рассчитываемой системы с указанием исходных данных. Задачи выполняются последовательно, с использованием в необходимых случаях результатов решения предыдущих задач. Если при решении используются сведения из справочной и учебной литературы, то обязательна ссылка на использованный источник. Задача 1. Скорость движения поршня гидроцилиндра регулируется с помощью щелевого дросселя (рис. 1). Определить время движения поршня при прямом ходе и обратном. Потерями давления в гидролинии между дросселем и гидроцилиндром пренебречь. Давление настройки клапана или давление перед дросселем принимаем на 20 % выше от давления после дросселя. При дальнейших расчетах задач использовать найденный расход давления.
Таблица 1 Предпоследняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Диаметр поршня п, м
0,05 0,063 0,08 0,1 0,125 0,16 0,2 0,25 0,32 0,4 Диаметр штока ш, м
0,02 0,032 0,04 0,05 0,063 0,08 0,1 0,125 0,16 0,2 Ход поршням Диаметр плунжера золотника п, м
0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0.22 0,24 0,26 Проходное сечение дросселя др, мм 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,32 Таблица 2 Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Усилие на штоке R, Н
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Жидкое масло
ρ, кг/м
3 930 920 910 900 885 875 870 865 850 834 Ход поршням Кинематическая вязкость при t=50 С,
υ
сСт
(мм
2
/с)
57 46 40 30 30 30 4,5 10 10 10 Частота вращения вала гидро- мотора n, мин 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 Задача 2. Определить основные параметры четырехлинейного золотникового распределителя (рис. 4) – площадь щели золотника, максимальный ход плунжера, осевую силу, необходимую для перестановки
золотника, если перепад давления на золотнике Р Па, скорость равномерного движения золотника V
3
=0,005 мс, радиальный зазор между гильзой и золотником
δ=0,05 ⋅ 10
-3
м. Силой инерции пренебрегаем. Задача 3. Определить усилие пружины клапана (рис. 3) в момент его открытия и величину подъема запирающего элемента, необходимую для пропуска заданного расхода. Давление на выходе клапана Р. V = 10 мс – скорость жидкости во входном канале. Задача 4. Рассчитать основные геометрические параметры акси- ально-поршневого насоса диаметр цилиндра d, ход поршня h, диаметр делительной окружности ротора D, а также мощность насоса, если частота вращения n=1440 мин, число цилиндров z=7, угол наклона диска
γ=20 0
, механический КПД м h=2d=D tg
γ. Задача 5. Определить угол наклона диска
γ аксиально-поршневого гидромотора, установленного вместо гидроцилиндра. Перепад давления
∆Р
гм
-2 МПа. Объемный КПД о, механический КПД м. Каким будет крутящий момент гидромотора? Конструктивные размеры гидромотора брать в соответствии с размерами гидронасоса (см. предыдущую задачу. Методические указания к выполнению задач Регулирование скорости выходного звена При работе различных машин возникает необходимость изменять скорость движения их рабочих органов, что делает целесообразным применение гидропривода с управлением, которое может осуществляться тремя способами дроссельным, машинным, а также их комбинацией. При дроссельном управлении часть жидкости (рис. 1), подаваемой насосом, отводится в сливную линию и не совершает полезной работы. Дроссель – это гидроаппарат управления расходом, предназначенный для создания сопротивления потоку рабочей жидкости. Он представляет собой местное сопротивление с наперед заданными характеристиками, что обеспечивает поддержание желаемого перепада давления при определенном расходе рабочей жидкости (рис. 2).

6
Рис. 1 Рис. 2 При последовательном включении дросселя предусматривается переливной клапан, который поддерживает в нагнетательном трубопроводе постоянное давление путем непрерывного слива рабочей жидкости. В этом случае расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр, равен расходу жидкости через дроссель р р
2
S
р
2
S
Q
2 др др др

ρ
µ
=

ρ
µ
=
где
µ − коэффициент расхода, равный для щелевых дросселей
0,64. . . 0,7, для игольчатых 0,75. . . 0,8; др – площадь проходного сечения дросселя. Простейший квадратный дроссель представляет собой весьма малое отверстие сострой кромкой, длина которого составляет
0,2. . . 0,5 мм. Если пренебречь потерями давления в гидролинии ив гидрорас- пределителе, то давление р можно определить по формуле р , где R – усилие на штоке гидроцилиндра S
n
– площадь поршня. Следовательно, средняя скорость перемещения поршня гидроцилиндра
S
R
р
2
S
S
S
Q
V
п
1
п др п
п







ρ
µ
=
=
Отсюда видно, что скорость поршня зависит от площади проходного сечения дросселя и усилия на штоке. Расчет гидроклапана давления
Гидроклапан – это гидроаппарат, в котором размеры рабочего проходного сечения изменяются от воздействия потока рабочей жидкости. Гидроклапаны бывают регулирующие и направляющие. Гидрокла- пан давления – это регулирующий гидроаппарат, предназначенный для управления давлением рабочей жидкости. Напорный гидроклапан – это гидроклапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом к нему потоке жидкости. Запорно-регулирующий элемент напорных гидроклапанов бывает шариковый, конический, золотниковый. Рис. 3 Расход жидкости, проходящей через щель напорного гидроклапа- нар р
2
S
р
2
S
Q
2 кл к
кл

ρ
µ
=

ρ
µ
=
где
µ = 0,62. . . 0,70 – коэффициент расхода кл – площадь щели клапана р к – перепад давления в клапане р и р – давление на входе и на выходе из клапана. Для кромочных клапанов риса dz
S
кл
β
π
=
где d – диаметр входного канала z – высота подъема запорно- регулирующего элемента
β – половина угла конуса, причем
где V – скорость во входном канале, которая обычно не превышает
15 мс, и лишь при давлении свыше 20 МПа ее допускаемое значение
30 мс. Равновесие запорно-регулирующего элемента клапана в момент начала открытия характеризуется равенством
,
cz
S
p
F
o окл ко где о – усилие пружины в момент открытия клапана с – жесткость пружины z о – предварительная деформация пружины. При установившемся движении жидкости через щель открытого клапана (рис. б) равновесие его запорно-регулирующего элемента выражается уравнением
(
)
,
F
F
S
p z
z c
F
c кл к п



+
=
где F
v
– уменьшение силы из-за движения потока в зоне щели, приближенно определяемое по формуле щ щ – скорость жидкости в щели Q – расход F
c
– увеличение силы в результате натекания потока со стороны седла
,
QV
F
c
ρ
=
V – скорость жидкости во входном канале клапана. Расчет золотникового распределителя
Гидрораспределитель – это направляющий гидроаппарат, предназначенный для управления пуском, остановкой и направлением потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от внешнего управляющего воздействия. Наибольшее распространение в технике получили золотниковые распределители. Рис. 4
В золотниковый, например, четырехлинейный распределитель жидкость поступает от насоса через окно 1, а из распределителя она направляется через окно 2 к гидродвигателю (рис. 4). Слив жидкости из гидродвигателя также осуществляется через золотник – через окна 3 и 4. При установившемся режиме расход жидкости через золотник р р
2
S
р
2
S
Q
2 з з
з

ρ
µ
=

ρ
µ
=
где
µ = 0,60. . . 0,75 – коэффициент расхода з площадь перекрываемого проходного сечения золотника (D – диаметр золотниках ширина рабочей щели перекрываемого канала, р з – перепад давления в золотнике, р – давление на входе, р – давление на выходе золотника. Осевая сила, необходимая для перестановки золотника (в отсутствие пружинного возврата, определяется выражением
,
F
F
F
F
тр гд и
з
+
+
=
где и – сила инерции F
гд
– осевая гидродинамическая сила F
тр
– сила трения, равная сумме сил трения покоя и движения со смазкой F
тр.с
, причем по экспериментальным данным сила трения покоя составляет примерно (0,23. . . 0,34) за сила трения в движении со смазкой з з
с тр
δ
ρν
=
где
ν – кинематическая вязкость ρ - плотность жидкости з – скорость движения золотника з – радиальный зазор между плунжером и корпусом распределителя. При пропуске жидкости через золотниковый распределитель возникают осевые гидродинамические силы. Одна из них F
1 гд появляется вследствие снижения давления в области кромок выходной щели 5 риса другая F
2 гд
– в результате натекания потока на торец сливной кромки 6. Поскольку эти силы действуют в одну сторону, противоположную перестановочной силе з, их определяют суммарно. Например, для четырехлинейного распределителя р cos
Q
2
F
F
F
з
2
гд
1
гд гд

ρ
α
=
+
=
где Q – расход жидкости
ρ – ее плотность р з – перепад давления в золотнике угол наклона потока относительно оси золотника при вытекании из выточки (согласно теоретическим исследованиям Ю.Е. За- харова
α ≈ 69 0
).
Сила инерции зависит от ускорения аи приведенной массы m золотника и связанных с ним деталей ma
F
и
=
Аксиально-поршневые гидромашины
Аксиально-поршневым называют роторно-поршневой насосу которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет сними угол менее или равный 45 Рис. 5 Устройство аксиально-поршневого насоса показано на (рис. В роторе 1 параллельно оси его вращения равномерно по окружности диаметра D выполнено несколько сквозных цилиндрических отверстий, которые с одной стороны закрыты подвижными поршнями 2, ас другой
– диском 3, который выполняет функции распределительного золотника. Поршни 2 своими выступающими сферическими торцами с помощью пружин 4 постоянно прижаты к наклонному диску 5, установленному в корпусе насоса на упорном подшипнике под углом
γ коси ротора, который приводится во вращение валом 6. При вращении вала поршни 2 совершают возвратно-поступательное движение относительно ротора, причем на один оборот ротора каждый поршень совершает один всасывающий и один нагнетательный ход. Распределительный диск 3 при этом не вращается. Имеющиеся в нем два дугообразных окна соединены одно со всасывающим, другое с нагнетательным каналами насоса. Рабочий объем насоса
,
z tg
D
4
d
V
2
o
γ
π
=
где d – диаметр поршня z – количество поршней. Подача аксиально-поршневого насоса рассчитывается по выражению н = V
o n (V
o
– рабочий объем насоса, а для рассматриваемых насосов о = 0,95. . . 0,98. В технике широко применяют аксиально-поршневые насосы сна- клонным блоком. Некоторые типы аксиально-поршневых насосов допускают регулирование рабочего объема и подачи насоса изменением угла
γ.
Аксиально-поршневые гидромашины получили значительное распространение в качестве регулируемых и нерегулируемых гидромото- ров, частота вращения и крутящий момент которых определяются по формулам гм м гм гм где
η
м.гм
– механический КПД гидромотора; р гм – перепад давления на гидромоторе; о. гм – объемный КПД гидромотора.
Составители Николай Михайлович Скорняков Владимир Всеволодович Кузнецов
ГИДРО- И ПНЕВМОПРИВОД Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 170100 Горные машины и оборудование Редактор А.В. Дюмина Подписано в печать 14.03.03. Формат 60
×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 180 экз. Заказ
ГУ Кузбасский государственный технический университет.
650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет.
650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, А.


написать администратору сайта