Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Оценка надёжности гидромеханизма и техническое решение по её выполнению



2016-01-05 542 Обсуждений (0)
Оценка надёжности гидромеханизма и техническое решение по её выполнению 0.00 из 5.00 0 оценок




Исходные данные

Параметр Обозначение Единицы измерения Вариант №1
Максимальный диаметр разрезаемой арматуры d мм
Марка материала арматуры   Ст3
Производительность (число раб ходов в мин) П расход/мин
Рабочее давление в гидросистеме р МПа

 


 

Исходная гидравлическая схема

Станка для резки арматуры

 

Рис.1. 1.- педаль управления; 2.- гидрораспределитель Р4/2; 3.- гидронасос; 4.-фильтр Ф; 5.-предохранительный клапан; 6. - Ц гидроцилиндр одностороннего действия; 7.- держатель ножа; 8.- манометр; D – диаметр цилиндра; Х – ход поршня; Rпс – сила полезного сопротивления; Vшт – скорость штока.

При работающем двигателе насос 3 нагнетает рабочую жидкость в систему. В зависимости от положения золотника распределителя 2 жидкость поступает через фильтр 4 в бак ( педаль опущена) , либо в поршневую полость цилиндра 6.

При поступлении жидкости в рабочий цилиндр поршень осуществляет

рабочий ход, максимальная величина которого ограничивается КП 5, который который открывает сливное отверстие в бак.

В исходное положение поршень возвращается пружиной.

Золотник распределителя 2 управляется с помощью педали 1. При нажатии педали происходит рабочий ход поршня; при ослаблении – поршень возвращается в исходное положение под действием пружины.

 

Сила полезного сопротивления на штоке силового гидроцилиндра

Допускаемое напряжение на срез [ cр] = (0.3…0.35) * т , где

т – предел текучести материала арматуры, для Ст3 составляет т = 240 Мпа

 

[ cр] = 0,35 * 240 = 84 Мпа

 

Угловые прочности арматуры в опасном сечении площадью F при

срезе:

cр = P/Fср < [ cр] = 84 Мпа

 

Отсюда находим допускаемое технологическое усилие:

 

[P] = [ cр] * Fср = [ cр] * п * d^2 / 4 =

= 84 * 10^6 * 3,14 * 0,025^2 / 4 = 41,212 кН

 

Сила полезного сопротивления при резке арматуры :

 

Rпс = [P] * Kд = 41,212 * 1,2 = 49,45 кН

 

где Кд – коэффициент динамичности, в зависимости от диаметра арматуры Кд = 1,2 ….1,4. С учетом силы сопротивления сжатия возвратной пружины

Кд можно принимать1,5 .

Ход пружины Х гидроцилиндра (подвижного штока) принимаем равным диаметру арматуры d, т.е. Х = 25 мм = 0,025 м.

V - перемещение поршня Vп (м/c) определяем по формуле :

 

Vп = L / 60

где L – путь ножа, проходящий за одну минуту (м/мин). Полный путь штока ( ножа ) с учетом обратного хода:

 

L = 2ПХ = 2 * 10 * 25 = 500 мм = 0,5 м

Здесь: 2 – число ходов рабочего цикла

П = 10 – число рабочих ходов в минуту (исходные данные)

Х = 25 мм – ход поршня в одну сторону.

 

Тогда средняя скорость выдвижения штока (ножа):

 

Vшт = 0,5/60 = 0, 0083м/c

 

Время рабочего хода : tp = Х/Vшт = 0,025/0,0083 = 3,01 = 3 с

 


 

Выбор насоса.

Потребную мощность привода насоса ( кВт ) для работы цилиндра станка находим по формуле:

Nн = Rпс * Vшт / ( nгм.н. * nгм.ц.)

где nгм.н. и nгм.ц. – гидромеханические КПД насоса гидроцилиндра. По справочным данным среднее значение nгм.н. = 0,9; для цилиднра значение nгм.ц выбираем в зависимости от рабочего давления гидросистемы (таб.1)

При заданном рабочем давлении 30МПа, значение nгм.ц. = 0,98, тогда потребляемая мощность:

Nн = 49,45 * 0,0083/ (0,9*0,98) = 0,46 кВт

Таблица 1

Pном, МПа
nгм.ц. 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98

 

По справочным данным для привода насоса выбираем асинхронный электродвигатель АОЛ2-11-2 У3 номинальной мощности 0,8 кВт при частоте вращения 3000 об/мин.

Полезная (выходная) мощность насоса, кВт:

Nп = Nн * nн

где nн – общий КПД насоса:

nн = nгм.н * nоб.н. = 0,9 * 0,98 = 0,882

Nп = 0,8 * 0,882 = 0,756 кВт

 

Действительная подача насоса Qн (м^3/c) находится по формуле:

Qн = Nп/pн = 0,756 * 10^3 / 30 * 10^6 = 0,0000252 (м^3/c)

Для перевода подачи насоса в л/мин умножим полученное значение на 60 000

Qн = 0,0000252 * 60000 = 1,512 (л/мин)

 

Потребляемый рабочий объем насоса Vo (м^3) находим по формуле:

 

Vo = Qн / (nн. * nоб.н.) = 1,512 / (3000*0,98) = 0,000514л = 0,51 см^3

По справочным данным выбираем ближайший больший по рабочему объему нерегулируемый аксиально-поршневой насос Н1С-006 с рабочим объёмом Vo = 6 см^3

 

Выбор гидроцилиндра

 

Внутренний диаметр цилиндра находят по формуле:

D = (4Rпс / п * nгм.ц.* pном)^(1/2) =

= (4* 230,79 * 10^3 / 3,14 * 0,97 * 25 * 10^6)^(1/2) = 0,11 м

 

Для диаметров гильз цилиндра D (мм) ГОСТ 6540-68 установлены следующие ряды: 80 (90); 100 (110); 125 (140); 160 (180); 200 (220) и т.д.

Принимаем диаметр цилиндра D = 0,11 м

Выбираем диаметр d его штока также с учетом рядов, приведенных в ГОСТ, отношение d/D = 0,6 d= 0,6 * 0,11 = 0, 066 м

Принимаем диаметр штока d = 0,08 м

 

Оценка надёжности гидромеханизма и техническое решение по её выполнению

Интенсивность отказов:

 

λ' = 1/Tср, [ч-1],

 

где Tср – среднее значение наработки на отказ устройства, [ч], (табл.2).

Таблица 2

Гидроустройства Интенсивность отказов λ' Tср
Насосы аксиально-поршневые нерегулируемые
Гидроцилиндры
Распределители золотниковые
Клапаны предохранительно-переливные
Клапаны обратные, логические клапаны «ИЛИ» 19,6
Гидропневмоаккумуляторы
Фильтры

Каждый контур состоит из следующих элементов ki с известными интенсивностями отказов.

1) Насосный контур (k1 = 4): насос аксиально-поршневой (λ' = 133·10-6 ч1); клапан предохранительный (λ' = 93·10-6 ч-1); распределитель (λ' = 59·10-6 ч-1) и фильтр (λ' = 278·10-6 ч-1). Max интенсивность отказа контура: λ1 = 760·10-6 ч-1.

2) Силовой контур (k2 = 1): гидроцилиндр (λ' = 108·10-6 ч-1).

Принимаем наработку станка в течение года T = 1200 ч.

Расчёт количественного значения надёжности каждого контура основывается на использовании экспоненциального закона:

 

P(k1) = e-λ·T = 1/2,7180,00076·1200 = 0,4

 

P(k2) = e-λ·T = 1/2,7180,000108·1200 = 0,879

 

Тогда вероятность безотказной работы гидромеханизма в течение планируемого периода:

 

P(t) = P(k1) ·P(k2) = 0,4·0,879 = 0,35

 

Для повышения надёжности изменим структурную схему механизма, применив автомат разгрузки насоса, приведенном на рис.2

 

 

1 – гидробак; 2 – насос; 3 – двухходовой распределитель; 4 – обратный клапан; 5- ПГАК; 6 – распределитель Р4/2; 7 – педаль; 8 – манометр; 9 – гидроцилиндр; 10 – фильтр; 11 – перепускной клапан; 12 – держатель ножа; А и Б – поршневая и штоковая полости.

Схема позволяет исключить предохранительный клапан. В ней применяют гидроцилиндр двустороннего действия, что позволяет исключить возвратную пружину, снизить динамику работы цилиндра, силу сопротивления на штоке при резке арматуры с 230,79 кН до 164,9 кН. Это, в свою очередь, уменьшает потребную мощность и подачу, позволяет выбрать более экономичный насос с меньшим рабочим объемом и гидроцилиндр меньших размеров и массы. Кроме того, для повышения надежности предусмотрен предохранительный клапан, работающий при засорении его фильтроэлемента.

Работа модернизированной схемы:

При отпущенной педали 7 рабочая жидкость под давлением от насоса 2 поступает через КО 4 по каналам распределителя 6 в штоковую полость Б цилиндра 9, а из полости А вытесняется на слив в гидробак с предварительной очисткой в фильтре 10. Одновременно с этим происходит заряд подключенного к напорной линии ПГАК 5.

По мере зарядки АК происходит перемещение двухходового гидроуправляемого распределителя 3. При этом насос обратным клапаном 4 отключается от заряженного АК и открытым двухходовым распределителем 3 и соединяется с гидробаком.

Таким образом ПГАК 5 находится в полностью заряженном состоянии, а насос переведен в дежурный режим, разгружен.

При нажатии на педаль 7 поршневая полость А цилиндра 9 сообщается с АК 5, а штоковая со сливом.

При выдвижении – шток выполняет рабочий ход и резка арматуры за счет гидравлической энергии накопленной в АК.

По мере расходования и снижения давления в АК происходит обратное переключение распределителя 3, подключенного насоса и напорной гидролинии, питание цилиндра в этот период работы осуществляется от насоса при одновременном заряде АК.

 



2016-01-05 542 Обсуждений (0)
Оценка надёжности гидромеханизма и техническое решение по её выполнению 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Оценка надёжности гидромеханизма и техническое решение по её выполнению

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (542)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.006 сек.)