[pic]. Из справочной литературы [1] выбираем внутренний диаметр бесшовной холоднодеформируемой трубы так, чтобы действительный внутренний диаметр трубы [pic] был равен расчётному значению [pic] или больше него, т.е.
[pic] Принимаем бесшовные холоднодеформируемые трубы на нагнетательном и сливном трубопроводе: труба [pic] имеющая наружный диаметр 16 мм, толщину стенки 2 мм и внутренний диаметр [pic]мм. Определяем действительную скорость движения жидкости в нагнетательном и сливном трубопроводах:
[pic]
[pic] где Q- объёмный расход жидкости в трубопроводе, [pic] Потеря давления при движении жидкости по нагнетательному трубопроводу (участок АБ) и сливному трубопроводу (участок ВГ) определяется:
[pic][pic]
[pic], где [pic]- потеря давления, [pic] [pic]- коэффициент сопротивления; [pic]- плотность рабочей жидкости, [pic]; [pic] - длина участка трубопровода, [pic] [pic] - внутренний диаметр выбранной трубы, [pic] [pic] - действительная скорость движения жидкости по участку трубопровода, [pic]
Коэффициент сопротивления
[pic][pic];
[pic][pic], где [pic] - число Рейнольдса.
Число (критерий) Рейнольдса
[pic];
[pic] где [pic] - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости (масло И-20А), [pic].
2.4 ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ
Гидравлическая аппаратура выбирается из справочника при соблюдении следующих условий:
[pic] где [pic] и [pic] - соответственно номинальное паспортное давление гидроаппарата и расчетный перепад давления на исполнительном органе привода; [pic] и [pic] - соответственно номинальный паспортный объемный расход гидроаппарата и расчетный максимальный расход на входе в исполнительный орган привода. Для выбранного типоразмера гидроаппарата определяется действительная потеря давления при прохождении расчетного расхода через гидроаппарат:
[pic] где [pic] - паспортное значение потери давления при проходе через гидроаппарат номинального паспортного расхода; [pic] - действительное значение расхода, проходящего через гидроаппарат.
1. Предохранительный клапан ПКПД10-20, имеющий техническую характеристику: номинальное давление - 20(106 [pic]>5,4(106[pic]; номинальный расход – 6,7(10-4[pic]>0,98(10-4[pic]; потеря давления – 0,25(106[pic]; объемный расход утечек – 2(10-6[pic]; диаметр условного прохода – 0,01м; масса – 4,5кг.
Потеря давления жидкости при прохождении каналов предохранительного клапана:
[pic].
2. Дросселирующий распределитель с пропориональным электрическим управлением РП6, имеющий техническую характеристику: номинальное давление – [pic]([pic]; номинальный расход – [pic]>0,49(10-4[pic]; потеря давления – 1,2 (106[pic]; объемный расход утечек – 2,5(10-6[pic]; минимальное время срабатывания – 0,04с; диаметр условного прохода – 6(10-3м; диаметр золотника – 9(10-3м; максимальное смещение золотника – 1(10-3м; диаметр сопла – 0,4(10-3м; максимальное смещение заслонки – 0,4(10-3м; масса – 0,5кг.
Потеря давления жидкости при прохождении каналов гидрораспределителя:
3. Двухсторонний гидравлический замок ГМ3 6/3, имеющий техническую характеристику: номинальное давление – [pic]([pic]; номинальный расход – [pic]>0,49(10-4[pic]; потеря давления – 0,3(106[pic]; объемный расход утечек – 0,6(10-6; диаметр условного прохода – 0,006м; масса – 0,8кг.
Потеря давления жидкости при прохождении каналов гидравлического замка:
4. Фильтры, имеющие технические характеристики: приемный фильтр ФВСМ32: номинальный расход – 6,7(10-4[pic]>0,98(10-4[pic]; потеря давления – 0,007(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,032м; точность фильтрации – 80мкм; масса – 4кг. напорный фильтр 1ФГМ32: номинальное давление - 32(106[pic]>9,12(106[pic]; номинальный расход – 5,3(10-4[pic]>0,98(10-4[pic]; потеря давления – 0,08(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,022м; точность фильтрации – 10мкм; масса – 5кг. сливной фильтр ФС25: номинальное давление – 0,63(106[pic]; номинальный расход – 4,2(10-4[pic]; потеря давления – 0,1(106[pic]; диаметр условного прохода – 0,02м; точность фильтрации – 25мкм; масса – 1,9кг. Потеря давления жидкости:
[pic]. 5. Реле давления ВГ62-11, имеющие технические характеристики: контролируемое давление – 1..20МПа; объемные расход утечек 0,8(10-6[pic]; масса – 2,3кг. Суммарные потери давления при прохождении жидкости как в нагнетательном, так и в сливном трубопроводах состоят из потерь давления по длине трубопровода [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
[pic](0,002+0,0053+2(0,065+2(0,003+0,003)(106= =0,143(106[pic].
Суммарные потери давления в сливном трубопроводе
[pic](0,0016+2(0,065+2(0,003+0,004)(106=0,142(106[pic].
2.5 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 односторонним расположением штоков, то расчетное давление на выходе из насосной установки определяется :
[pic]0,143(106+2(5,4(106+0,142(106=11,1(106[pic]. Расчетный расход на выходе из насосной установки:
[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 ( внутренние утечки аппаратов );
[pic] - расход, затраченный на функционирование регуляторов потока. [pic]=2(0,49(10-4+2(10-6+3(0,8(10-6+2(0,6(10-6+2(2,5(10-6= =1,09(10-4[pic]. В качестве источника питания выбираем пластинчатый насос с нерегулируемым рабочим объемом при соблюдении следующих условий:
[pic], где [pic] и [pic] - соответственно паспортные номинальные значения давления и производительности ( подачи ) насоса на выходе.
Выбираем пластинчатый насос с нерегулируемым рабочим БГ 12-21М, имеющий техническую характеристику:
- номинальное давление – [pic];
- номинальная производительность –[pic];
- рабочий объем - [pic];
- частота вращения ротора – 25 об/с;
- объемный КПД – 0,75;
- механический КПД – 0,8;
- общий КПД – 0,6;
- масса – 9,5 кг.
2.6 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]. Для труб, выполненных из стали 20, [pic][pic]. Из справочников толщина стенки трубы выбирается так, чтобы действительная толщина стенки трубы [pic] несколько превышала расчетное значение [pic], т.е.[pic].
[pic] Выбираем трубу с параметрами: [pic]мм, [pic] мм > 0,95 мм.
2.7 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; [pic] и [pic] - соответственно номинальные паспортные значения частоты вращения роторов электродвигателя и 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. Выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором 4А132М4У3, имеющий следующую техническую характеристику: номинальная мощность - 4 кВт>2 кВт; синхронная частота вращения - 25 об/с=[pic]=25 об/с; масса – 100 кг.
3 РАЗРАБОТКА МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 ВЫБОР МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Для обработки информации с датчиков положения, выполнения алгоритма работы и подачи управляющих сигналов на исполнительную гидравлическую аппаратуру применяем 28-выводный микроконтроллер PIC14000, тактовая частота которого без применения кварцевого резонатора 4МГц, объем ОЗУ 192 байта, 22 линии ввода-вывода, объем ПЗУ 4Кх14.
Данный микроконтроллер – дешевое микроэлектронное устройство, имеет достаточные технические характеристики для обслуживания разрабатываемой системы синхронизации.
Основные функции микроконтроллера в разрабатываемой системе – это опрос четырех датчиков положения, десяти датчиков давления, шести элементов фильтрации рабочей жидкости, проведение расчетов по алгоритму работы и выдача сигналов управления на предохранительные клапаны, дросселирующие распределители и приводные электродвигатели.
Функциональная схема микроконтроллерной системы управления представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Функциональная схема микроконтроллерной системы управления
3.2 ВЫБОР ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ И РАСЧЕТ СХЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ С
МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ
Для обеспечения измерения рабочего диапазона перемещения траверсы используем закрытую систему измерения линейных перемещений на базе фотоэлектрической линейки LS-623 со следующими техническими характеристиками:
- рабочий диапазон измерений – 2540мм;
- межштриховой шаг – 20мкм;
- системная точность [pic]10мкм;
- разрез линейки (высота х толщина) 75х37мм.
Система имеет прямоугольные импульсы (ТТL-выход).
Выбранная система измерения линейных перемещений удовлетворяет всем требованиям по монтажу, габаритным размерам и диапазону измерения.
Схема сопряжения датчика положения с микроконтроллером представляет собой набор счетчиков, которые считают импульсы от датчика и через регистр- защелку передают данные в порт микроконтроллера.
Страницы: 1, 2, 3
