Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
|
ФАЖТ РФ Разработка привода и системы управления путевой машины по дисциплине «Приводы и системы управления путевой машины» Пояснительная запискa Руководитель: Разработал: студент __________ ___________ (подпись) (подпись) ________________ ________________ (дата проверки) (дата сдачи на проверку) Краткая рецензия: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________ ___________________________ (запись о допуске к защите) (оценка, подписи преподавателей) 2008 Содержание 1 Обзор приводов и систем управления путевых машин. Обоснование принятых схем и решений 2 Расчет параметров транспортера 3 Расчет параметров привода транспортера 4 Разработка принципиальной гидравлической схемы машины 5 Расчет параметров и подбор элементов гидропривода 6 Расчет параметров и подбор механических компонентов привода и электродвигателей Список использованных источников 1 Обзор приводов и систем управления путевых машин. Обоснование принятых схем и решений Выбор типа привода является одной из важнейших задач, которое необходимо решать при создании путевой машины. Тип привода определяется: характером загрузки привода, кинематикой перемещения, скоростью и другими характеристиками рабочего органа; условиями эксплуатации, механических воздействий, ресурсов и экономичности. На путевых машинах применяются три типа привода: гидравлический, электрический и пневматический. Наиболее распространен гидравлический привод. У гидропривода небольшие габариты и масса гидроагрегатов, простая конструкция защиты узлов от перегрузок, он легко управляется; может передавать большие усилия и мощности, обладает малой инерцией, высокой приемистостью, имеет небольшое время запаздывания при исполнении командных сигналов, малые маховые массы гидродвигателей вращательного действия (10-12% маховых масс электродвигателей той же мощности). Эти приводы широко применяются на путевых машинах, вытесняя пневмо- и электроприводы. Недостатки гидропривода: большая жесткость внешних характеристик, требует высокой точности изготовления элементов (возможны утечки рабочей жидкости), проникновение воздуха в рабочую жидкость с нарушением равномерного движения гидроагрегатов. Существуют объемные и гидродинамические гидроприводы, В первых в качестве выходного звена используют гидроцилиндры (путеукладчики, шпалоподбивочные машины и др.) и гидродвигатели. Гидродинамические приводы применяются для передачи и изменения крутящего момента в ходовых трансмиссиях мотовозов и дрезин. Наиболее распространенные объемные гидроприводы по системе питания насосов – открытые, закрытые и комбинированные. Открытая система проста, обеспечивает хорошие условия для охлаждения и отстоя жидкости, но в ней возможна кавитация, в нее проникает воздух; она имеет большие габариты. У закрытой системы давление при всасывании выше атмосферного, что предотвращает кавитацию и позволяет использовать скоростные малогабаритные насосы. Исключено попадание воздуха в систему. Закрытая система сложнее; в ней хуже охлаждается рабочая жидкость. В комбинированной системе часть отработавшей жидкости в гидродвигателе сливается в резервуар, а другая часть вместе с жидкостью, подаваемой подпиточным насосом, поступает в основной насос. Электрический привод широко применяют на путевых машинах. Используют двигатели переменного и постоянного тока. Наиболее распространены электродвигатели переменного тока асинхронные с короткозамкнутым ротором. Для поступательного перемещения рабочих органов путевых машин широко используют сочетание электродвигателя, редуктора (червячного, конического, цилиндрического) и винта. Такой привод установлен на электробаластерах, выправочно-подбивочно-отделочных машинах, щебнеочистительных машинах. Его достоинства – простота, надежность, реверсивность, компактность при большой нагрузочной способности, возможность обеспечения большой точности перемещений, а также автоматизации управления рабочим органов. Недостатки – большие потери на трение и низкий К.П.Д., невозможность применения при больших скоростях перемещения. Пневматический привод применяют на снегоочистительных, снего- и землеуборочных машинах, стругах, путеизмерителях, рельсошлифовальных вагонах. На прицепных машинах, перемещаемых локомотивом, сжатый воздух и пневмоприводу поступает от компрессора локомотива, в результате чего на путевой машине нет силовой установки и компрессора, что упрощает и удешевляет конструкцию машины, облегчает уход и обслуживание. На самоходных машинах устанавливают компрессор. Пневмосистема путевой машины состоит из подводящих воздухопроводов, соединенных с локомотивом, предохранительных клапанов, кранов управления, разводящих трубопроводов, пневмоцилиндров и пневмодвигателей. Пневмопривод прост и дешев. Его недостатки – громоздкость исполнительных механизмов и малая скорость движения поршня. Принимая во внимание вышеизложенное, а также ориентируясь на исходные данные и условия работы, выбор останавливаем на гидравлическом приводе. Это позволит выполнить все поставленные для разработки условия, а также достаточно просто увяжется с системой управления. Под системой управления понимается совокупность устройств и схемных решений для разрешения вопросов управления приводами и их защитой от нерабочих нагрузок. В задании оговорено, что следует предусмотреть защиту: 1) при наезде рабочим органом (транспортером) на препятствие; 2) от включения транспортера, если он не установлен в рабочее положение. 2 Расчет параметров транспортера Цель расчета: - определение производительности транспортера; - расчет параметров и выбор ленты, барабана и роликоопор. Условия расчета: - гидроцилиндр изменения угла наклона транспортера закрепляется на его середине; - угол наклона транспортера при переводе из транспортного положения в рабочее (max) равен - Транспортер имеет желобчатое сечение с углом наклона боковых роликов 20˚. Рисунок 1 – Схема для определения параметров транспортера Производительность транспортера Q, где где в – ширина вырезки балласта, в=1,8м ; h – глубина вырезки балласта, h=0,75м. Производительность П, т/ч [2]: где Ширина ленты при транспортировании насыпных грузов В, м [ ]: где Принята стандартная ширина ленты В=1200мм. Принята конвейерная лента: Лента – 2.1 – 1200 – 4 – БКНЛ – 100 – 6 – 2 ГОСТ 20 – 85(лента типа 2.1 общего назначения с шириной 1200мм, с четырьмя прокладками из ткани БКНЛ – 100, с толщины резиновой обкладки рабочей поверхности Уточнена скорость ленты где В – ширина ленты по расчету, м; Диаметр барабана где к=140 – коэффициент для определения диаметра приводного барабана; z- число прокладок в ленте. Принят стандартный диаметр барабана По насыпной плотности щебня, ширине ленты и области применения принята роликоопора [ ]: Роликоопора Ж 120 – 159 – 20 ГОСТ 22645 – 77 (роликоопора верхняя желобчатая типа Ж для ленты шириной 120 см, с диаметром ролика 159 мм и углом наклона бокового ролика 3 Расчет параметров привода транспортера Цель расчета: определение мощностей привода транспортера, поворота и наклона транспортера. Условие расчета: обеспечение на рабочих органах тягового усилия, момента для поворота и силы для наклона транспортера. Мощность привода транспортера где где ω=0,04 – коэффициент сопротивления; q – погонная масса груза, кг/м: где где где ρ=1100кг/м – плотность ленты; В – ширина ленты, м; δ – толщина ленты, м. H – высота подъема груза, м: Мощность привода поворота транспортера где Мощность привода наклона транспортера где Рисунок 2 – Схема для определения силы на штоке гидроцилиндра Сумма моментов относительно точки подъема транспортера: Отсюда, 4 Разработка принципиальной гидравлической схемы машины В данной курсовой работе разработана двухпоточная схема гидропривода машины. Эта схема изображена на чертеже ППМ М511.26.00.00.00.ГЗ. Машина имеет три рабочих органа: Рабочий орган вращательного действия - РО1 , имеющий привод от гидромотора, рабочий орган поступательного действия - РО2 , приводимый в действие гидроцилиндром, рабочий орган вращательного действия РО3, приводимый гидромотором. Гидродвигатели приводятся в движение от гидронасосов. Машина имеет два гидронасоса. В приводе рабочих органов используются распределители: В приводе РО1 распределитель с закрытым центром, управление электрогидравлическое, в приводе РО2 распределитель предназначенный для гидрозамка, управление электрическое, в приводе РО3 – с закрытым центром, управление электрическое. Наличие у распределителей сервоуправления значительно облегчает работу машиниста. Для включения в работу РО1 машинист нажатием на кнопку управления распределителя Р1, подает напряжение на обмотку электромагнита распределителя, распределитель переключается в рабочую позицию и направляет поток жидкости к гидромотору М1. Жидкость идет через элементы : Б-Н1-Р1-М1-Р1-ТС- АТ-Ф-Б Для остановки рабочего органа РО1 машинист, повторным нажатием на кнопку управления Р1, размыкает электрическую цепь обмотки электромагнита, в этот момент Р1 переключается в нейтральную запирающую позицию, срабатывает клапан первичной защиты КП1, автоматически переводимый в режим переливного. Жидкость от насоса идет через элементы : Б- Н1-КП1-ТС-АТ-Ф-Б. При включении в работу РО2 машинист нажатием на кнопку управления распределителя Р2, подает напряжение на одну из обмоток электромагнитов распределителя, распределитель переключается в рабочую позицию и направляет поток жидкости к гидроцилиндру Ц. Жидкость идет через элементы : Б-Н2-Р2-ГЗ-Ц-ГЗ -Р2 -ТС- АТ-Ф-Б Для остановки рабочего органа РО2 машинист, повторным нажатием на кнопку управления Р2, размыкает электрическую цепь обмотки электромагнита, в этот момент Р2 переключается в нейтральную запирающую позицию, срабатывает клапан первичной защиты КП2, автоматически переводимый в режим переливного. Жидкость от насоса идет через элементы : Б- Н2-КП2-ТС-АТ-Ф-Б. Для фиксации гидроцилиндра Ц в определенном положении при нейтральной позиции распределителя, в схему введен гидрозамок ГЗ. Включение рабочего органа РО3 аналогично включению РО2. Для защиты элементов системы от инерционных перегрузок при торможении, а также от реактивных перегрузок, которые могут возникнуть в запертых гидродвигателях М1,М2 и Ц, в схему включены клапаны вторичной защиты ОПК1, ОПК2 и блок БОПК3, состоящий из обратно – предохранительных клапанов. Давление настройки клапанов вторичной защиты выше давления настройки первичной защиты на 2МПа. Вторичная защита РО1 и РО3 установлена между силовыми линиями гидродвигателя за распределителем. Вторичная защита РО2 установлена между гидродвигателем и гидрозамком. Клапан ОПК1 срабатывает, в момент торможения РО1, когда вал гидромотора вращается по инерции, мотор переходит в режим насоса. Тогда жидкость идет через элементы: Клапан ОПК2 срабатывает при перегрузке в поршневой полости. Жидкость идет через элементы: Блок БОПК3 срабатывает в момент торможения РО3, когда вал гидромотора вращается по инерции, мотор переходит в режим насоса. Тогда жидкость идет через элементы: Гидросистема защищена от активных и инерционных перегрузок с помощью клапанов первичной защиты КП1 и КП2. При срабатывании КП1 рабочая жидкость идёт: Б -Н1-КП1-ТС-АТ-Ф1-Б, при этом гидромотор и рабочий орган останавливаются. Данный клапан является управляемым, непрямого действия. Клапан подсоединяется входом к напорной линии насоса, а выходом со сливной линией, до фильтра. Работа клапана КП2 аналогична работе КП1. Для охлаждения рабочей жидкости в летний период в сливную линию перед блоком фильтров включён теплообменный аппарат АТ, который поддерживает температуру РЖ Перед АТ установлен термостат. Он срабатывает при повышении температуры жидкости выше +50 0С и направляет ее поток через АТ. Установка манометров МН1 и МН2 позволяет машинисту контролировать давление в напорных линиях. Температура контролируется с помощью термометра Т, установленного в баке Б. Чистота РЖ обеспечивается непрерывной фильтрацией полнопоточным фильтром Ф1. Засоренность фильтра машинист может контролировать при помощи контрольной лампы, связанной с датчиком, установленном в фильтре. Для диагностирования гидроаппаратуры машины в гидросхему включены быстроразъемные соединения БР1 –БР9. Заправка бака рабочей жидкостью осуществляется внешним насосом, через фильтр. 5 Расчет параметров и подбор элементов гидропривода Цель расчета: определение параметров и выбор дизеля, насоса, гидродвигателей, рабочей жидкости, трубопроводов, распределителей, фильтров, предохранительных клапанов и других элементов. Условие расчета: обеспечение на рабочих органах заданных движущих сил, вращающих моментов, скоростей и перемещений при установившейся работе гидродвигателей и оптимальной температуре рабочей жидкости. Определение номинального давления. Выбор насосов и их параметров Номинальное давление для насоса привода транспортера, МПа: где Номинальное давление для насоса привода поворота транспортера, МПа: Номинальное давление для насоса привода наклона транспортера, МПа: Принято номинальное давление из наличия комплектующих Мощности приводов насосов, кВт: привод путевой машина транспортер где η=0,75 – значение полного кпд новой гидропередачи. Для приводов выбран аксиально-поршневой насоса 310.28. Для привода поворота и наклона аксиально-поршневой насоса 310.12. Насос выбран по необходимой мощности на их валу. Характеристики насосов сведены в таблицу 1. Таблица 1 – Характеристики аксиально-поршневых насосов с наклонным диском Давление на выходе, МПа: номинальное максимальное 20 30 20 30 Частота вращения вала, об/с: минимальное номинальное максимальное 6,7 32 50 6,7 40 66,7 КПД: насоса полный насоса объемный 0,91 0,95 0,91 0,95 где Проверим полученную частоту по условию: Насос Н1: 6,7<31<50– Условие выполнено. Насос Н2: 6,7<12,9<66,7– Условие выполнено. Насос Н3: 6,7<11,9<66,7 – Условие выполнено. Производительность, выбранных насосов Выбор гидромотора привода транспортера Необходимая мощность на валу мотора где По мощности на валу мотора выбраны моторы аксиально-поршневые с наклонным диском типа 310.28 для привода конвейера, для привода наклона конвейера 310.12. Таблица 2 – Характеристика мотора аксиально-поршневого с наклонным диском типа 310.28 Давление на входе, МПа: номинальное максимальное 20 35 20 32 20 32 20 35 Частота вращения вала, об/с: минимальное номинальное максимальное 0,83 32 79 0,83 40 100 0,83 30 62,5 0,83 32 79 КПД: насоса полный насоса гидромеханический 0,91 0,96 0,91 0,96 0,91 0,96 0,91 0,96 Частота вращения вала гидромотора где Должно соблюдаться условие: 0,83<28,4<79 - Условие выполнено. 0,83<16,4<100 - Условие выполнено. Выбор гидроцилиндра привода наклона транспортера При наклоне транспортера гидроцилиндр работает на выдвижение, должно соблюдаться условие: где Решая данное уравнение относительно диаметра D, подберем цилиндр для передачи. Так как цилиндры с данным диаметром не выпускают, то, учитывая ход поршня, принят стандартный гидроцилиндр ГЦО – 50х32х630 со следующими параметрами: Выбор рабочей жидкости Таблица 3 – Характеристики рабочих жидкостей Выбор трубопроводов Необходимый внутренний диаметр трубопровода где Выбор напорных трубопроводов: где Принято Принята стандартная толщина стенки
Наружный диаметр напорного трубопровода Внутренний диаметр напорного трубопровода Выбор сливных трубопроводов: где - Принята стандартная толщина стенки Принят стандартный наружный диаметр Внутренний диаметр сливного трубопровода Внутренний диаметр сливного трубопровода Выбор всасывающих трубопроводов: Принята стандартная толщина стенки Принят стандартный наружный диаметр Внутренний диаметр всасывающего трубопровода Выбор распределителей Распределители выбраны из каталога фирмы Rexroth.Параметры выбранных распределителей сведены в таблицу 4. Таблица 4– Технические характеристики распределителей. ЕА с закрытымцентром J для гидрозамка Е с закрытым центром Выбор фильтров Выбраны фильтры по суммарному расходу жидкости, тонкости фильтрации и максимальному давлению. Также фильтры и их количество выбраны из условия, что пропускная способность должна быть на 20% больше суммарной производительности насосов. Выбран фильтр 1.1.25 – 25 Таблица 5 –Характеристика фильтров Выбор предохранительных клапанов Выбор клапана первичной защиты: Qн1=8,2л/мин; Принят клапан: МКПВ 10/3 Т 2 ПЗ ХЛ4 Qн2-3=61,8л/мин; Принят клапан: 20-20-1-133 Таблица 6 - Параметры предохранительных клапанов. Выбор клапана вторичной защиты: Предохранительные клапаны вторичной защиты выбраны по максимальному давлению и расходу жидкости в предохраняемой линии. Принято два обратно – предохранительных клапана ОПК 16 и блок обратно – предохранительных клапанов типа: БОПК 16.1 – 01 [2]. Параметры предохранительных клапанов сведены в таблицу 7. Таблица 7 - Параметры предохранительных клапанов. Выбор дросселя Выбран дроссель по расходу и давлению: DV12.1.1X.M Таблица 8 – Характеристика дросселя DV12.1.1X.M Выбор гидрозамка Гидрозамок принят по давлению и расходу: Z2S6 – 6X. Таблица 9 – Характеристика гидрозамка Z2S6 – 6X Выбор рукавов высокого давления Для напорных и сливных линий приняты рукава высокого давления. Исходными данными будут являться внутренние диаметры трубопроводов. Для Н1: Для Н2: Повнутреннему диаметру выбраны рукава резиновые высокого давления с металлическими навивками неармированные ГОСТ 25452-90: Рукав 16 х 27,6 – 100 – ХЛ ГОСТ 25452-90. Рукав 12 х 23,6– 105 – ХЛ ГОСТ 25452-90. 6 Расчет параметров и подбор механических компонентов привода и электродвигателей Цель расчета: определение параметров и выбор электродвигателей, редукторов. Условия расчета: обеспечение необходимой частоты вращения, момента и передаточных чисел. Подберем редуктор для привода транспортера. Исходными данными будут являться мощность привода транспортера Частота вращения барабана транспортера, об/мин [2]: где Передаточное число: где Список использованных источников 1 Н.В. Мокин. Гидравлические и пневматические приводы. Новосибирск, СГУПС, 2004. 354 с. 2 Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмрв подъемно – транспортных машин. – 2-е изд. – Мн.: 1983. – 350 с.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||