Алдунин А.В., проф., д.т.н.
Основная : 1. Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н. Гидравлические и пневматические системы. — М.: ИЦ МГТУ « Станкин », «Янус-К», 2003. – 544 с. 2. Лепешкин А.В., Михайлин А.А. Гидравлические и пневматические системы. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 336 с. 3. Кожевников С.Н., Пешат В.Ф. Гидравлический и пневматический привод металлургических машин. – М.: Машиностроение, 1973. – 360 с. 4. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1971. – 671 с. 5. Иоффе А.М., Кукушкин О.Н., Наумчук Ф.А. и др. Гидравлическое оборудование металлургических машин. – Киев: Высшая школа, 1989. – 248 с. 6. Попов Д.Н. Механика гидро - и пневмоприводов. – М.: МГТУ, 2002. – 320 с. 7. Герц Е.Б., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. – М.: Машиностроение, 1975. – 272 с. 8. Колесников А.Г., Алдунин А.В. Гидро - и пневмопривод прокатного оборудования: учебное пособие. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. - 123 с. https://bmstu.press/catalog/item/6479 Дополнительная: 9. Праздников А.В. Гидропривод в металлургии. – М.: Металлургия, 1973. – 336 с. 10. Иоффе А.М., Кукушкин О.Н., Левчук Е.К. и др. Правила технической эксплуатации гидроприводов на предприятиях черной металлургии. – Санкт-Петербург: Гектор, 1992. – 333 с. 11. Синицкий В.М. Основы динамики гидрофицированных машин и агрегатов. – М.: МГТУ, 1991. – 56 с. 12. Борисов В.И., Прокопеня О.Н. Расчет гидравлических механизмов установки валков широкополосных прокатных станов. – М.: МГТУ, 1991. – 48 с. 13. Борисов В.И. Основы расчета параметров механизмов регулирования толщины и формы полосы. – М.: МГТУ, 1999. – 48 с. 14. Марутов В.А., Павловский С.А.. Гидроцилиндры. – М.: Машиностроение, 1966. – 169 с. 15. Леринман С.М., Перельцвайг М.И. Инженерный расчет пневматических цилиндров. – М.: Машгиз, 1968. – 60 с. 16. Хохлов В.Д., Прокофьев В.Н., Борисова Н.А. Электрогидравлические следящие системы. – М.: Наука, 1971. – 431 с. 17. Свешников В.Н., Усов А.А. Станочные гидроприводы. Справочник. – М.: Машиностроение, 1992. – 464 с. 18. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро - и пневмоприводов. – М.: Машиностроение, 1991. – 384 с. 19. Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы. – Киев: Техника, 1971. – 168 с. 20. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т. Элементы гидропривода. – Киев: Техника, 1969. – 314 с.
а б
Плотность: Температурный коэффициент объемного расширения: Вязкость (внутреннее трение ). Напряжение трения: где µ – динамический коэффициент вязкости, Па·с ; – градиент скорости. Кинематический коэффициент вязкости: (1.1)
Подача ( расход), Q, Рабочий объем: Напор H, м. Потребляемая мощность, Частота вращения ротора насоса, Коэффициент полезного действия, Полезная мощность: (1.2) (1.3)
Рис. 1.4. Схема шестеренного насоса: 1, 2 – шестерни; 3 – корпус; А – полость всасывания; Б – полость нагнетания Рабочий объем насоса: ( 1.4)
Рабочий объем насоса: ( 1.5)
Производительность насоса: ( 1.6)
Рабочий объем насоса: ( 1.7)
Рис. 1.10. Плунжер и поршень
Наименование Обозначение Наименование Обозначение 1. Компрессор 5. Насос ручной 2. Цилиндр одностороннего действия: - поршневой без указания способа возврата штока, пневматический 6. Насос шестеренный - поршневой с возвратом штока пружиной, пневматический 7. Насос винтовой - плунжерный 8. Насос пластинчатый 3. Цилиндр двухстороннего действия: - с односторонним штоком, гидравлический 9. Насос аксиально-поршневой - с двухсторонним штоком, пневматический 10. Насос кривошипный 4. Цилиндр двухкамерный двухстороннего действия 11. Насос лопастной центробежный
Рис. 1.14. Гидроцилиндры: а – одностороннего действия; б - двухстороннего действия а б
Крутящий момент на валу: ( 1.8) Силы, приложенные к лопасти и ступице: ( 1.9) Результирующее давление на подшипники: Тогда: ( 1.10) Расход жидкости: ( 1.11) Требуемый расход жидкости в минуту при угловом ходе ( град.): ( 1.12)
Условие открытия клапана: ( 1.13)
Перепад давления от применения дросселя: ( 1.14)
Нечувствительность реле: (1.14)
а б
Рис. 1.30. Схема включения про- стейшего гидрораспределителя : Н – насос; КП – клапан предохрани-тельный ; Р – распределитель; Ц – гидроцилиндр; Б – бак
Рис. 1.31. Схема гидравлического усилителя: 1 – управляющая заслонка; 2 – сопла; 3 – постоянные гидравлические дроссели; 4 – золотник гидравлического исполнительного механизма; 5 – центрирующие пружины; 6 – рабочие камеры; 7 – электромеханический преобразователь; Р н – давление питания
Рис. 1.33. Схема включения гидроаккумулятора для компенсации утечек: 1 – распределитель; 2 – предохранительный клапан непрямого действия; 3 – дроссель; 4, 8 – обратный клапан ; 5 – гидроаккумулятор; 6 – гидроцилиндр; 7 – реле давления
Рис. 1.36. Пластинчатый фильтр типа Г41: 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - ось; 4 - резиновое кольцо; 5 - основные пластины; 6 – промежу -точные пластины; 7 - скребки; 8 - шпилька; 9 – пробка
Рис. 1.38. Мультипликатор давления : Д – двигатель; Н – насос; Р – порт усилителя; Т – порт слива; ГР – гидрораспределитель ; ГУ – гидравлический усилитель; К1, К2 – клапаны; ВВД – выход высокого давления; ГЗ – гидрозамок
Рис. 2.2. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса Внешняя характеристика: (2.1) для скоростей (2.2)
(2.3) Внешнюю характеристику ( расход жидкости) представляют в виде: При соизмеримости площади проходного сечения f местного сопротивления с площадью сечения F трубопровода : ( 2.4)
Без учета потерь : (2.6) Отсюда, скорость перемещения штока гидроцилиндра: (2.7)
Без учета потерь: (2.8 ) (2.9) Рис. 2.5. Нагрузочные характеристики гидроприводов с дроссельным регулированием: 1 - при последовательном включении дросселя; 2 - при параллельном включении дросселя
Рис. 2.8. Схема и внешняя характеристика объемного гидропривода: а – схеме гидропривода; б - внешняя характеристика; 1 - насос регулируемый с управлением по давлению и с приводящим электродвигателем; 2 - гидроцилиндр; 3 - распределитель 4/2 (имеющий 4 линии и 2 позиции) с управлением от рукоятки с фиксатором; 4 - клапан предохранительный; 5 – гидробак КПД процесса управления: ( 2.9)
( 2.10) ( 2.11)
– проводимости дросселирующих щелей; – регулировочная характеристика. ( 2.12) ( 2.13) ( 2.14)
Определение основных параметров гидропривода механизма подачи слитков на приемный рольганг прокатного стана Исходные данные: сила сопротивления R от трения скольжения слябов по направляющим; требуемая скорость перемещения поршня при рабочем и холостом ходе.
Полезные площади силового цилиндра: Рис. 2.16. Схема гидропривода механизма подачи слитков: R – сила, приложенная к штоку поршня; - скорость поршня при рабочем ходе ; и - длины труб. Уравнение равновесия поршня силового цилиндра без учета сил инерции: ( 2.16) Давление в поршневой полости: ( 2.17) а давление в штоковой полости ( 2.18) где T - сила трения, приложенная к поршню. где - давление, развиваемое насосом, МПа; и - перепады давлений на гидрораспредели - теле, МПа; и - перепады давлений в трубах и, МПа; - перепад давления на дросселе, МПа; - перепад давления на фильтре, МПа. ( 2.15)
И спользуем соотношения: ( 2.19) Преобразуем ( 2. 20 ) к виду: ( 2.20) Расход жидкости, поступающий в силовой цилиндр: ( 2.21) Если ( 2.22) то ( 2.23) Следовательно: ( 2.24) Используем (2.11): ( 2.25 ) и окончательно ( 2.26)
Сила трения T = (0,01-0,02) R. Примем перепады давлений в гидроаппаратуре: И в трубах:
Стандартные диаметры D цилиндров, мм: 5 ; 8; 10; 14; 16; 18; 20; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280 ; 320; 360; 400; 500 ; 630; 800. При R = 10-20 кН давление ; при R = 20-30 кН - ; при R = 30-50 кН - ; при R = 50-100 кН -. Толщин а δ стенки гидроцилиндра: ( 2.27) Для стали [σ] = 50-60 МПа, для чугуна [σ] = 15 МПа. Коэффициент запаса k = 1,25-2,5. Расход жидкости, поступающей в поршневую полость цилиндра : ( 2.28) Подача насоса с учетом утечек: ( 2.29) Утечки через предохранительный клапан принимаем:
Если отличается от, то: ( 2.30) Так как, то рабочий объем насоса: ( 2.31) ( 2.32)
Имея в виду, что ( 2.33) ( 2.34) Стандартные значения внутреннего диаметра труб: 1; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 мм. Стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75, медные трубы по ГОСТ 617-72, алюминиевые трубы по ГОСТ 18475-82, латунные трубы по ГОСТ 494-76 и рукава высокого давления по ГОСТ 6286-73. Находим среднюю скорость движения жидкости в трубах: ( 2.35)
( 2.38) ( 2.39) Рис. 2.21. Схема уравновешивающей гидравлической системы ( 2.40) где ( 2.41) При равноускоренном движении винта:
( 2.42) ( 2.43) ( 2.44) ( 2.45) Рис. 2.23. Схема механизма противоизгиба рабочих валков: 1 – нижний рабочий валок; 2 – подушка нижнего рабочего валка; 3 – плунжеры; 4 – подушка верхнего рабочего валка; 5 – верхний рабочий валок
(3.1) (3.2) - термодинамическая температура: - давление сжатого воздуха p : - удельный объем газа: 1 - 10 МПа и более; (3.3) - c жимаемость газа : (3.4) Рис. 3.1. Типовая схема пневмопривода: 1 - воздухозаборник; 2 - фильтр; 3 - компрессор; 4 - теплообменник (холодильник); 5 - влагоотделитель ; 6 - воздухосборник (ресивер); 7 - предохранительный клапан; 8 - дроссель; 9 – маслораспы-литель ; 10 - редукционный клапан; 11 - дроссель; 12 – распре-делитель; 13 - пневмомотор ; М - манометр Рис. 3.2. Пневмоцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом
Рис. 3.3. Вращающийся пневмоцилиндр со сплошным штоком: 1 – муфта подвода воздуха; 2 – предохранительное устройство; 3 – цилиндр; 4 – шариковый клапан; 5 – шток поршня; А – входной (от магистрали) канал; Б – входной (от атмосферы) канал; Г – канал сжатого воздуха; Д - входной канал штоковой полости цилиндра ; Е – канал отвода отработанного воздуха из штоковой полости; Ж – канал отвода воздуха Рис. 3.4. Трехпозиционный пневмоцилиндр: 1, 2 - полости Рис. 3.5. Конструкция ударного пневмоцилиндра со встроенным ресивером: 1 – ресивер; 2 – бесштоковая полость; 3 – поршень; 4 – штоковая полость
Рис. 3.6. Механизм захвата заготовки: 1 – подвижная губка; 2 – неподвижная губка; 3 – качающийся цилиндр; 4 – коромысло; 5 – упорный винт Рис. 3.7. Пневматический привод подъема и опускания упора ножниц: а – рабочее положение; б – мертвое положение; 1 – пневматический качающийся цилиндр; 2 – шток; 3 – неподвижная ось; 4 – коромысло; 5 – упор; 6, 8 – шарниры; 7 – шатун
Рис. 3.8. Схема механизма проводкового стола: 1 – верхняя часть стола; 2 – качающийся пневмоцилиндр ; 3 – нижняя часть стола; 4 – червячный редуктор; 5 – гидроцилиндр; 6, 8 – рейки; 7 – зубчатое колесо
Рис. 3.9. Схема ударного механизма машины для зацентровки заготовок: 1 – цилиндр; 2 – пружины; 3, 6 – обратные клапаны; 4 – двухходовой кран; 5 – пластин- чатый клапан; а – проходное отверстие; b, c - каналы соединения полостей цилиндра с воздушной магистралью Рис. 3.10. Конструкция шестеренного пневмодвигателя: 1, 2 – цилиндрические роторы; А, Б, В – рабочие зоны
Рис. 3.11. Лопастной пневматический двигатель: 1 – ротор; 2 – лопасти; 3 – статор; а – входное отверстие ; b – рабочее отверстие; с – сверление; d – паз; е – выпускное отверстие Рис. 3.12. Схема гидропневматического механизма направленного движения: 1 – поршень; 2,5 – трубы; 3 – дроссель; 4 – обратный клапан; 6 – ведомое звено; 7 – кран-пилот
а б
а б
Нормальная сила : (3.5) Тангенциальная составляющая: (3.6) Составляющие силы инерции листа массой : (3.7) Равнодействующая сил: (3.8) Прикладываем к листу еще момент: (3.9) Рис. 3.16. К расчету вакуумных присосок Среднее давление, отнесенного к единице длины периметра: (3.10) Давление в любой точке периметра присоски: (3.11) причем (3.12) Действующий момент: (3.13) После интегрирования: (3.14) Отсюда (3.15) Всегда должно быть. Заменяем и их значениями: (3.16) или (3.17)
В случае использования в перекладчике k присосок: (3.18) Результирующее сопротивление перемещению листа: (3.19)
