Определение уточненного рабочего давления

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Расчет гидроцилиндра

Выбор исходных данных

Таблица 2.1 Исходные данные

Вариант	Нагрузка (усилие), кН	Рабочее давление, МПа	Скорость рабочей подачи,	Длина хода штока (плунжера), мм	Длина трубопровода
					Всасывания, м	Нагнетания, м	Слива, м
18	103	10	0,03	760	1,5	3,6	3.3

Определение параметров гидроцилиндра

2.1.2.1 Определение параметров гильзы цилиндра [25]

Внутренний диаметр  гильзы гидроцилиндра вычисляется по заданному значению расчетной нагрузки и расчетному давлению  без учета потерь.

                             (2.1)

где

- внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра, м;

- заданная нагрузка (усилие) на штоке (плунжере), Н;

- заданное рабочее давление, Па.

D₁=110мм.

Найденное значение округляется до ближайшего нормального, которое выбирается из ряда диаметров для силовых гидроцилиндров.

По ГОСТ 6540-68принимаем D1 = 110 мм.

Определение диаметра штока гидроцилиндра

Диаметр  штока выбирается из соотношения

                         (2.2)

и округляется до ближайшего значения из рекомендуемых размеров.

                                     (2.3)

где

- диаметр поршня, м;

- диаметр штока, м.

D₂ = 0,5 * 0,110 = 0,05 м

По ГОСТ 12447- 80, принимаем D₂ = 50 мм

Определение параметров узлов уплотнений

В качестве уплотнителей поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы – резинотканевые шевронные манжеты (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Шевронные уплотнения

1 - поршень; 2 - уплотнения; 3 - гильза.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления

Для мм-4 штуки.

Среднюю высоту одной манжеты принимаем 5 мм - в уплотнениях с четырьмя манжетами (рис. 2.2).

Рисунок 2.2. Уплотнение поршня

1 - поршень; 2 - гильза; 3 - зазор; 4 - манжета; 5 - армирующее кольцо.

Сила трения  для уплотнителей из шевронных манжет определяем по формуле

,                      (2.3)

где

- сила трения в уплотнениях поршня (штока), Н;

- уплотняемый диаметр (поршня или штока), м;

- количество манжет;

- напряжения силы трения (удельное трение), 0,2 МПа.

  Т₁ =3,14 0,110 5 10 ^-3 4 0,2 10 ⁶= 1381.6 Н,

Т₂ =3,14 0,05 5 10 ^-3 4 0,2 10 ⁶= 628 Н,

Определение уточненного рабочего давления

1. Определение рабочих площадей поршня и штока

Площадь поршня определяется по формуле

     ,                              (2.4)

где

- площадь поршня, ;

- диаметр поршня, м;

Площадь штока определяется по формуле

     ,                              (2.5)

где

 - площадь штока, ;

- диаметр штока, м;

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению

                   (2.6)

где

- давление в поршневой полости, Па;

- давление в штоковой полости, Па;

 и - силы трения соответственно в уплотнении поршня и штока, Н;

 и - рабочие площади соответственно поршня и штока, .

                                

Па

2.1.2.5 Расчет толщины стенки и крышки гидроцилиндра [12]

Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек. В зависимости от соотношения наружного  и внутреннего  диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых , а тонкостенными - цилиндры, у которых

1. Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле

                            (2.7)

где

- толщина стенки толстостенного цилиндра, м;

- внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра, м;

- рабочее давление, максимально возможное внутренне избыточное давление с учетом всех предполагаемых рабочих состояний, включая гидравлический удар, Па;

- допускаемое напряжение на растяжение, Па;

Принимаем: – допустимое напряжение растяжения, для сталей;   = 80 МПа;

- коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона);

=1,2·p                            (2.8)

=1,2·10МПа=12000000

Принимаем: сталь ;

Принимаем: р_р=12МПа

Толщину днища гидроцилиндра определяют по формуле

,

(2.9)

где

- толщина днища цилиндра, м;

- внутренний диаметр днища цилиндра, м;

м

Рисунок 2.3 Схема для расчета днища гидроцилиндра

2.1.2.6 Определение расходов жидкости в гидроцилиндре[12]

Расчетный расход жидкости Q, подаваемый в поршневую полость гидроцилиндра, определяется по скорости перемещения штока, связанного со звеньями машины и площади поршня. С учетом утечек жидкости в гидроцилиндре определим расход [6, 25, 26]

,                          (2.10)

где

 – расход жидкости в поршневой полости, ;

 – скорость выдвижения штока, ;

 – площадь поршня, ;

 – объемный КПД гидроцилиндра, .

 

Расчетный расход в гидролинии слива из штоковой полости определим по формуле

                      (2.11)

где

- расход жидкости в гидролинии слива,

- площадь поршня, .

- площадь штока, .

- объемный КПД гидроцилиндра, .

υ - скорость выдвижения штока, м/с