Определение расхода жидкости в гидроцилиндре

 

Расчетный расход жидкости, подаваемой в поршневую полость гидроцилиндра с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

 

Q = (V∙S1)/ ;

где S1 =8655 мм2=0.008655 м2;

.- объемный КПД гидроцилиндра, значение которого при использовании манжетных уплотнений =0,99;

V – скорость движения штока гидроцилиндра

Принимаем V=0.25 м/с.

 

Q = (0,25 ∙ 0.008655)/0,99=0,0021856м3/с=0,1311 м3/мин.;

 

Расчетный расход гидролинии слива (подача жидкости в штоковую полость гидроцилиндра) с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Qсл=[V(S1 – S2)]/ ;

 

Qсл=[0,25(0,008655 – 0,001963)]/ 0,99= 0.0017 м3/с= 0,102 м3/мин;

 

Расчет гидроцилиндра отсекателя

 

Расчет гидроцилиндра

 

Внутренний диаметр D1 гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

 

D1 = ,

где F =1078 H - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 0.4 МПа - давление в системе;

 

D1= = 58.6 мм;

 

Найденное значение D1 округляется до ближайшего нормального:

D1 =65 мм;

 

Диаметр штока D2 выбирается из соотношения:

 

D2 / D1 =0,4….0,5;

D2= (0,4…..0,5) ∙ D1

D2 = 0,45 ∙ 65 =29,6 мм;

 

Найденное значение D2 округляется до ближайшего нормального:

D2 =32 мм;

 

В качестве уплотнений поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы, резинотканевые шевронные манжеты.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 0.4 МПа количество манжет n принимается равным:

 

На поршень: D1=65 мм.;

для 55<D≤280 мм;

n1=4 шт.

 

На шток: D2 =32 мм; для 55 ≤ D2;

n2 =3 шт.;

 

Среднею высоту h одной манжеты можно принять равной 6 мм, в уплотнении с четырьмя манжетами:

h1=6 мм

 

И h= 4 мм – в уплотнениях с тремя манжетами:

h2=4 мм.

 

Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =Т ∙ D ∙ h ∙n ∙ ,

где D - уплотняемый диаметр, мм;

h – высота манжеты, мм.;

n - число манжет;

- напряжение силы трения (удельное трение);

≈0,2МПа;

 

Сила трения Т1 в уплотнении поршня:

Т1 = ∙ D1∙h1∙n1 = 3,14 ∙ 65 ∙ 6 ∙ 4 ∙ 0,2 = 980 H;

 

Сила трения Т2 в уплотнений штока:

Т2 = ∙ D2∙h2∙ n2 = 3,14 ∙ 32 ∙ 4 ∙ 3 ∙ 0,2 = 241 H;

 

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р1 – в поршневой и р2 – в штоковой ) с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению:

 

р1∙S1- р2 (S1-S2)-F-T1-T2 =0;

где р1- давление в поршневой полости гидроцилиндра;

р2 = 0,2 МПа, - давление в штоковой полости гидроцилиндра (р2= потеря давления в линии слива и ≈ 0,2 МПа;

S1 и S2 – рабочие площади соответственно поршня и штока;

 

Определим S1:

S1 = = = 3318 мм2;

 

Определим S2:

S2 = = = 804 мм2;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р1 определяется по формуле:

р1 = ;

 

р1 = =0,83 МПа;

 

Толщина стенки гильзы определяется по величине давления р1 и допускаемому напряжению[ р]:

= + а1, мм;

где а1 – допуск на обработку;

а1 =0,8мм.;

- допускаемое напряжение растяжения;

Для стального литья ≈ (80 -100) МПа;

=90 МПа;

 

= + 0,8 =0,29мм;

 

=1 мм.;

 

Выбор способа крепления гидроцилиндра и определение минимального диаметра штока из условий прочности при расчете на устойчивость.

Рис. 2.3 К расчету гидроцилиндра.

 

Зная расчетное усилие F = 1078 H, определяем критическое усилие Fкр.по формуле:

F= F кр /m;

где m = 2-3- коэффициент запаса прочности;

m=2;

 

F кр= F ∙ m= 1078 ∙ 2=2156 H;

 

Зная критическую силу можно определить момент инерции i :

 

F кр = ;

где iш – момент инерции штока,мм4;

Е= 2,1•105 МПа - модуль упругости;

пр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим ℓпр :

пр= ℓ1+2 ∙ ℓхода+ℓ2;

где

1 = 200мм – конструкционные размеры;

хода =400 мм – длина рабочего хода;

2 =200мм – конструкционные размеры;

 

пр=200 + 2 ∙ 400 + 200=1200 мм;

 

Из формулы выразим i штока:

iш = = = 1497 мм4;

Для определения i штока используют и такую формулу:

i штока=

 

тогда

D2min = = =13,2 мм;

 

То есть минимальный диаметр штока D2min = 13,2 мм;

Так как принятый ранее D2 = 32 мм > D2min , то D2 = 32 мм, удовлетворяет условию прочности.