3.6 Расчет гидроцилиндра

Основными параметрами гидроцилиндров являются: усилие на штоке F, скорость штока , диаметр поршня D, диаметр штока d и ход штока Z.

F_д=(P_ном- ) , (16)

где P_ном- номинальное давление, Па;

- потери давления в напорной гидролинии, Па;

- потери давления в сливной гидролинии, Па;

D – диаметр поршня, м;

d- диаметр штока, м.

Диаметр поршня гидроцилиндра со штоковой рабочей полостью определяется из уравнения равновесия сил, действующих на поршень

D=D₁= , (14)

где F- усилие на штоке, Н;

- потери давления в напорной гидролинии, Па;

- коэффициент, =0,7;

- потери давления в сливной гидролинии, Па;

P_ном- номинальное давление, Па.

D=D₁= м.

Из уравнения неразрывности потока жидкости вторично определяют диаметр поршня

D=D₂= , (15)

где D- диаметр поршня, м;

Q_нд- расход жидкости, м³/с;

- скорость движения штока, м/с.

D=D₂= м .

По известным значениям диаметров поршня, находим его среднее значение

D_ср=(D₁+D₂)/2=( 0,056+0,06)/2=0,057м;

После нахождения диаметра поршня определяем диаметр штока

d= =0,0399 м.

Основные параметры гидроцилиндров, в том числе диаметры поршня и штока, регламентируются ГОСТом 6540-68. Принимаем D=50мм; d=22мм.

По выбранным значениям диаметров поршня и штока определяем действительное усилие F_д ,развиваемое гидроцилиндром по формуле

F_д=(20-0,183) Н.

Действительную скорость движения штока определяем из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле

, (17)

где - действительная скорость штока, м/с;

Q_нд- расход жидкости, м³/с;

S_эф- эффективная площадь поршня, м² ,

S_эф= =0,0016 м²,

Здесь D и d стандартные значения диаметров поршня штока соответственно.

м/с.

Произведем сравнения действительных и заданных параметров по относительным величинам:

3.7 Тепловой расчет гидропривода

Тепловой расчет гидропривода производится с целью определения температуры рабочей жидкости, объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств.

Количество тепла, выделяемая в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.

Тепловой расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового ба ланса:

Q_выд=Q_отв, (18)

где Q_выд- количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени, Вт;

Q_отв- количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт.

Количество выделяемого тепла определяется по формуле

Q_выд= , (19)

где P_ном- номинальное давление, Па;

Q_нд- действительная подача насоса, м³/с;

- полный КПД насоса;

- гидромеханический КПД гидропривода;

- коэффициент продолжительности работы;

- коэффициент использования номинального давления.

Гидромеханический КПД гидропривода определяется по формуле

= , (20)

где , - гидромеханические КПД насоса и гидродвигателя соответственно;

- гидравлический КПД гидропривода, учитывающий потери давления в гидролиниях.

Гидравлический КПД гидропривода равен:

= , (21)

где P_ном- номинальное давление, МПа;

, , - потери давления в напорной, сливной и всасывающей гидролиниях соответственно, МПа.

=

=

=0,4; =0,5

Q_выд= Вт.

Количество тепла, отводимого в единицу времени определяется по формуле

Q_отв= , (22)

Где -коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(м² град);

t_ж- установившаяся температура рабочей жидкости, ⁰С, t_ж=70 ⁰С;

t₀-температура окружающего воздуха, ⁰С, t₀=25⁰С;

-суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности трубопроводов,м², Sr_i= d_i+2 ,здесь d_i-внутренний диаметр, м; -толщина стенки;

- длина i-го трубопровода, м ; S_Б-площадь поверхности гидробака, м².

Sr_вс=3,14(0,03+2 0,034м²

Sr_нап=3,14 0,484м²

Sr_слив=3,14 0,653м²

S_Б= -0,6м².

Площадь бака получилась отрицательной, т.к. тепла выделяется мало, и оно расходится по гидролиниям. Следовательно, объем гидробака выбираем из рекомендуемого отношения 0.8…3.0 минутной подачи насоса.