2 Выбор рабочей жидкости
В гидравлических системах рабочая жидкость выполняет несколько функций:
– служит для передачи энергии от насоса к гидродвигателю;
– смазывает поверхность трения внутри гидравлических агрегатов и аппаратов;
– предотвращает коррозию;
– способствует отводу тепла от источников его выделения;
Основным параметром, по которому производится выбор рабочей жидкости, является ее вязкость. При завышении вязкости увеличиваются потери давления, и увеличивается нагрев системы. Если же вязкость недостаточна, увеличиваются утечки жидкости из полостей высокого давления, уменьшается объемный КПД системы, усложняется уплотнение стыков и подвижных соединений.
В станочных гидроприводах и приводах промышленных роботов при температуре 50°С рекомендуются к применению рабочие жидкости со следующей кинематической вязкостью:
при давлении до 7 МПа
при давлении 7–20 МПа
В качестве рабочей жидкости по [1] с.12-13 таб. 1.1, выбираем ИГП–30
ТУ38 101413-78, кинематической вязкостью
и плотностью 885кг/м3.
3 Расчет гидравлического цилиндра
В процессе работы рабочие органы станка, перемещаемые цилиндром, преодолевают силы резания (Pz и Py), силы трения и веса, а при переходных режимах (разгоне и торможении) – инерционные нагрузки (не учитывают).
Для определения расчетной нагрузки на штоке цилиндра составим уравнение равновесия всех внешних сил.
Рис.2 – Расчетная схема цилиндра горизонтального исполнения
При горизонтальном исполнении элементы цикла «Быстрый подвод», «Рабочая подача» осуществляется движением рабочего органа вправо, а элемент «Быстрый отвод» - движением влево.
Уравнение равновесия:
(Н)
(Н)
где Т – сила трения, Н;
M1 и M2 – массы заготовки и стола, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
f – коэффициент трения в направляющих стола, (f = 0,05–0,08).
(Н)
(Н)
Для определения диаметра цилиндра составим уравнение равновесия поршня, то есть расчетного усилия на штоке и сил, действующих внутри цилиндра. Уравнение равновесия при подключении поршневой полости к напорной линии и штоковой полости к сливной линии будет выглядеть так:
где
и
–
площади поршневой и штоковой полостей
цилиндра, мм2;
D
и d – диаметры
поршня и штока, мм;
p1 и p2 – давление в напорной и сливной линии, МПа;
kt – коэффициент, учитывающий трение в уплотнениях цилиндра.
Диаметр цилиндра определяем по формуле:
где с – отношение d к D;
где v1 и v4– скорости подвода и отвода, м/с.
Давление p1 и p2 выбираем из ряда номинальных давлений по ГОСТ 12445-80, p1=6.3 МПа и p2=0.5 МПа.
(мм)
Диаметр штока гидроцилиндра определяем по формуле:
(мм)
(мм)
Расчетные значения диаметров цилиндра D и штока d округляем до ближайшего значения по ГОСТ 12447-80, принимаем D = 63 мм, d = 40 мм.
4 Расчет расхода жидкости при перемещениях рабочих органов
Расчет расхода жидкости выполняем для тех элементов цикла, которые предусматривают перемещение рабочих органов станка или промышленного робота с заданными скоростями, т.е. быстрый подвод, все рабочие подачи и быстрый отвод. В общем случае расход жидкости определяем по формуле:
(л/мин),
где v – скорость перемещения, м/с;
F – площадь полости цилиндра, соединенная с напорной линией для
осуществления этого перемещения, мм2. Если напорная линия соединена с поршневой полостью, то
мм2,
если со штоковой, то
мм2
Расход жидкости для быстрого подвода
со скоростью
:
(л/мин)
Расход жидкости для рабочей подачи со
скоростью
:
(л/мин)
Расход жидкости для быстрого отвода со
скоростью
:
(л/мин)