2.2 Нагрузку, соответствующую потере продольной устойчевости гидроцилиндра, определяют по формуле Эйлера

(11)

где Е – модуль упругости материала (для стали 2,1∙ Н/ мм²),

J – момент инерции сечения гидроцилиндра

(12)

где и – наружный и внутренний диаметры гидроцилиндра, соответственно, мм,

– приведенная длина хода гидроцилиндра

₍₁₃₎

где – длина гидроцилиндра с выдвинутым штоком, мм,

-коэффициент, зависящий от схемы крепления концов гидроци-линдра:

= 2,0 – если один конец гидроцилиндра жестко закреплен, а второй свободно опирается на преодолеваемую нагрузку;

= 1,0 – если оба концы гидроцилиндра закреплены шарнирно;

= 0,7 – если один конец закреплен шарнирно, а второй жестко закреплен;

= 0,5 – если оба концы жестко закреплены.

Примечание:

В курсовой работе принять для всех вариантов = 1,0.

Максимально допустимую нагрузку на шток гидроцилиндра определяем при коэффициенте запаса n = 3,5

(14)

При правильном выборе гидроцилиндра должно выполнятся условие

_,

в противном случае диаметр поршня гидроцилиндра увеличивают.

2.3 Предварительный расчет давления в объемном гидроприводе и определении объема насоса

Давление, развиваемое насосом для обеспечения функционирования гидроцилиндра с заданной внешней нагрузкой, зависит от следующих факторов

(15)

где рвых – гидравлические потери давления РЖ по длине входного трубопровода от насоса к гидроцилиндру, включая потери в гидроаппаратах (например, гидрораспределителе, в регуляторе расхода, обратном клапане, фильтре и др.).

Эти потери подлежат гидравлическому расчету, однако, как правило, значение этих потерь не должно превышать 5% от рабочего давления для обеспечения высокого значения общего КПД гидропривода

(16)

Путем составления значения расхода QП и номинальной подачи насоса по табл. 2 и 3 подбирают предварительно типа размер (шифр) и значение объемного (коэффициента подачи) и общего КПД насоса, которые необходимы для дальнейшего расчета. Определяют максимальную теоретическую подачу насоса, обеспечивающую максимальную скорость гидроцилиндра

(17)

где QП – расход, потребляемый гидроцилиндром, который равен фактической (требуемой) подаче насоса QП = QН,

– объемный КПД насоса (или коэффициент подачи, значение которого для современных конструкций насосов находятся в пределах 0,9…0,98). Значение ήно принимают по табл.2 и 3 согласно заданному значению номинального давления рном. Определяем рабочий объем насоса (предварительно), обеспечивающий требуемую подачу РЖ при заданной максимальной частоте вращения приводящего двигателя

(18)

где –номинальная частота вращения вала приводящего двигателя насоса (nдв = nн) ,

– коэффициент, учитывающий износ насоса, гидроцилиндра и гидроаппаратов при эксплуатации (назначают в пределах = 1…1,2).

Рабочий объем насоса уточняют по каталогу, округляя до ближайшего большего значения или номенклатурного ряда насосов . Следует обратить внимание на то, что при выборе насоса с регулируемым рабочим объемом потребляемый гидроцилиндром расход и подача насоса совпадают (18), а при выборе насоса с постоянным рабочим объемом подача насоса всегда больше потребляемого расхода

Что обусловлено округлением значения рабочего объема насоса и введением коэффициента больше единицы. Поэтому для получения требуемой скорости поршня применяют дроссельные способы регулирования расхода в гидроцилиндр, связанные с перепуском части подачи насоса через переливной клапан (дроссель установлен последовательно к гидроцилиндру) или через дроссель в гидробак (установка дросселя на параллельном потоке).

3 Расчет КПД объемного гидропривода

3.1 Максимальная механическая мощность объемного гидропривода

Определяем максимальную механическую мощность объемного гидропривода (встречаются также термины – выходная, эффективная и полезная мощность)

(19)

где значение усилия является заданным Н, а скорость (м/с) определяют по формулам (6) или (8).

3.2 Расчет потребляемой насосом мощности

При использовании насоса с регулируемым рабочим объемом потребляемая мощность составит

( 20)

где – давление на выходе насоса, МПа,

–фактическая подача насоса, л/мин,

– теоретическая подача насоса, л/мин,

– КПД насоса (общий),

– гидромеханический КПД насоса. В технической характеристике насосов приводят значения общего КПД (ή) и коэффициент подачи , поэтому гидромеханический КПД определяют по формуле

, (21)

а значения и определяют из выражений (10) и (11).

При использовании насоса с постоянным рабочим объемом и дроссельным способом регулирования расхода к гидроцилиндру, его теоретическую подачу определяют по формуле

(22)

И далее потребляемую мощность насоса

(23)

Определяем общий КПД объемного гидропривода при максимальной скорости гидроцилиндра с учетом способа регулирования его скорости

(24)

Определяем установочную мощность приводящего двигателя с применяемым на практике коэффициентом запаса

(25)

Потребляемая насосом мощность не должна превышать мощности приводящего двигателя, в противном случае необходима корректировка задания на проектирование объемного гидропривода, например, путем снижения максимальной скорости гидроцилиндра (времени его перемещения) или установки приводящего двигателя повышенной мощности.