Методичні рекомендації для розв'язування завдань|задач|

Приклад|зразок|: Вибір параметрів ГЦ при початкових|вихідних| даних: номінальний тиск|тиснення| в гідросистемі Р_н=18 МПа; максимальне зусилля, що розвивається гідроциліндром при з'єднанні|сполученні,сполуці| джерела гідравлічної енергії з|із| поршневою порожниною ГЦ і рух поршня із|із| сталою швидкістю, F_n = 0,28 МН| ; з|із| штоковою F_ш = 0,16 МН| ; хід поршня S - 300 мм час переміщення поршня з|із| штоком на повний|цілковитий| хід при з'єднанні|сполученні,сполуці| джерела гідравлічної енергії з|із| поршневою порожниною ГЦ t = 3,0 с; загальний|спільний| КПД| ГЦ = 0,9 .

По номінальному тиску|тисненню| в гідросистемі призначаємо матеріал Ст20. Діаметр поршня ГЦ розраховуємо по заданому максимальному зусиллю F, використовуючи вираз|вираження| (1):

(12)

У цьому виразі невідомими є|з'являються,являються| шуканий діаметр поршня D, а також Р_n, Р_ш , d.

Діаметр штока d визначаємо з|із| умови збереження|зберігання| стійкості повністю висунутого штока під дією зусилля, що розвивається ГЦ. Для цього використовуємо формулу Ейлера:

F_n=k EI/L², (13)

Де: к-| коефіцієнт, що враховує характер|вдачу| закріплення ГЦ і з'єднання|сполучення,сполуки| штока з|із| приводним механізмом (до 1 - обидва шарнір але|та| ; до 2 один шарнірно, інший жорстко; до 4 обидва жорстко);

Е - модуль пружності матеріалу штока ( сталь - 2∙10⁵ МПа );

L - довжина стислої ділянки при повністю висунутому штоку ( практично хід поршня, м);

I = р∙d²/68 - момент інерції перетину штока м⁴ .

З|із| виразу|вираження| (13) знаходимо|находимо| d :

, (мм) (14)

Одержаний|отриманий| d округляємо|округлюємо| до найближчого з|із| нормального ряду|лави,низки| по ГОСТ 12447 - 80, откуда d = 28,0 мм.

Тиск|тиснення| Р_ш в силовій порожнині ГЦ пропорційно силам опору руху рідини, що витісняється з|із| штокової частини|частки| ГЦ в зливний бак. Рекомендується, щоб його величина не перевищувала 5% номінального тиску|тиснення|, тобто орієнтовно можна прийняти Р_ш = 0,05∙Р_н. Номінальний тиск|тиснення| в поршневій порожнині ГЦ при русі поршня відрізняється від номінального тиску|тиснення| джерела гідравлічної енергії на величину втрат тиску|тиснення| на тертя в напірному трубопроводі, яку також рекомендується обмежити 5% номінального тиску|тиснення|, тобто орієнтовно можна прийняти Р_n = 0,95 Рн.

Підставляючи в (12) одержані|отримані| по виразу|вираженню| (14) значення d і прийняті значення для Р_n і Р_ш, одержимо|отримаємо| :

(15)

Звідки:

Одержаний|отриманий| D також округляється до найближчого з|із| нормального ряду|лави,низки| по ГОСТ 1244 - 80, звідки D = 160 мм.

Діаметр визначається не тільки|не лише| з|із| умови збереження|зберігання| стійкості (див. (13) і (14)), але також по заданому зусиллю F_ш що розвивається при з'єднанні|сполученні,сполуці| джерела гідравлічної енергії з|із| штоковою порожниною. Тиск|тиснення| в порожнинах ГЦ можна прийняти аналогічно виразам, прийнятим (12), тобто Р_ш=0,95∙Р_н, а Р_п= 0,05∙Р_н. Підставляючи їх у вираз|вираження| (3), одержимо|отримаємо|:

(17)

Звідки:

Одержаний|отриманий| d округляємо|округлюємо| до найближчого з|із| нормального ряду|лави,низки| н приймаємо d=100мм.

Одержаний|отриманий| по виразу|вираженню| (18) діаметр штока d більше первинного, визначеного по виразу|вираженню| (14), і тому остаточно приймаємо більше значення діаметру штока, тобто d=100 мм.

З урахуванням|з врахуванням| вибраного діаметру штока можна одержати|отримати| розрахований по виразу|вираженню| (16) діаметр поршня. Діаметр штока входить в чисельник виразу|вираження| (16) . Збільшення його навіть в 3,6 разу (з 28 до 100 мм) приводить|призводить,наводить| до збільшення діаметру поршня D всього на 1,2% (з 155 до 156,8 мм), тобто не змінює|зраджує| прийнятого нормалізованого значення D = 160 мм. Таким чином, в даному випадку збільшення діаметру штока в порівнянні з вибраним з|із| умови збереження|зберігання| стійкості не вимагає коректування вибраного діаметру поршня.

Якщо одержаний|отриманий| по виразу|вираженню| (13) діаметр штока менший, ніж по виразу|вираженню| (14), то остаточно приймають його розрахованим по виразу|вираженню| (14).

Рекомендоване співвідношення між D і d:

d=(0,45÷0,7)·D_. (19)

Середня швидкість переміщення поршня з|із| штоком при з'єднанні|сполученні,сполуці| джерела гідравлічної енергії з|із| поршневою порожниною ГЦ для забезпечення заданого часу переміщення t рівна:

V_n = L/t = 0,3/3 = 0,1 (м/с) (20)

Тоді по виразу|вираженню| (4) знаходимо|находимо| витрату рідини Q, яку необхідно подавати в поршневу порожнину:

Q = V_n D²/4 =0,1*3,14*0,16²/4= 0,002 (м³/с) = 120 (л/хв) (21)

При подачі такої ж витрати рідини в штокову порожнину циліндра стала швидкість переміщення поршня з|із| штоком рівна:

V_ш = Q/ (D²- d²)/4 =0,002* 4/3,14 (0,162 – 0,12) =0,163 (м/с) (22)

При цьому середній час переміщення поршня на повний|цілковитий| хід рівний:

t=L/V_ш =0,3/0,103 = 1,84 (с) (23)

приведений вище вибір параметрів ГЦ дає оцінні (початкові ) результати, оскільки на роботу ГЦ у складі гідроприводу робить помітний вплив податливість рідини в порожнинах циліндра і сполучних трубопроводах, маси рухомих|жвавих,рухливих| частин|часток|, режим роботи елементів, що управляють і регулюючих.

За заданими умовами (згідно варіанту) розрахувати параметри гідроциліндра: зусилля F, що розвивається поршневим ГЦ, V - швидкість переміщення поршня з|із| штоком, витрата рідини Q, потужність ГЦ, товщину стінки н денця ГЦ, діаметр поршня і штока ГЦ .

ва ри ант	Fп	Fш	F	L	t	D	d	Материал корпуса			Материал штока			Соединение ГЦ и штока с приводным механизмом
								Марка стали	σ,	Марка стали		σ,
	МН	МН	МН	мм	с	мм	мм		МПа			МПа
1	18	0,28	0,16	500	8,1			55	392	ЗОХМ		960	Оба шарнирно
2	20			250	5,0	50		20	430	20Х		770	Оба шарнирно
3	25	0,26	0,20	400	7,0			15Г	245	35ХГСА		960	Один шарнирно другой жестко
4	15	0,7	0,6	600	8,0			45Г	372	20Х		770	Оба жестко
5	20			700	10,0	125		6СГ	430	ЗОХМЛ		801	Оба жестко
б	35	0,40	0,32	550	7,0			70Г	470	ЗОХМ		960	Оба жестко
7	30	0,30	0,24	300	4,0			30	292	20Х		770	Оба шарнирно
8	22			800	5,0		70	55	392	ЗОХМЛ		801	Оба шарнирно
9	30	0,38	0,30	1000	9,0			40	334	35ХГСА		960	Один шарнирно другой жестко
10	28			750	6,0	200		70	430	20Х		770	Один шарнирно другой жестко
11	18	0,52	0,46	500	3,0			10	215	ЗОХМ		960	Один шарнирно другой жестко
12	23			650	5,0		180	20	430	20Х		180	Одни шарнирно другой жестко
13	35			900	10,0	320		40	334	35ХГСА		960	Один шарнирно другой жестко
14	40			650	8,0		25	5	278-259	30ХМ		960	Один шарнирно другой жестко
15	25			400	5,0		45	40ГЛ	394	30ХМЛ		801	Один шарнирно другой жестко
16	10	0,26	0,20	500	5,0			55	430	20Х		180	Один шарнирно другой жестко
17	6,3	0,7	0,6	550	7,0			1ST	215	ЗОХМЛ		770	Один шарнирно другой жестко
18	16	0,4	0,32	650	4,0			60Г	334	ЗОХМ		801	Одни шарнирно другой жестко
19	20	0,38	0,30	700	3,0			40ГЛ	394	35ХГСА		770	Один шарнирно другой жестко
20	25	0,52	0,46	300	10,0			10	430	20Х		960	Один шарнирно другой жестко
21	30	0,28	0,16	1000	8,0			40	245	ЗОХМ		801	Один шарнирно другой жестко
22	32	0,30	0,20	900	5,0			45Г	400	ЗОХМЛ		180	Один шарнирно другой жестко

Питання для самоперевірки

1. Що називається гідроциліндром?

2. Як класифікуються гідродвигуни| по характеру|вдачі| рухи вихідної ланки?

3. Як класифікуються гідроциліндри| по напряму|направленню| дії робочої рідини?

4. Як підрозділяються гідроциліндри| по конструкції робочого органу?

5. Що є телескопічним гідроциліндром?

6. Який гідроциліндр називається поршневим?

7. Перерахуйте основні параметри і розміри гідроциліндра.

8. При якому русі штока циліндра сила інерції рівна нулю?

9. По якій формулі визначають робочу площу|майдан| поршня циліндра?

10. Зобразіть|змалюйте| схему гідроциліндра подвійної дії.

Список літератури

1. Цыбин А.А., Шанаев И.Ф. – Гидравлика и насосы. М. Высшая школа, 1976, 256с.

2. Холин К.М., Никитин О.Ф. М.: Машиностроение, 1989, 264 с.

3. Еврушкин В.Е., Цеплович Б.И. Основы гидравлики и теплотехники, - М.: Машиностроение, 1981, 270 с.