Введение

 

Объемным гидроприводом называется совокупность устройств – гидромашин объемного действия и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости.

К достоинствам гидропривода относят:

- возможность создания больших передаточных отношений и бесступенчатое регулирование

скорости движения выходного звена и усилий в широком диапазоне;

- высокая удельная мощность (вес гидропривода, приходящийся на 1 кВт передаваемой мощности составляет не более 23 Н);

- малая инерционность, что обеспечивает быстрый пуск, реверс, останов (момент инерции

подвижных элементов гидропривода в 5..6 раз меньше, чем у электромашин той же мощности);

- возможность просто и надежно предохранять элементы гидропривода и рабочей машины от

перегрузок.

Недостатки гидропривода:

- потери энергии значительно выше, чем в электроприводе (гидропривод имеет более низкий КПД);

- влияние условий эксплуатации (температуры) на характеристики гидропривода;

- постепенное снижение КПД в процессе эксплуатации - за счет роста утечек жидкости по мере

- износа деталей привода.

Объемный гидропривод широко используется в строительных и дорожных машинах, станках, транспортных и сельскохозяйственных машинах и в других отраслях техники.

1. Расчёт гидроцилиндров

Гидравлические двигатели предназначены для превращения энергии давления патока рабочей жидкости в механическую энергию движения выходного звена (штока гидроцилиндра).

1. Расчет основных параметров гидроцилиндров.

Основными параметрами гидроцилиндров являются внутренний диаметр цилиндра (диаметр поршня) D. Диаметр штока d. Рабочее давление, ход поршня L.

Диаметр поршня определяем по формуле

(1.1)

где Р – заданное полезное усилие,Н; p – предварительно принятое давление в гидроцилиндрах, Па; S – эффективная (рабочая) площадь при рабочем ходе (когда преодолевается заданное усилие),

, примем

Принимаем предварительное давление по ГОСТ 12445-80 p=4,0Мпа

Определим величину эффективной площади из формулы 1.1

Величина эффективной площади поршня с односторонним штоком при подаче рабочей жидкости в поршневую полость определяется по формуле

(1.2)

Отсюда D= 0,053м=53мм.

При p=(1,6÷5) МПа диаметр штока d =0,5Dследовательно в нашем случае d=0,5∙53=26,5мм.

Полученные диаметры D и d округляем до ближайшего стандартного по ГОСТ 12447-80.

Принимаем D=50 мм. и d=25мм

С учетом принятых стандартных диаметров D и d высчитывается из формулы

(1.1) настоящее рабочее давление где S – площадь при стандартных диаметрах), величиной которого пользуемся при дальнейших расчетах

Что удовлетворяеи условию продленной устойчивости штока L/D≤10

2. Расчёт гидроцилиндров на прочность.

Расчётами на прочность определяем толщину стенок гидроцилиндров, толщину крышек (головок) гидроцилиндров, диаметр шпилек или болтов для крепления гидроцилиндров.

По нормам Гостехнадзора при расчёте гидроцилиндров на прочность ограничиваются учётом только сил от давления жидкости без учёта внешних сил.

Т.к. давление рабочей жидкости меньше 20 МПа применяем для корпуса гидроцилиндра стальную тонкостенную трубу.

Определим толщину стенки гидроцилинров по формуле

(1.3)

где - условное давление, равное 1,3=5,967МПа;- допустимое напряжение растяжения = 100МПа(для стального литья)

Принимаем δ=1,5мм.

К определенной по формуле (1.3) толщине стенки добавляем припуск в 1 мм, который необходим на обработку внутренней поверхности цилиндра

Принимаем 𝛿=1,5+1=2,5мм

Принимаем плоскую крышку, толщину которой определим по формуле

; (1.4)

5,3 мм.

Принимаем а

Толщина крышки должна быть не меньше чем двойная толщина стенки цилиндра

6 ≥ 2 ∙ 2,5

Условие выполняется.

При креплении крышек цилиндров болтами или шпильками диаметр последних определяется из условия их прочности на разрыв.

(1.5)

где 1,2 – коэффициент, который учитывает неравномерность предыдущей затяжки болтов или шпилек; n – количество болтов или шпилек (принимаем 4 шпильки); - допустимое напряжение разрыва (для стали=130÷150МПа) (принимаем=130).

Принимаем 4 шпильки диаметром 6мм.

3. Уплотнение поршня и штока.

   Для предотвращения перетечек (а также потерь) рабочей жидкости, которая находится в гидроцилиндре под давлением, через зазоры в стыке двух неподвижных или подвижных твердых поверхностей (штока, поршня, гильзы цилиндра, направляющей для штока) необходимо предусмотреть уплотнения. экономичность и надежность работы гидропривода зависит от обоснованного выбора типа и материала уплотнительных приспособлений.

Уплотнение поршня, а также штока может быть сделано при помощи резиновых колец. Такое уплотнение является довольно простым, компактным и достаточно надежным. Материалом для колец является маслостойкая резина, форма поперечного сечения кольца чаще всего круглая или прямоугольная. Кольца с прямоугольным сечением применяются реже, чем кольца с круглым сечением, потому что первые более подвержены скручиванию в зазор и в большей степени разрушают пленку с рабочей жидкостью между деталями, которые между собой соединяются. Поэтому резиновые кольца круглого сечения чаще всего применяют при уплотнения узлов с прямолинейным движением (поршня, штока гидроцилиндра).

Выбор колец ведут по диаметрам поршня (штока). Из приложения 6 [1] принимаем

Для уплотнения поршня применим кольца из маслостойкой резины круглого поперечного сечения d=4,7 мм. Контактной поверхности при давлении 4,59 Мпа - 53% от d b=0,53∙4,7=2,491мм. Твердость по Шору 90 единиц

Для уплотнения штока применим кольца из маслостойкой резины круглого поперечного сечения d=4,1 мм. ширина контактной поверхности при давлении 4,59 Мпа - 53% от d b=0,53∙4,1=2,173 мм. Твердость по Шору 90 единиц.