2.3.2 Определение расхода жидкости в гидроцилиндре

Расчетный расход жидкости, подаваемой в поршневую полость гидроцилиндра с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Q = (V∙S₁)/;

где S₁ =8655 мм²=0.008655 м²;

_.- объемный КПД гидроцилиндра, значение которого при использовании манжетных уплотнений=0,99;

V – скорость движения штока гидроцилиндра

Принимаем V=0.25 м/с.

Q = (0,25 ∙ 0.008655)/0,99=0,0021856м³/с=0,1311 м³/мин.;

Расчетный расход гидролинии слива (подача жидкости в штоковую полость гидроцилиндра) с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Q_сл=[V(S₁ – S₂)]/ ;

Q_сл=[0,25(0,008655 – 0,001963)]/ 0,99= 0.0017 м³/с= 0,102 м³/мин;

2.4 Расчет гидроцилиндра отсекателя

2.4.1 Расчет гидроцилиндра

Внутренний диаметр D₁ гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

D₁ =,

где F =1078 H - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 0.4 МПа - давление в системе;

D₁= = 58.6 мм;

Найденное значение D₁ округляется до ближайшего нормального:

D₁ =65 мм;

Диаметр штока D₂ выбирается из соотношения:

D₂ / D₁ =0,4….0,5;

D₂= (0,4…..0,5) ∙ D₁

D₂ = 0,45 ∙ 65 =29,6 мм;

Найденное значение D₂ округляется до ближайшего нормального:

D₂ =32 мм;

В качестве уплотнений поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы, резинотканевые шевронные манжеты.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 0.4 МПа количество манжет n принимается равным:

На поршень: D₁=65 мм.;

для 55<D≤280 мм;

n₁=4 шт.

На шток: D₂ =32 мм; для 55 ≤ D₂;

n₂ =3 шт.;

Среднею высоту h одной манжеты можно принять равной 6 мм, в уплотнении с четырьмя манжетами:

h₁=6 мм

И h= 4 мм – в уплотнениях с тремя манжетами:

h₂=4 мм.

Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =Т ∙ D ∙ h ∙n ∙,

где D - уплотняемый диаметр, мм;

h – высота манжеты, мм.;

n - число манжет;

- напряжение силы трения (удельное трение);

≈0,2МПа;

Сила трения Т₁ в уплотнении поршня:

Т₁ =∙ D₁∙h₁∙n₁∙= 3,14∙ 65 ∙ 6 ∙ 4 ∙ 0,2 = 980 H;

Сила трения Т₂ в уплотнений штока:

Т₂ =∙ D₂∙h₂∙ n₂∙= 3,14∙ 32 ∙ 4 ∙ 3 ∙ 0,2 = 241 H;

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р₁ – в поршневой и р₂ – в штоковой ) с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению:

р₁∙S₁- р₂ (S₁-S₂)-F-T₁-T₂ =0;

где р₁- давление в поршневой полости гидроцилиндра;

р₂ = 0,2 МПа, - давление в штоковой полости гидроцилиндра (р₂= потеря давления в линии слива и ≈ 0,2 МПа;

S₁ и S₂ – рабочие площади соответственно поршня и штока;

Определим S₁:

S₁ = == 3318 мм²;

Определим S₂:

S₂ = == 804 мм²;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р₁ определяется по формуле:

р₁ =;

р₁ ==0,83 МПа;

Толщина стенки гильзы определяется по величине давления р₁ и допускаемому напряжению[_р]:

= + а₁, мм;

где а₁ – допуск на обработку;

а₁ =0,8мм.;

- допускаемое напряжение растяжения;

Для стального литья ≈ (80 -100) МПа;

=90 МПа;

= + 0,8 =0,29мм;

=1 мм.;

Выбор способа крепления гидроцилиндра и определение минимального диаметра штока из условий прочности при расчете на устойчивость.

Рис. 2.3 К расчету гидроцилиндра.

Зная расчетное усилие F = 1078 H, определяем критическое усилие F_кр.по формуле:

F= F _кр /m;

где m = 2-3- коэффициент запаса прочности;

m=2;

F _кр= F ∙ m= 1078 ∙ 2=2156 H;

Зная критическую силу можно определить момент инерции i :

F _кр = ;

где i_ш – момент инерции штока,мм⁴;

Е= 2,1•10⁵ МПа - модуль упругости;

ℓ_пр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим ℓ_пр :

ℓ_пр= ℓ₁+2 ∙ ℓ_хода+ℓ₂;

где

ℓ₁ = 200мм – конструкционные размеры;

ℓ_хода =400 мм – длина рабочего хода;

ℓ₂ =200мм – конструкционные размеры;

ℓ_пр=200 + 2 ∙ 400 + 200=1200 мм;

Из формулы выразим i штока:

i_ш = = = 1497 мм⁴;

Для определения i штока используют и такую формулу:

i штока=

тогда

D_2min = ==13,2 мм;

То есть минимальный диаметр штока D_2min = 13,2 мм;

Так как принятый ранее D₂ = 32 мм > D_2min , то D₂ = 32 мм, удовлетворяет условию прочности.