Выполнено.

20. Рассчитываем скорость потока жидкости в трубопроводе напорной магистрали

V_т = Q₂/S_т = 4Q₂/(pd_т²) = Q₂/(0,785 d_т²) =

= 15700/(0,785 ´ 2²) = 5 000 мм/с = 5,0 м/с.

где d_т = 2 мм – внутренний диаметр трубопровода.

21. Рассчитываем безразмерное число Рейнольдса и определяем характер течения жидкости в напорной магистрали

Re = d_т V_т / n = 2 ´ 5 000/6 = 1 666,7.

(мм ´мм/с) / (мм²/с)

где n = 6,0 мм²/с – кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Если число Рейнольдса меньше 2 200, то движение потока рабочей жидкости ламинарное.

21. Определяем полный объем цилиндра гидродвигателя при максимальном ходе поршня, равном 100 мм,

q_{3 max} = S₃ h _max = 7850 ´ 100 = 785 000 мм³ =

= 785 см³ = 0,785 дм³ = 0,785 л.

21. Рассчитываем объем масляного бака

Q_б = 1,5(q_{3 max} + q_т) = 1,5 ´ 0,785 » 1,2 л.

где q_т – вместимость трубопроводов, шлангов, насоса и вспомогательных устройств гидросистемы. При малой величине объемов перечисленных устройств условно примемq_т » 0.

Вместимость масляного бака должна превышать полную вместимость гидросистемы не менее чем в полтора раза для компенсации утечек рабочей жидкости и сохранения в баке определенного уровня жидкости над отверстиями подводящих и отводящих трубопроводов, исключения возможности вспенивания масла и смешения его с воздухом.

2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом кпд Мощность при передаче энергии в системе снижается.

1. Определяем полный (общий) КПД технической системы

h_п = h_общ = h_мh_оh_г = 0,90 ´ 0,95  0,95 = 0,812.

где h_м = 0,90 – механический КПД системы;h_о = 0,95 – объёмный КПД системы; h_г = 0,95 – гидравлический КПД системы.

2. Определяем реальную силу, действующую на плунжер гидронасоса,

F_2р = F₂h_м = 1 000 ´ 0,9 = 900 H.

3. Рассчитываем реальное давление рабочей жидкости под плунжером гидронасоса

р_2р = F_2р/ S₂ = 900/78,5 = 11,465 МПа.

4. Рассчитываем реальную мощность создаваемую плунжером гидронасоса

N_2р = F_2р V₂ = 900 ´ 0,2 = 180 Вт;

N_2р = p_2р Q₂ = 11,465 ´ 15,7 = 180 Вт.

5. Проверим результаты расчетов по механическому КПД

h_м= N_2р/ N₁ = 180/200 = 0,9.

Полученный результат соответствует заданным условиям.

6. Определяем реальное давление рабочей жидкости на поршень гидродвигателя

р_3р = р_2рh_г = 11,465 ´ 0,95 = 10,892 МПа.

7. Проверим полученный результат по произведению механического и гидравлического КПД

h_м h_г = 0,9  0,95 = 0,855;

р_3р / р =10,892/12,74 = 0,855.

Результат правильный.

8. Определяем реальную силу, действующую на поршень гидродвигателя с учетом потери давления жидкости

F_3р = F_2рh_г U_г = 900 ´ 0,95 ´ 100 = 85 500H = 85,5 кН;

F_3р = р_3р S₃ = 10,89 ´ 7850 = 85 486,5Н = 85,5 кН.

(МПа ´ мм² = Па´ м²= Н/м² ´ м² = Н)

8. Определяем реальную скорость поршня гидродвигателя с учетом утечек жидкости

V_3р = (V₂ h_о)/ U_г = (0,20,95)/100 = 0,0019 м/с.

10. Определяем реальную подачу рабочей жидкости гидродвигателя с учетом её утечек

Q_3р = Q₃ h_о = 15,7  0,95 = 14,915 см³/с.

11. Рассчитываем реальную мощность создаваемую поршнем гидродвигателя

N_3р = F_3р V_3р = 85500 ´ 0,0019 = 162,45 Вт;

N_3р = p_3р Q_3р = 10,892 ´ 14,915 = 162,45 Вт.

12. Проверим результаты расчетов по полному КПД

h_п = N_3р/ N₃ = 162,45/200 = 0,812.

Полученный результат соответствует ранее рассчитанному значению.

12. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя при реальном давлении жидкости

t_3р = (p_3рd₃)/(2[s]) = 10,892 ´ 100 / (2 ´ 157) =

= 3,56 мм » 3,6 мм.

где [s]- допускаемое напряжение в стенках цилиндра гидродвигателя, МПа;[s] = s_т/ n;для цилиндра из стали30–s_т = 294 МПа;из стали35-s_т = 314 МПа, из стали40-s_т = 333 МПа;из стали45- s_т = 353 МПа; из стали 20Х - s_т = 637 МПа; 30Х - s_т = 686 МПа; 40Х - s_т = 785 МПа; 18ХГТ - s_т = 883 МПа. Коэффициент запаса прочности принимаютn = 2. Для цилиндра из стали 35 -[s] = s_т/ n = 314/2 = 157 МПа.

12. Выполним проверочный расчет прочности

гидроцилиндра

s_3р = (D₃² +d₃²)p_3р /(D₃²-d₃²) =

= (107,2²+100²)10,892/(107,2²-100²) =

= 156,9 МПа £ [s] = 157 МПа.

где D₃ = d₃ + 2 t = 100 +2 ´ 4 = 107,2 мм – наружный диаметр гидроцилиндра.

Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.

12. Рассчитаем толщину стенки гидроцилиндра при максимальном давлении 32 МПа

t_3рмах = (p_махd₃)/(2[s]) = 32 ´ 100/(2 ´ 157) = 11,9 мм.

Для уменьшения габаритных размеров применим более прочный материал – сталь 18ХГТ

t_3рмах = (p_махd₃)/(2[s]) = 32 ´100/(2 ´ 441,5) =

= 3,62 мм » 3,8 мм.

12. Выполним проверочный расчет прочности гидроцилиндра при заданных условиях

s_3рмах = (D₃² +d₃²)p_мах/(D₃²-d₃²) =

= (107,6²+100²)32,0/(107,6²-100²) =

= 437,64 МПа £ [s] = s_т/ n = 883/2 = 441,5 МПа.

Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.