МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних робіт

по дисципліні "ОСНОВИ ТЕОРІЇ ГІДРОПРИВОДУ"

для студентів спеціальності

6.090209 "Гідравлічні і пневматичні машини"

денної і заочної форм навчання

Суми 2011

1 Розрахунок характеристик гідравлічних циліндрів

Мета заняття – навчитись проводити елементарні розрахунки при визначенні характеристик поршневих гідроциліндрів.

1.1 Загальні відомості про гідравлічні двигуни

Гідравлічним об’ємним двигуном називається енергетична машина, призначена для перетворення гідравлічної енергії рідини у механічну енергію твердого тіла в процесі поперемінного заповнення рідиною робочих камер та витіснення її із цих камер.

Гідроциліндри

Гідроциліндром називається гідравлічний об’ємний двигун, в якому вихідна ланка рухається лінійно, зворотно-поступально.

Гідроциліндри застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити лінійні переміщення робочого органу машин (в механізмах подач верстатів, у приводах роботів, допоміжних та транспортних пристроїв, у механізмах переміщення робочих органів будівельних машин та ін.), у механізмах затиску та фіксації робочих органів машин.

Поршневі гідроциліндри

О сновними параметрами поршневого гідроциліндра (рис. 1.1) є діаметр поршня d_п, діаметр штока d_ш та хід штока l. Оскільки гідроциліндр – це гідравлічний двигун, то він повинен перетворювати гідравлічну енергію робочої рідини в механічну енергію поступального руху штока. Теоретичне зусилля, яке розвиває гідроциліндр, визначається по формулі

,

(1.1)

де p₁, p₂ – тиск у порожнинах гідроциліндра; S₁, S₂ – площі поршня, на які діє тиск.

Площі поршня визначаються за формулами

(1.2)

Дійсне зусилля P_д буде меншим від теоретичного за рахунок втрат механічної енергії, які зумовлюють зменшення зусилля на величину ΔP_м

.

(1.3)

Механічні втрати в гідроциліндрі складаються з втрат при відносному ковзанню деталей (пари поршень–циліндр, ущільнення штока).

Механічні втрати в гідроциліндрах характеризуються механічним ККД η_ц.м.

Механічний ККД гідроциліндра – це відношення дійсного зусилля до теоретичного. Механічний ККД гідроциліндра визначається за формулою

.

(1.4)

Дійсне зусилля визначається по формулі

.

(1.5)

Теоретична швидкість руху v_т штока гідроциліндра визначається за формулою

(1.6)

де – витрати рідини в порожнині гідроциліндра.

Дійсна швидкість руху v_д штока завжди буде менша за теоретичну за рахунок непродуктивних об’ємних втрат рідини ΣΔQ_об через ущільнення, які зумовлюють зменшення швидкості на величину

Непродуктивні об’ємні втрати рідини в гідроциліндрах враховуються об’ємним ККД η_об та відносними об’ємними втратами ε_об.

Об’ємний ККД гідроциліндра – це відношення дійсної швидкості до теоретичної. Об’ємний ККД гідроциліндра визначається за формулою

.

(1.7)

Відносні об’ємні втрати – це відношення непродуктивних об’ємних витрат рідини до теоретично необхідних

.

(1.8)

Об’ємний ККД та відносні об’ємні втрати зв’язані між собою залежністю

.

(1.9)

Дійсна швидкість руху штока гідроциліндра визначається за формулами

,

(1.10)

з урахуванням об’ємного ККД гідроциліндра, або

,

(1.11)

з урахуванням відносних об’ємних втрат.

З формул (1.5, 1.10, 1.11) видно, що характеристики гідроциліндра при висуванні та втягуванні штока несиметричні. При висуванні штока гідроциліндр розвиває більше зусилля, ніж при втягуванні при одному й тому ж перепаді тисків , але рухається з меншою швидкістю при одних і тих же витратах рідини Q_д в робочій порожнині.

Д ля гідроциліндрів з двостороннім штоком (рис. 1.2) , тому його характеристики симетричні. Швидкість руху штока гідроциліндра визначається за формулами (1.10, 1.11), а формула (1.5) для визначення зусилля спрощується

,

(1.12)