2.8.5. Расчет гидроцилиндра на устойчивость

Гидравлические цилиндры в процессе эксплуатации под действием рабочего давления в них и внешней нагрузки работают как сжато-изогнутые балки переменного сечения.

На практике наиболее часто встречается случай нагружения шарнирно - закрепленного гидроцилиндра продольной сжимающей силой F, направленной по оси цилиндра. При некотором значении продольной сжимающей силы F=F_кр в цилиндре может возникнуть прогиб h, который при дальнейшем незначительном увеличении нагрузки может привести к разрушению гидроцилиндра.

Допускаемая (эксплуатационная) нагрузка из условий устойчивости

, (2.45)

где K – коэффициент, учитывающий возможное повышение давления в гидросистеме K = 1,15; n_ц – запас устойчивости, принимаемый в зависимости от материала и назначения цилиндра, не менее: 1,52,0 – для стали, 24 – для алюминиевых сплавов и 45 – для чугуна.

Критическая сила может быть определена по формуле Эйлера

, (2.46)

где Е – модуль упругости материала; Е = 22 · 10⁴ МПа; l – полная длина цилиндра с выдвинутым штоком; С – коэффициент учета заделки концов цилиндра и штока (С = 2).

Момент инерции цилиндра:

,

где D_н – наружный диаметр цилиндра; D – внутренний диаметр цилиндра.

Подставив в формулу 16.16 значение вычисленной критической силы F_кр, можно определить допустимую нагрузку из условия устойчивости.

Из условия устойчивости гидроцилиндра определяется допустимое давление жидкости в цилиндре:

,

где F_ц – площадь гидроцилиндра.

Если Р_р  Р_доп, то цилиндр устойчив.

2.8.6. Выбор и расчёт параметров гидромотора

В практике применения гидромоторов в гидросистемах заданными параметрами для их выбора являются крутящий момент М_кр и скорость вращения ротора n. Выбирать следует такой гидромотор, у которого номинальное значение крутящего момента и скорости вращения является наиболее близким по величине заданным М_кр и n.

Расход жидкости, подаваемой в гидромотор, необходимый для обеспечения заданной скорости вращения вала

,

где q – рабочий объем гидромотора; _об – объемный КПД.

Давление жидкости, поступающей в гидромотор, обеспечивающее величину заданного крутящего момента вала

,

где _мех – механический КПД.

Рабочие объемы гидромоторов (паспортные данные), применяемых в гидросистемах можно определить по следующим зависимостям:

• шестерённый гидромотор

.

Здесь D_н – начальная окружность шестерен; т – модуль зубчатого зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерен, м.

• аксиально-поршневой гидромотор

.

Здесь d – диаметр поршня (цилиндра), м; – ход поршня, м; Dб –диаметр окружности расположения поршней, м; – угол наклона упорного диска к оси блока цилиндров; z – число поршней.

2.8.7. Подбор трубопроводов

Функциональная связь гидроагрегатов в системе гидропривода осуществляется с помощью трубопроводов различной конструкции. Несмотря на относительную простоту этих элементов, от их правильного выбора зависит надежность работы гидропривода. Большая часть трубопроводов и присоединительной арматуры – нормализованы.

Соединительный трубопровод гидропривода разделяют на 3 части: всасывающий и напорный трубопроводы, сливная магистраль. Всасывающим трубопроводом принято называть участок трубопровода гидропривода соединяющий насос с баком. Участок трубопровода, по которому жидкость от насоса поступает в гидравлический двигатель, называется напорным или нагнетательным; участок трубопровода, по которому жидкость отводится из рабочей полости гидродвигателя в резервуар, называется сливным.

К напорному трубопроводу относятся также все трубопроводы, находящиеся под рабочим давлением.

Основной характеристикой трубопровода является его условный проход (номинальный внутренний диаметр). Исходными параметрами для определения номинальных внутренних диаметров всасывающего, сливного и напорного трубопроводов являются: рабочее давление Р_р, расход гидродвигателя Q, скорости движения рабочей жидкости во всасывающем v_вс, в напорном v_н и сливном v_сл трубопроводах.