4 Статический расчёт гидропривода

4.1 Общие сведения

Так как скорость рабочего хода более 60 мм/мин, то вначале выбирают рабочее давление (дано по вариантам) и исходя из него определяют диаметр нагрузки на штоке гидроцилиндра.

При толкающем штоке жидкость под давлением подводится в поршневую полость и вытесняется из штоковой полости.

Р – движущая сила, Н

Р_Σс – сила суммарного сопротивления, Н

Р_р – рабочее давление, мПа

Р_с – противодаление, мПа

Q_п – расход в линии подвода, л/мин

Q_с – расход в линии слива, л/мин

D,d – диаметр цилиндра и штока, мм

S – полный ход поршня, мм

Рабочее давление – это давление в цилиндре при рабочем ходе и расчётной нагрузке на штоке.

2. Расчёт диаметра поршня для цилиндра с толкающим штоком

, (11)

где Р – расчётное усилие на штоке, Н; Р_р, Р_с – давление в цилиндре в полостях соответственно подвода и слива, мПа; К_т – коэффициент, учитывающий потери на трение, К_т=0,9-0,95; Р_с – противодавление, МПа, Р_с=0,5-1 МПа; α – отношение диаметра штока (d) к диаметру поршня (D) (поршень в пределах α=0,3-0,4).

Далее определяем диаметр штока:

(12)

Рассчитанные диаметры штока и поршня округляют до значений, рекомендуемых ГОСТ 124447-80:

20, 25, (28), 32, (36), 40, (45), 50, (55), 63, (70), 80, (90), 100, (140), 160, (180), (200)…

4.3 Эффективные площади поршня с учётом стандартных значений диаметров

Рабочая площадь поршня F₁ в поршневой полости:

; (13)

и в штоковой полости:

, (14)

где F₁ и F₂ в см²; D,d в мм.

4.4 Рабочее давление

В связи с округлением D и d до значений стандартного ряда определяется давление в рабочей полости цилиндра, необходимое для преодоления расчётной нагрузки Р на штоке (толкающем):

. (15)

4.5 Расход жидкости, л/мин

Линия подвода:

; (16)

Линия слива:

, (17)

где υ – скорость рабочего хода, м/мин (по варианту).

4.6 Расчёт внутреннего диаметра трубопровода для линии подвода и слива

d_T=4,6 , (18)

где Q – расход в линиях подвода (слива), л/мин; d_T – диаметр трубопровода, мм; - допускаемая скорость жидкости в трубопроводе, м/с.

Линия подвода: =3-4 м/с.

Линия слива: =2м/с.

4.7 Расчёт минимально допустимой толщины стенки, мм

, (19)

где - предел прочности на растяжение материала трубопровода, МПа (для стальных =400-600 МПа, для латунных =150-250 МПа); К_Б – коэффициент безопасности, К_т=4-8; Р_р – давление, МПа.

4.7 Режим течения жидкости в трубопроводе при рабочем ходе

R_e=21200 , (20)

где Q – расход, л/мин; γ – кинематическая вязкость, сСт (1сСт=1 мм²/с).

Для индустриального масла γ=20сСт.

Если R_e=2100-2300 (для круглых и гладких труб), то ламинарный режим течения переходит в турбулентный.

4.8 Потери давления

Ламинарный режим:

; (21)

Турбулентный режим:

, (22)

где – потери давления по длине трубопровода, МПа; L – длина трубопровода, м.

Суммарные местные потери:

, (23)

где – потери на гидрозамке, МПа (0,25-0,3 МПа); – потери на дросселе и регуляторе потока, МПа (0,20-0,25 МПа); – потери на гидрораспределителе, МПа ( 0,25-0,3 МПа).

Суммарные потери на линиях подвода (слива):

(24)

Давление настройки клапана давления насоса

(25)