Расчет основных параметров гидроцилиндра

Основными параметрами поршневого силового гидроцилиндра с односторонним штоком являются:

S – площадь поршня в рабочей полости гидроцилиндра, м2;

S₁ – площадь поршня в штоковой полости гидроцилиндра, м2;

D – диаметр поршня, м;

d – диаметр штока, м;

F, F₁ – усилия, развиваемые при прямом и обратном ходах поршня, Н;

V, V₁ – скорости прямого и обратного ходов поршня, м/с.

Исходные данные для расчета

Вариант №24

F (H)  = 1.95*10⁵

p(Па) = 9,3*10⁶

L(м) = 18

(м²/с) = 1,8*10^-4

Примем допущение, что давление в сливной линии, как при рабочем, так и при обратном ходе поршня, составляет 2% от давления рабочей жидкости в напорной линии. Тогда эффективное давление, действующее на поршень и обеспечивающее заданное усилие рабочего хода, составляет:

p₁=0.98*p

где p₁ – эффективное давление действующие на поршень, Па;

p - рабочее давление жидкости в напорной линии, Па;  

Получаем:

p₁ = 0,98*9,3*10⁶=9,11*10⁶

Величину диаметра поршня рассчитываем по формуле:

Где F- усилие, развиваемое при прямом ходе поршня, Н;

– коэффициент, учитывающий потери на трение пары поршень-

цилиндр (в расчете принимаем = 0,9)

 

Получаем:

По ГОСТ 6540-68 принимаем ближайшее значение D=180мм

Уточняем развиваемое усилие рабочего хода по следующей формуле

Подставляем значения и получаем:

Для следующих расчетов используем:

- Скорость штока при прямом ходе ;

- Скорость штока при прямом ходе

Находим величину штока по формуле:

Подставляем значения и получаем:

Найдем площадь поршня в рабочей полости гидроцилиндра:

Подставляем значения и получаем:

Найдем площадь поршня в штоковой полости:

Подставляем значения и получаем:

При обратном ходе поршня, когда поршневая полость гидроцилиндра соединяется со сливной магистралью, а штоковоя – с напорной, усилие штока составляет:

Подставляем значения и получаем:

Эффективная мощность, развиваемая гидроцилиндром при рабочем ходе, составляет:

 

Расчет гидросети

Для рассматриваемого гидропривода поступательного действия при рабочем ходе объемные расходы жидкости через патрубки поршневой и штыковой полости гидроцилиндра соответственно равны:

где – объемный КПД гидроцилиндра.

При обратном ходе поршня эти расходы составляют:

Мощность, потребляемая гидроцилиндром при рабочем ходе, находим по формуле:

Для правильного подбора насоса необходимо определить потери давления в гидросети, обусловленные имеющимися гидравлическими сопротивлениями.

Режим течения жидкости по трубопроводу, а, следовательно, и величина потерь на трение зависят от диаметра.

Рассчитываем внутренний диаметр трубопровода, считая его постоянным по всей длине гидросети. Для этого воспользуемся формулой:

Где  – скорость движения рабочей жидкости по трубопроводу, принимаем равной.

Для внутренних диаметров трубопровода  (мм) установлен следующий ряд: 8; 11; 15; 20; 27; 36; 44; 52..

Определим уточненное значение скорости рабочей жидкости по формуле:

Различают два режима течения реальной жидкости: ламинарный, когда частицы жидкости движутся параллельно стенкам трубопровода, и турбулентный, когда движение частиц приобретает неупорядоченный характер.

Режим течения однозначно определяется величиной безразмерного числа Рейнольдса Re. Для каналов круглого сечения его значение подсчитывается по уравнению:

Таким образом, Re<Re_кр (315<2320) – течение ламинарное

Потери давления (Па) на цилиндрическом прямом отрезке трубопровода, обусловленный сопротивлением трения жидкости, вычислим по следующей формуле:

где L – общая длина трубопроводов гидросети, м;

– плотность рабочей жидкости, кг/м 3 (в работе принимается равной 850 кг/м³);

Подставляем значения и получаем:

Потери давления в гидросети обусловлены также  и различными местными сопротивлениями при течении жидкости через элементы гидроаппаратуры и арматуру.

Потери давления в местных сопротивлениях выражаются в долях скоростного давления и для всей гидросети подсчитываются по формуле:

где  – коэффициент сопротивления для ряда последовательно расположенных местных сопротивлений.

Его величина равна сумме соответствующих коэффициентов последовательно расположенных местных сопротивлений

При расчетах гидросистем пользуются опытными данными по коэффициентам , определяемым путем стендовых проливок конкретных гидроагрегатов и элементов арматуры. Такие данные для наиболее характерных местных сопротивлений представлены в табл. 1.

Общие потери давления в гидросистеме складываются из потерь, обусловленных сопротивлением трения жидкости, и потерь давления в местных сопротивлениях: