Определение расхода жидкости в гидроцилиндре

 

Расчетный расход жидкости, подаваемой в поршневую полость гидроцилиндра с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

 

Q = (V∙S₁)/ ;

где S₁ =8655 мм²=0.008655 м²;

_.- объемный КПД гидроцилиндра, значение которого при использовании манжетных уплотнений =0,99;

V – скорость движения штока гидроцилиндра

Принимаем V=0.25 м/с.

 

Q = (0,25 ∙ 0.008655)/0,99=0,0021856м³/с=0,1311 м³/мин.;

 

Расчетный расход гидролинии слива (подача жидкости в штоковую полость гидроцилиндра) с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Q_сл=[V(S₁ – S₂)]/ ;

 

Q_сл=[0,25(0,008655 – 0,001963)]/ 0,99= 0.0017 м³/с= 0,102 м³/мин;

 

Расчет гидроцилиндра отсекателя

 

Расчет гидроцилиндра

 

Внутренний диаметр D₁ гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

 

D₁ = ,

где F =1078 H - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 0.4 МПа - давление в системе;

 

D₁= = 58.6 мм;

 

Найденное значение D₁ округляется до ближайшего нормального:

D₁ =65 мм;

 

Диаметр штока D₂ выбирается из соотношения:

 

D₂ / D₁ =0,4….0,5;

D₂= (0,4…..0,5) ∙ D₁

D₂ = 0,45 ∙ 65 =29,6 мм;

 

Найденное значение D₂ округляется до ближайшего нормального:

D₂ =32 мм;

 

В качестве уплотнений поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы, резинотканевые шевронные манжеты.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 0.4 МПа количество манжет n принимается равным:

 

На поршень: D₁=65 мм.;

для 55<D≤280 мм;

n₁=4 шт.

 

На шток: D₂ =32 мм; для 55 ≤ D₂;

n₂ =3 шт.;

 

Среднею высоту h одной манжеты можно принять равной 6 мм, в уплотнении с четырьмя манжетами:

h₁=6 мм

 

И h= 4 мм – в уплотнениях с тремя манжетами:

h₂=4 мм.

 

Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =Т ∙ D ∙ h ∙n ∙ ,

где D - уплотняемый диаметр, мм;

h – высота манжеты, мм.;

n - число манжет;

- напряжение силы трения (удельное трение);

≈0,2МПа;

 

Сила трения Т₁ в уплотнении поршня:

Т₁ = ∙ D₁∙h₁∙n₁∙ = 3,14 ∙ 65 ∙ 6 ∙ 4 ∙ 0,2 = 980 H;

 

Сила трения Т₂ в уплотнений штока:

Т₂ = ∙ D₂∙h₂∙ n₂∙ = 3,14 ∙ 32 ∙ 4 ∙ 3 ∙ 0,2 = 241 H;

 

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р₁ – в поршневой и р₂ – в штоковой) с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению:

 

р₁∙S₁- р₂ (S₁-S₂)-F-T₁-T₂ =0;

где р₁- давление в поршневой полости гидроцилиндра;

р₂ = 0,2 МПа, - давление в штоковой полости гидроцилиндра (р₂= потеря давления в линии слива и ≈ 0,2 МПа;

S₁ и S₂ – рабочие площади соответственно поршня и штока;

 

Определим S₁:

S₁ = = = 3318 мм²;

 

Определим S₂:

S₂ = = = 804 мм²;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р₁ определяется по формуле:

р₁ = ;

 

р₁ = =0,83 МПа;

 

Толщина стенки гильзы определяется по величине давления р₁ и допускаемому напряжению[ _р]:

= + а₁, мм;

где а₁ – допуск на обработку;

а₁ =0,8мм.;

- допускаемое напряжение растяжения;

Для стального литья ≈ (80 -100) МПа;

=90 МПа;

 

= + 0,8 =0,29мм;

 

=1 мм.;

 

Выбор способа крепления гидроцилиндра и определение минимального диаметра штока из условий прочности при расчете на устойчивость.

Рис. 2.3 К расчету гидроцилиндра.

 

Зная расчетное усилие F = 1078 H, определяем критическое усилие F_кр.по формуле:

F= F _кр /m;

где m = 2-3- коэффициент запаса прочности;

m=2;

 

F _кр= F ∙ m= 1078 ∙ 2=2156 H;

 

Зная критическую силу можно определить момент инерции i:

 

F _кр = ;

где i_ш – момент инерции штока,мм⁴;

Е= 2,1•10⁵ МПа - модуль упругости;

ℓ_пр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим ℓ_пр:

ℓ_пр= ℓ₁+2 ∙ ℓ_хода+ℓ₂;

где

ℓ₁ = 200мм – конструкционные размеры;

ℓ_хода =400 мм – длина рабочего хода;

ℓ₂ =200мм – конструкционные размеры;

 

ℓ_пр=200 + 2 ∙ 400 + 200=1200 мм;

 

Из формулы выразим i штока:

i_ш = = = 1497 мм⁴;

Для определения i штока используют и такую формулу:

i штока=

 

тогда

D_2min = = =13,2 мм;

 

То есть минимальный диаметр штока D_2min = 13,2 мм;

Так как принятый ранее D₂ = 32 мм > D_2min, то D₂ = 32 мм, удовлетворяет условию прочности.

 

 

Определение расхода жидкости в гидроцилиндре

 

Расчетный расход жидкости, подаваемой в поршневую полость гидроцилиндра с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

 

Q = (V ∙ S₁)/ ;

где S₁ =3318 мм²=0,003318 м²;

_.- объемный КПД гидроцилиндра, значение которого при использовании манжетных уплотнений =0,99;

V – скорость движения штока гидроцилиндра

Принимаем V=0,25 м/с.

 

Q = (0,25 ∙ 0,003318)/0,99=0,00084 м³/с=0,051 м³/мин.;

 

Расчетный расход гидролинии слива (подача жидкости в штоковую полость гидроцилиндра) с учетом утечек жидкости в гидроцилиндре:

Q_сл=[V ∙ (S₁ – S₂)]/ ;

S₂=804 мм²;

 

Q_сл=[0,25(0,003318 – 0,000804)]/ 0,99= 0.00063 м³/с= 0,038 м³/мин;