3.3Расчет гидроцилиндра на прочность

При действии P_факт. шток цилиндра работает на растяжение или сжатие.

Шток, работающий на сжатие, необходимо проверить на устойчивость при продольном изгибе, а шток, работающий на растяжение, - на прочность по допускаемым напряжениям при растяжении.

Из опыта проектирования установлено, что отношение диаметра штока к диаметру поршня равно d/D=0,3…0,7

Рассчитаем движущее усилие на штоке:

Р_дв^’=0,785D²p₁=0,785*(0,1)²*16*10⁶=125600 Н

Толщину стенки цилиндра определим по формуле Ляше:

(3.3.1)

где D-диаметр поршня, м;

[σ] – допускаемое напряжение растяжения материала цилиндра, Па; [σ]=150 10⁶ Па.

р- номинальное рабочее давление жидкости в гидроцилиндре, МПа;

µ- коэффициент Пуассона;

м.

Толщину крышки определим по формуле:

(3.3.2)

м.

3.4 Определение гидравлических параметров гидросистемы

Расход рабочей жидкости определим по формуле

1) при холостом ходе

Q₁= FV₁/η=((πD²/4)V₁)/η_об, (3.4.1)

где F-площадь поперечного сечения поршня,м²;

V₁- скорость движения поршня при холостом ходе (0,05-0,1) м/с;

η_об- объемное КПД гидроцилиндра (0,8-0,9 %);

Принимаем м/c ,

Q₁= ((3,14(0,1)²/4)0,1)/0,9= 0,00087 м³/с

2) при рабочем ходе

Q₂= FV₂/η=((πD²/4)V₂)/η_об, (3.4.2)

где V₂- скорость поршня при рабочем ходе (0,001-0,007),м/с

Принимаем м/c

Q₂=3,14(0,1)²0,007/0,9= 0,000061 м3/c

3.5 Расчет геометрических параметров трубопроводов

Диаметры трубопроводов подводящих и сливных линий гидропривода находим из выражения:

d_н= (4Q/πV)^0,5, м (3.5.1)

где V- скорость движения жидкости, м/с

1. при холостом ходе

d₁=(4Q₁/πV₁)^0,5= (4*0,00087/3,14*1)^0,5=0,0333 м=33,3мм

Принимаем стандартное значение d₁=33,5 мм, S= 3,25 мм. Внутренний диаметр трубопровода d_в¹= d₁-2S= 33,5-2*3,25= 27 мм

2. при рабочем ходе

d₂=(4Q₂/πV₂)^0,5= (4*0,000061/3,14*1)^0,5=0,008 м = 8,8 мм

Принимаем стандартное значение d₂=13,5 мм, S= 2,2 мм. Внутренний диаметр трубопровода d_в²= d₂-2S= 13,5-2*2,2= 9,1 мм

Уточняем скорость жидкости на данном участке:

(3.5.2)

1. на холостом ходе

V₁=(4*0,00087)/3,14*(0,027)²= 1,52 м/с

2. на рабочем ходе

V₂=(4*0,000061)/3,14(0,009)²=0,11 м/с

м/c.

Значение критерия Рейнольдса определим по формуле:

, (3.5.3)

где ν- кинематическая вязкость масла, м²/c

Для масла ИПП-18 ТУ 80-101413-78 ν=20*10^-6 м²/c; ρ= 920 кг/м³

Так как Re<2320, то режим движения жидкости ламинарный, следовательно коэффициент гидравлического трения определяется по ф-ле :

(3.5.4)

Определим потерю давления, равную сумме местных и по длине:

∑∆Р = ∑∆Р_т+∑∆Р_м (3.5.5)

Потери давления по длине :

где λ- коэффициент гидравлического трения;

V- скорость рабочей жидкости, м/с;

ρ- плотность масла (ρ= 920) кг/м²;

d_тр- внутренний диаметр трубопровода, м;

l- длина трубопровода (принимаем конструктивно l=3), м;

На напорной линии ∆Р=( 0,18*3*920*(0,753)²)/0,0091*2=15477,5 Па

На холостом ходе ∆Р= =( 0,03*3*920*(1,52)²)/0,027*2=3542,6 Па

Потери давления на местных сопротивлениях определим по формуле:

, (3.5.6)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

Принимаем потери давления в фильтре∆Р_ф=80 МПа; в клапане ∆Р_клап=0,25 МПа.

Определим потери давления на напорной линии:

∆Р₁= ∆Р_м1+∆Р_м2+∆Р_м3,

где ∆Р_м1,∆Р_м2,∆Р_м3-потери давления соответственно на 1^й,2^й,3^й линиях

Определим потери давления на холостом ходе:

∆Р₂= ∆Р_м1+∆Р_м2+∆Р_м3+∆Р_м4+∆Р_м5,

где ∆Р_м4,∆Р_м5- потери давления на 4^й и 5^й линиях;

∆Р₂= 250558,8+( (0,5+8*2)920*1,52²/2*9,81)= 252346,4 Па

Найдем сумму потерь давлений на прямом ходе:

∑∆Р₁=15477,5+250558,8=266036,3 Па

Найдем сумму потерь давлений на холостом ходе:

∑∆Р₂=3542,6+252346,4=255889 Па

Потери в гидроцилиндре составляют:

∆Р=∑∆Р₁+∑∆Р₂=521925,3 Па

Проверим условия выполнения 0,05Р_рж>∆P, 800000>521925,3