2.Расчет гидравлического привода

2.1.Определение основных параметров и выбор силовых цилиндров

Для определения геометрических размеров гидроцилиндра необходимо знать или определить развиваемое им максимальное усилие. Это усилие слагается к максимальной полезной нагрузки Р, передаваемой рабочему органу машины (аппарата или автомата), сил трения , возникающих в гидроцилиндре при движении поршня, и инерционных сил поршня и движущейся жидкости, т.е

= + =

Однако в большинстве случаев давление в гидроцилиндре назначается в

зависимости от максимальной величины требуемого полезного усилия Р и может

быть принято ориентировочно:

при Р = 0-5 кН давление ≤ 1 МПа

Следует иметь в виду, что с увеличением давления снижается масса и стоимость гидропривода, возрастает его КПД. Но при увеличении давления повышаются требования к точности изготовления элементов гидропривода, к культуре эксплуатации и ремонту, к чистоте и качеству рабочей жидкости, поэтому при относительно малом рабочем усилии не следует принимать высоких давлений.

По принятому давлению в гидроцилиндре и заданному максимальному полезному усилию на штоке определяется внутренний диаметр гидроцилиндра с односторонним штоком.

P = ∙F

где Р - заданное максимальное полезное усилие на штоке; - принятое

давление в гидроцилиндре ; площадь цилиндра; D - диаметр цилиндра.

По ГОСТ 12447-80 принимаем D=0.08м

Полученное значение диаметра округляется до ближайшего стандартного ( ГОСТ 12447-80).

С учетом выбранного стандартного диаметра уточняется давление в цилиндре.

Для обеспечения одинаковой скорости “рабочего” и “холостого” хода необходимо, чтобы соотношение между диаметрами штока и поршня было = ,

Получим :

d = 0.08 / = 0.05 м

Определенный диаметр штока округляется до ближайшего стандартного по ГОСТ 12447 – 80 и получается d= 50 мм

По давлению в гидроцилиндре, диаметру и ходу поршня по справочной литературе производится

подбор гидроцилиндра. На рисунке 2 представлен эскиз гидроцилиндра с односторонним штоком:

Рис. 2. Конструкция гидроцилиндра с односторонним штоком.

Он состоит из следующих основных деталей: гильзы 6, крышек 1 и 9, поршня 4, штока 10, разрезной гайки 2, тормозных втулок 3 и 5, фланцев 7, полуколец 8, втулки 11, передней опоры 12, крышки 14, дросселей 15, обратных клапанов 16 и винтов 17. Уплотнение поршня по диаметру D обеспечивается с помощью поршневых колец, а уплотнение штока по диаметру d – с помощью шевронных уплотнений 13, натяг которых регулируется путём изменения толщины пакета прокладок между крышками 14 и 9. Масло в цилиндр подводится через отверстия d1,для выпуска воздуха в крышках 1 и 9 предусмотрены отверстия, заглушаемые пробками. В исполнениях с торможением втулки 3 и 5 в конце хода

Цилиндры в основном изготавливают из стальных поковок и труб, реже из чугунного литья. Для давления до 20 МПа обычно применяют цилиндры из труб. Материал труб – серый литой чугун, допустимое максимальное напряжение 25 МПа.

Приняв материал гидроцилиндра, производят его расчет на прочность. Прочностными расчетами определяются толщина стенки цилиндра и толщина крышки. Для определения толщины стенок гидроцилиндра из серого литого чугуна применятся формула Ляме:

По ГОСТ 12447-80 выбираем δ = 12 мм

Проверяем запас прочности:

Запас прочности n должен быть не менее 3, и проверяется по формуле:

n ≥;

n=5.65.

Запас прочности достаточен.

Крышка цилиндра имеет плоскую форму. Толщина такой крышки рассчитывается по формуле:

δк = 0,433 ∙ D= 0,433 ∙ 0.08

По ГОСТ 12447-80 толщину крышки выбираем равной 3мм.

Для предотвращения утечек жидкости, находящейся под некоторым избыточным давлением, через зазор в стыке двух неподвижных или перемещающихся одна относительно другой жестких поверхностей деталей, не составляющих единого целого, следует применять уплотнения. Для уплотнения контактных поверхностей при возвратно-поступательном движении наиболее широко применяются манжеты, неметаллические (так называемые эластичные кольца) и металлические упругие кольца.

В цилиндрах, поршни которых уплотнены резиновыми или кожаным манжетами или резиновыми кольцами, утечки жидкости практически отсутствуют, поэтому объемный КПД можно принимать равным единице. При уплотнении поршня металлическими кольцами объемный КПД - следует принимать 0,98-0,99.

В нашем случае для уплотнения контактных поверхностей при возвратно-поступательном движении применяем стальные кольца.

Выбрав тип уплотнительного устройства поршня и зная объемный КПД - определяют максимальный и минимальный расходы жидкости, соответствующий максимальной и минимальной скорости выходного звена.

где F - площадь плунжера (или рабочей части плунжера); υ — скорость перемещение поршня.

При уплотнении плунжера имеют место потери усилия на трение от движущихся частей. Они характеризуются механическим КПД гидроцилиндра

где Р - необходимое полезное усилие; - сумма сил трения поршня и штока.

_{Основные параметры поршневых колец.}

D	f	i	b
0.08	0.05	3	0.05

где D – диаметр цилиндра, м; b – ширина контактной поверхности кольца, мм; ƒ – коэффициент трения колец, для резиновых ƒ .

Определив механический КПД цилиндра, производим определение общего КПД

цилиндра, равного :

_Где ≈1.0