11.2.1 Розрахунок пневматичних та гідравлічних передач

Головними параметрами силових гідро- та пневмоциліндрів є робочий тиск і внутрішній діаметр циліндра. Внутрішній діаметр циліндра визначають, виходячи з корисного навантаження (необхідне зусилля, що діє на шток) і робочого тиску.

Внутрішні діаметри циліндрів, діаметр штока, ряд тисків і хід поршня (плунжера) впорядковані ДСТУ 6540-78 і 14063-78 [3].

Внутрішній діаметр гідро- та пневмоциліндрів односторонньої дії визначають із співвідношення

, H (11.20)

де – корисне навантаження, Н;

– тиск робочої речовини у циліндрі, Н/м²;

– площа поршня, м²;

– к.к.д. приводу, при розрахунках приймається: для пневмоциліндрів ; для гідроциліндрів ;

– опір пружини, Н.

Для штокових гідроциліндрів двосторонньої дії внутрішній діаметр визначається:

– при нагнітанні рідини у безштокову порожнину з одностороннім штоком

, Н (11.21)

– при нагнітанні рідини у штокову порожнину з одностороннім штоком

, Н (11.22)

– для будь-якої порожнини гідроциліндра з двостороннім штоком

, Н (11.23)

де – внутрішній діаметр циліндра, м;

– діаметр штока, м;

– тиск робочої речовини у циліндрі, Н/м;

– тиск речовини, що виливається з циліндра, Н/м;

.

Значення коефіцієнта наведений у таблиці 11.6.

Таблиця 11.6 – Залежність величини корисного навантаження від коефіцієнта

Р, кН	до 10	10-30	30-60	60-100	100
α	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,6	0,6-0,7	0,7

де – тиск на виході з нагнітача, Н/м.

Розрахункове значення діаметра необхідно заокруглювати до найближчого ряду діаметрів циліндрів.

Потужність на штоці гідроциліндра

, Вт (11.24)

де – механічний к.к.д. силового циліндра залежно від конструкції циліндра і ущільнення;

– швидкість переміщення штока при сталих витратах робочої речовини, м/с:

– при подачі у безштокову порожнину циліндра:

, м/с (11.25)

– при подачі у штокову порожнину:

, м/с (11.26)

де – об’ємний к.к.д. циліндра, що враховує втрати речовини при нагнітанні;

– стала подача робочої речовини, м³/с.

При визначенні основних розмірів деталей гідро- та пневмоциліндрів необхідно врахувати, що співвідношення довжини циліндра до його діаметра слід прийняти не більше 20. Верхня межа ходу поршня обмежується 10 діаметрами циліндра. Це обмеження зумовлено розрахунком силового циліндра на повздовжній згин під дією зусилля, що гідроциліндр при МПа, а також технологією виготовлення.

11.2.2 Розрахунок на міцність основних елементів гідравлічної і пневматичної передач

Товщина стінок гільз (стінок циліндра) призначається виходячи з умови роботи їх на розрив при дії внутрішнього тиску р:

, мм (11.27)

де – допустиме напруження розтягу матеріалу, Н/м²;

– внутрішній діаметр циліндра, м.

Після призначення товщини стінки гільзи перевіряють розрахунок конструкції.

Рисунок11.11– Розрахункова схема

Рисунок11.12 – Графік до задачі

Приклад. Гідроциліндр двосторонньої дії (рис. 11.11) працює на передачу зусилля 7 кН. Діаметр поршня складає 40 мм, діаметр штока 18 мм. Визначити тиск рідини в безштоковій порожнині циліндра, який створюється насосом. Тиск рідини, що зливається становить 0.05 МПа. Побудувати графік залежності тиску у безштоковій порожнині при зміні діаметру поршня від 20 до 40 мм.

Розв’язок

Для визначення тиску у безштоковій порожнині використаємо залежність

.

_{З цієї залежності визначаємо тиск:}

.

Графік залежності тиску від діаметра циліндра наведений на рисунку 11.12.