Пример № 3

Рассчитать поршневой гидроцилиндр с поршневой рабочей полостью по следующим данным:

‑ расчётная рабочая (номинальная) нагрузка Р_{и ном.}, кН – 80;

‑ максимальная нагрузка на штоке Р_{и max.}, кН – 100;

‑ максимальный рабочий ход поршня l, мм – 200;

‑ номинальная скорость нагрузки u_{и ном.}, м/мин – 10;

‑ пределы регулирования по скорости в долях от номинальной – 0,2…1,5.

Решение

1.Из таблицы рекомендуемых параметров гидроцилиндров выбираем:

‑ рабочее давление гидроцилиндра р_гц= 16 МПа;

‑ гидромеханический КПД гидроцилиндра η_{гц гм} = 0,93;

‑ соотношение между диаметрами штока и поршня к=d/D = 0,5.

2.Определяем расчётный диаметр поршня (14):

D^(рас.) ≥ =

== 0,082 м = 82 мм .

Из нормального ряда чисел выбираем диаметр поршня D = 90 мм. Тогда площадь поршневой полости S = S_п = πD²/4 = 3,14*(90*10^-3)²/4 = 6,36*10^-3 м².

3.Вычисляем диаметр штока d = D*к = 90*0,5 = 45 мм, что соответствует нормальному ряду чисел. Площадь штоковой полости в этом случае составит:

4.Уточняем номинальное р_{гц ном.} и максимальное р_{гц max.} давления в поршневой полости гидроцилиндра при ненагруженной штоковой полости:

5.Вычисляем необходимые расходы рабочей жидкости:

6.Определяем минимальную толщину стенки и днища гидроцилиндра:

= >

> 20 мм.

7.Ориентировочная длина собранного гидроцилиндра составит

L_гц = l + (2…3)D =мм.

8.Определяем минимально допустимые значения диаметров подводящих отверстий:

=0,0092м=9,2 мм.

5.2 Выбор насоса

Выбор насоса производится по вычисленным в П 5.1 р₂иQ₂ГД с учётом количества ГД, вида их совместной работы и с ориентировочным учётом потерь давления pи утечекв напорной магистрали. Давление р₁и расходQ₁насоса определяются зависимостями:

; (22)

При этом,необходимо анализировать принятую принципиальную схему ГП, обращая внимание на способ регулирования и соединение всех ГД между собой.

Так, при регулировании насосом и параллельным дросселем потери давления pмогут быть приняты до 5% от расчётного давления, а при последовательном дросселировании - 10%…30%. Утечки∆Q_утпри дроссельном регулировании ориентировочно принимаются до 10%…15% расчётного (номинального) расхода, а при объёмном регулировании – около 5%.

При параллельнойодновременной работе ГД суммируются их расходы (например, схемы на рис.2, 3, 5 и 6), а припоследовательномсоединении ГД суммируются давления (например, схема на рис.7). Если ГД работают поочередно, то параметры выбираемого насоса должны обеспечивать максимальные значения давления и расхода любого из ГД.

При отсутствии насоса необходимой производительности могут быть приняты два или несколько параллельно соединённых насоса, которые обеспечивавают необходимый расход рабочей жидкости. При параллельной работе двух насосов, как известно, суммируются их расходы

(23)

и утечки = , (24)

Давления на выходе насосов при их совместной работе одинаковы, т.е.:

.

Здесь р₁⁽¹⁾,Q₁⁽¹⁾и р₁⁽²⁾,Q₁⁽²⁾– соответственно давления и расходы на выходе первого и второго насосов, к_{ут нс}, к_{ут н}⁽¹⁾и к_{ут н}⁽²⁾–коэффициенты утечек соответственно суммарный и каждого насоса.

В случае объёмного регулирования регулируемыми могут быть как один, так и все работающие параллельно насосы. Для упрощения целесообразно ориентироваться на управление одним насосом. При этом, нерегулируемый насос выбирается по расчётному давлению и по минимально-допустимому расходу Q_{2 min}, а регулируемый – по расчётному давлению и расходу Q_{1 рас}:

(24)

Для выбранных насосов приводится их полная техническая (паспортная) характеристика с расчётом недостающих в справочнике величин ( к_{ут н}, η_{н гм}и др.):

; (26)

где Q₁и р₁- номинальные подача и давление на выходе насоса; η_н, η_{н об}- полный и объёмный КПД насоса для номинального режима.