Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.

 

25. Рассчитываем скорость потока жидкости в трубопроводе   напорной магистрали

 

V _т = Q ₂ / S _т = Q ₂ /(0,785 d _т ² ) = 15700/(0,785 ´ 2²) = 5 000 мм/с = 5,0 м/с.

где d _т = 2 мм – внутренний диаметр трубопровода.

 

26. Рассчитываем безразмерное число Рейнольдса и определяем характер течения жидкости в напорной магистрали

 

Re = d _т V _т / n = 2 ´ 5 000/6 = 1 666,7.

(мм ´ мм/с) / (мм²/с)

 

где n = 6,0 мм²/с – кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Если число Рейнольдса меньше 2 200, то движение потока рабочей жидкости ламинарное.

 

27. Определяем полный объем цилиндра гидродвигателя при максимальном ходе поршня, равном 100 мм,

q _{3 max} =S₃ h_max =7850 ´ 100=785 000 мм ³ =785 см ³ = 0,785 дм ³ = 0,785 л.

28. Рассчитываем объем масляного бака

 

Q _б = 1,5( q _{3 max} + q _т ) = 1,5 ´ 0,785 » 1,2 л.

где q _т – вместимость трубопроводов, шлангов, насоса и вспомогательных устройств гидросистемы. При малой величине объемов перечисленных устройств условно примем q _т » 0.

Вместимость масляного бака должна превышать полную вместимость гидросистемы не менее чем в полтора раза для компенсации утечек РЖ и сохранения в баке определенного уровня жидкости над отверстиями подводящих и отводящих трубопроводов, исключения возможности вспенивания масла и смешения его с воздухом.

 

Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД

 

Мощность при передаче энергии в системе снижается.

 

1. Определяем полный (общий) КПД технической системы

 

h _п = h _общ = h _м h _о h _г = 0,90 ´ 0,95 ´ 0,95 = 0,812.

где h _м = 0,90 – механический КПД системы; h _о = 0,95 – объёмный КПД системы; h _г = 0,95 – гидравлический КПД системы.

2. Определяем реальную силу, действующую на плунжер гидронасоса,

F _2р = F ₂ h _м = 1 000 ´ 0,9 = 900 H .

3. Рассчитываем реальное давление рабочей жидкости под плунжером гидронасоса

р _2р = F _2р / S ₂ = 900/78,5 = 11,465 МПа.

4. Рассчитываем реальную мощность создаваемую плунжером гидронасоса

 

N _2р = F _2р V ₂ = 900 ´ 0,2 = 180 Вт;

N _2р = Р_2р Q ₂ = 11,465 ´ 15,7 = 180 Вт.

5. Проверим результаты расчетов по механическому КПД

 

h _м = N _2р / N₁ = 180/200 = 0,9.

Полученный результат соответствует заданным условиям.

 

6. Определяем реальное давление рабочей жидкости на поршень гидродвигателя

Р _3р = Р_2р h _г = 11,465 ´ 0,95 = 10,892 МПа.

7. Проверим полученный результат по произведению механического и гидравлического КПД

 

h _м h _г = 0,9 ´ 0,95 = 0,855;

Р _3р / Р = 10,892/12,74 = 0,855.

Результат правильный.

 

8. Определяем реальную силу, действующую на поршень гидродвигателя с учетом потери давления жидкости

 

F _3р = F _2р h _г U _г = 900 ´ 0,95 ´ 100 = 85 500 H = 85,5 кН;

F _3р = Р_3р S ₃ = 10,89 ´ 7850 = 85 486,5Н = 85,5 кН.

(МПа ´ мм² = Па ´ м² = Н/м² ´ м² = Н)

 

9. Определяем реальную скорость поршня гидродвигателя с учетом утечек жидкости

 

V _3р = ( V ₂ h _о )/ U _г = (0,2 ´ 0,95)/100 = 0,0019 м/с.

10. Определяем реальную подачу рабочей жидкости гидродвигателя с учетом её утечек

Q _3р = Q ₃ h _о = 15,7 ´ 0,95 = 14,915 см³/с.

 

11. Рассчитываем реальную мощность создаваемую поршнем гидродвигателя

 

N _3р = F _3р V _3р = 85500 ´ 0,0019 = 162,45 Вт;

N _3р = Р_3р Q _3р = 10,892 ´ 14,915 = 162,45 Вт.

 

12. Проверим результаты расчетов по полному КПД

 

h _п = N _3р / N ₃ = 162,45/200 = 0,812.

Полученный результат соответствует ранее рассчитанному значению.

13. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя при реальном давлении жидкости

 

t _3р = (Р_3р d ₃ )/(2[ s ]) = 10,892 ´ 100 / (2 ´ 157) = 3,56 мм » 3,6 мм.

где [ s ] - допускаемое напряжение материала стенки цилиндра гидродвигателя, МПа; [ s ] = s_т / n _з ; для цилиндра из стали 30 – s _т = 294 МПа; из стали 35 - s _т = 314 МПа, из стали 40 - s _т = 333 МПа; из стали 45 - s _т = 353 МПа; из стали 20Х - s _т = 637 МПа; 30Х - s _т = 686 МПа; 40Х - s _т = 785 МПа; 18ХГТ - s _т = 883 МПа. Коэффициент запаса прочности принимают n _з = 2. Для цилиндра из стали 35 - [ s ] = s _т / n _з = 314/2 = 157 МПа.

14. Выполним проверочный расчет прочности гидроцилиндра

 

s _3р = ( D ₃ ² + d ₃ ² )Р_3р /( D ₃ ² - d ₃ ² ) = (107,2²+100²)10,892/(107,2²-100²) =

= 156,9 МПа £ [ s ] = 157 МПа.

где D ₃ = d ₃ + 2 t = 100 +2 ´ 4 = 107,2 мм – наружный диаметр гидроцилиндра. 

 

Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.

15. Рассчитаем толщину стенки гидроцилиндра при максимальном давлении 32 МПа

 

t ₃₂ = (Р_мах d ₃ )/(2[ s ]) = 32 ´ 100/(2 ´ 157) = 11,9 мм.

Для уменьшения габаритных размеров применим более прочный материал – сталь 18ХГТ

t ¢ ₃₂ = (Р_мах d ₃ )/(2[ s ]) = 32 ´ 100/(2 ´ 441,5) = 3,62 мм » 3,8 мм.

16. Выполним проверочный расчет прочности гидроцилиндра при       заданных условиях

 

s ¢ ₃₂ = ( D ₃ ² + d ₃ ² )Р_мах/( D ₃ ² - d ₃ ² ) == (107,6²+100²)32,0/(107,6²-100²) =

= 437,64 МПа £ [ s ] = s _т / n _з = 883/2 = 441,5 МПа.

Условие обеспечения прочности гидроцилиндра выполнено.

В случае невыполнения условия надо увеличить толщину стенки цилиндра.

 

Расчет и построение графика зависимости силы поршня

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: