Определяем среднюю рабочую скорость поршня в гидроцилиндре при движении в сторону штоковой полости

6. Определяем среднюю рабочую скорость поршня в гидроцилиндре при движении в сторону штоковой полости

где T – время двойного хода поршня при рабочем и обратном ходе,

включая паузу;

∆t=0,1с – длительность срабатывания распределителя.

 м/с м/с

Расчетная скорость поршня при рабочем ходе с учетом запаздывания вследствие утечек между поршнем и цилиндрической поверхностью гидроцилиндра равна

где k_v=1,1–1,2 – коэффициент, учитывающий утечки в гидроцилиндре.

м/с; м/с

7. Необходимая подача насоса в гидроцилиндр

где n_ц-число гидроцилиндров, в которые насос одновременно подает масло;

η_обн-объемный КПД насоса, средние его значения принимаем в соответствии с рабочим давлением и типом насоса;

η_ц= объемный КПД гидроцилиндра, η_ц=0,99–1,0 при резиновых манжетах на поршне;

η_зол= 0,96–0,98 – объемный КПД золотника.

 м³/с,

м³/с

 м³/с=132 л/мин

По величине Q_н и p выбираем по технической характеристике шестеренный насос типа НШ‑140 с Q=154 л/мин и р_ном=10 МПа.

8. Определяем расход гидроцилиндров во время рабочего хода:

 м³/с

Выбираем реверсивный золотник типа Г74–24 с Q=70 л/мин и р=20 МПа, обратный клапан 2БГ52–14 с Q=5–70 л/мин и р=5–20 МПа и фильтр ФП‑7 с тонкостью фильтрации 25 Q=100 л/мин, р=20 МПа,

9. Определяем диаметр всасывающего трубопровода к насосу, м:

,

где V_вс – средняя скорость масла во всасывающем трубопроводе, V_вс=0,8–1,2 м/с в трубопроводах диаметром до 25 мм и 1.2–1.5 м/с при диаметрах свыше 25 мм.

Q_н-количество жидкости,

 м

Диаметр нагнетательного трубопровода, м, принимая V_наг=3 м/с:

м

Подсчитываем толщину стенки трубы:

,

где [σ] – допускаемое напряжение в материале труб, [σ] =(0,3–0,5)σ_в, σ_в – предел прочности труб на разрыв: сталь 20–40 кН/см²;

Определим толщину стенки всасывающей трубы, м:

м

В соответствии со стандартными диаметрами труб по ГОСТ 8732–58 d_вс=50 мм, d_наг=24 мм, определяем истинные средние скорости течения рабочей жидкости в них по формуле, м/с:

 м/с

 м/с

На основании схемы разводки трубопроводов производим подсчет

потерь напора на прямых участках и местных сопротивлениях, раздельно для всасывающей, нагнетательной и сливной магистралей. Для чего предварительно устанавливаем число Рейнольдса для каждой из них, которое характеризует режим движения жидкости. Число Рейнольдса на линиях подвода и слива рабочей жидкости определяем по формуле:

где V_i – средняя скорость соответственно в линии подвода или слива;

d_i – внутренний диаметр труб подвода или слива.

Определим число Рейнольдса для подводящего трубопровода:

Определим число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода:

Режима течения жидкости ламинарный Re <2300, коэффициент сопротивления λ подсчитывается для круглых труб по формуле .

Считаем потерю давления на трение по длине нагнетательной, всасывающей и линии слива магистрали:

,

где λ_i – коэффициент сопротивления на линии подвода и слива;

p‑плотность рабочей жидкости;

l_i – длина трубопровода на подводе и сливе одинакового диаметра d_i.

 кПа

Расчитываем суммарные потери в нагнетательном трубопроводе:

 кПА

Во всасывающем трубопроводе:

 кПа

кПа

Считаем слив жидкости:

 кПа

 кПа

Рабочее давление для выбора напорного золотника и насоса:

МПа

Необходимая проверка всасывающей магистрали гидронасоса на неразрывность потока:

,

где H_вс-геометрическая высота всасывания;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопративлений на линии всасывания насоса;

V_вс – скорость движения рабочей жидкости во всасывающей магистрали.

Условие соблюдается, диаметр всасывающего трубопровода определен правильно.

Усилие, создаваемое гидроцилиндром при рабочем ходе, равно

,

 кН

где p – рабочее давление в жидкости;

F – площадь поршня при рабочем ходе ;

R_шт – сопротивление уплотнения штока;

R_п – сопротивление уплотнения поршня;

R_с – сопротивление от вытекания масла из штоковый полости гидроцилиндра.

Определяем усилие трения R_шт

,

где μ=0,10–0,13 – коэффициент трения манжет о рабочую поверхность штока;

b – высота активной части манжеты.

кН

Усилие трения R_п для манжетных уплотнений поршня:

Н

Расчет сопротивления R_с – от вытекания масла со стороны штоковой полости.

,

Н,

где p_с – давление в штоковой полости.

Сопоставляем усилие P_ф развиваемое в гидроцилиндре, с требуемым по условиям работы механизма P_р и находим коэффициент k_зу

.

;

Определяем толщину стенок силового гидроцилиндра

,

где p_проб – пробное давление, с которым осуществляется гидравлическое испытание цилиндра;

σ_т – предел текучести материала: для стали 35 σ_т=300МПа,

ψ – коэффициент прочности для цельнотянутой трубы, ψ=1;

n – коэффициент запаса прочности при давлениях до 30МПа, n≥3;

с – прибавка к толщине стенки на коррозию наружной поверхности цилиндра; с=2–3 мм.

 мм;

Толщина плоского донышка гидроцилиндра

 мм;

где σ_р – допускаемое напряжение для материала донышка гидроцилиндра.

Под рабочим давлением p_p понимают наибольшее давление в гидросистеме

в условиях эксплуатации, т.е. при наличии толчков и гидравлических ударов. Условное давление p_у соответствует отсутствию гидравлических ударов в гидросистеме и на него настраивают предохранительные клапаны. Пробное давление p_проб соответствует условиям проверки корпусов элементов гидросистемы на прочность.

Напорный трубопровод подлежит проверке на гидравлический удар в случае внезапного его перекрытия, для чего определяем величину ударного давления

,

 МПа

По величине p_уд проверяется толщина стенки труб и гидроцилиндра.

Определение объемных потерь рабочей жидкости в гидросистеме

,

где ∆Q_н, ∆Q_гц, ∆Q_зол – объемные утечки рабочей жидкости в насосе, гидроцилиндре и золотнике, численное значение последних определяем по их техническим характеристикам;

n_ц – число гидроцилиндров, питаемых от насоса одновременно.

Поэтому:

,

где η_обн – объемный КПД насоса; p_н – давление создаваемое насосом.

∆Q_зол=200 см³/мин=0,2 л/мин,

 л/мин,

 м³/с=0,37 л/мин

 м³/с=0,04 л/мин

л/мин

Определение КПД гидросистемы

Объемный КПД гидропривода

;

Гидравлический КПД гидропривода

;

Механический КПД гидропривода

,

где η_мех.н – механический КПД насоса, принимается по его характеристике.

Общий КПД гидропривода

,

Устанавливаем средние скорости перемещения поршня в гидроцилиндре:

Рабочий ход

м/мин

Холостой ход

м/мин

Общее время цикла за один ход

.

Мощность, сообщенная рабочей жидкости насоса

,

 кВт

Полезная мощность гидроцилиндров

,

кВт

Общий КПД гидропривода