Розробка установки для випробувань виробів на міцність, страница 10

де å∆Р - сума втрат тиску на гідроапаратах під час робочого ходу поршня;

å∆Р = ∆Р +∆Р +∆Р +∆Р +∆Р +∆Р ;

å∆Р = 0,25+0,1+0,078+0,1+0,25+0,0113 = 0,70893 МПа

∆Рå = 1200+97491,6+1799,65+215700,16+708930 = 1033191,5 Па = 1,03 МПа.

Необхідний тиск насоса визначимо з виразу:

Р = Р + ∆Р ,    [8]

де Р - тиск на вході в гідродвигун;

∆Р - найбільші втрати в гідролініях

Р = 20 + 1,3 = 21,3 МПа.

5. Тепловий розрахунок гідросистеми стенду

Під час роботи гідроциліндра за рахунок механічних, гідравлічних і об'ємних втрат відбувається виділення теплової енергії, що йде на нагрівання гідробака з маслом, а також розсіюється у навколишній простір.

Кількість теплоти Q, кДж, яка виділяється в гідроприводі за час t, визначається різницею споживаної N і ефективної N потужностей:

Q = 3600 (N - N ) × t;  [2]

N = ;  [2]                    N = ;     [2]

де Р - тиск на виході насоса, МПа;

Q - подача насоса, л/хв;

η - повний ККД;

Q - витрата, споживана гідроциліндрами;

η - повний ККД гідроциліндрів.

N =  = 14,4259 кВт;

N =  = 13,189 кВт;

Q = 3600 (14,425 - 13,189) × 60 = 294,71 кДж.

Перевищення сталої температури масла в баку над температурою навколишнього середовища:

Dt = Q/(k×F),   [2]

де k - коефіцієнт теплоплопередачі від масла до навколишнього повітря. При відсутності місцевої циркуляції k = 12 Вт/(м ×л) при обдуванні бака k = 17 Вт/(м ×л).

Розрахункова площа поверхні гідробака F = 0,064 , м , де V - об′єм масла у баці, дм .

Якщо застосовувати Dt = 35°С, визначимо необхідний об′єм масла у баці:

V = ;    [2]

V =  = 36,309 дм .

Об′єм масла в гідробаці не повинен перевищувати двох-трьох хвилинної подачі насоса:

V = (2¸3) Q ;

V = (2¸3) × 16,878 = 33,756¸50,634 дм .

¾ умова виконується.

Тоді розрахункова площа поверхні гідробака дорівнює

F = 0,064 ×  = 0,7017 м

V = V /0,8;

V = 45 дм ;

Визначивши теоретичне значення обсягу гідробака одержимо до найближчого за ДСТУ 16770-71,   V = 40 дм .  [2]

5.1.Розрахунок загального ККД гідропередачі

Загальний ККД гідропередачі дорівнює:

η = N /N ,   [2]

де N , N - потужність відповідно на вхідній і вихідній ланці гідропередачі і споживана гідропередачею.

Потужність на штоці гідроциліндра:

N = , кВт;

де Р , V - відповідно номінальне зусилля на штоці і номінальна швидкість.

N =  = 9,3 кВт;

N = , кВт;

де Р , Q - тиск і подача насоса;

η - загальний ККД насоса.

N =  = 13,28 кВт;

η = 9,3/13,28 = 0,7.

6. Розрахунки гідроциліндра на міцність

6.1. Розрахунок гільзи гідроциліндра

Вихідні дані:

¾ матеріал і термообробка: сталь 45 HRC 34..36;

¾ зусилля, що діє на гільзу Р , мН (кН) - 0,5 (500);

¾ робочий тиск Р = 16,878 МПа;

¾ конструктивні розміри, м:

внутрішній розмір гільзи d = 0,2;

зовнішній діаметр гільзи d = 0,24.

Еквівалентна напруга на внутрішній поверхні гільзи

;

де s - осьова напруга стиску:

s =  =  = -36 МПа;

s - радіальна напруга;

s = ×Р = ×16,878 = 88,27 МПа, де k =  =  = 0,824;

s =  = 121 МПа.

Припустима еквівалентна напруга

[s ] = 0,238 × s = 0,238 × 600 = 143 МПа;

де s = 600 мПа межа міцності сталь 45 HRC 34..36.7.

7. Розрахунок нарізних сполучень

Напруга розтягування для різьбового стержня:

, де Р - розрахункове навантаження Р = k × р;

d - внутрішній діаметр різьби, d = d - S;

d - зовнішній діаметр різьби;

S - крок різьби;

Z - кількість нарізних сполучень, що сприймають навантаження;

k - коефіцієнт затяжки (для постійного навантаження   k = 1,25..1,5; для змінного    k = 2,5..4);

Р - зусилля, що діє на різьбове з'єднання.

 = 103 МПа.

Дотичне напруження в різьбі:

, де k - коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта тертя фрикційної пари болт-гайка; 

k = 0,12.

 = 16,6 МПа

t = , де t - наведена напруга на різьбі

t =  = 104,3 МПа.

Коефіцієнт запасу за пластичними деформаціями на поверхні гідроциліндра

n = =  = 1,37 ³ 1,2 МПа де t - допустиме напруження для матеріалу Сталь 40Х HRC 34..36.

Розрахунок товщини дна гідроциліндра

Товщина дна:

S = 0,433 × Д , де Д - діаметр дна, м;

S = 0,433 × 0,24 ×  = 0,036 м, де Р - тиск у гідроциліндрі;

s - допустиме напруження для сталі 45 НВ 240..280.