Разработка установки для испытаний изделий на прочность, страница 10

∆Рå = ∆Р+∆Р+å∆Р+å∆Р+å∆Р;

где å∆Р - сумма потерь давление на гидроаппаратах при рабочем ходе 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.

Необходимое давление насоса определим из выражения:

Р = Р + ∆Р, где Р - давление на входе в гидродвигатель;

∆Р - наибольшие потери в гидролиниях

Р = 20 + 1,3 = 21,3 мПа.

5. Тепловой расчёт гидроцилиндров

При работе гидроцилиндра вследствии механических, гидравлических и объёмных потерь происходит выделение тепловой энергии, которая идёт на нагревание гидробака с маслом, а также рассеивается в окружающее пространство.

Количество теплота Q, кДж выделенное в гидроприводе за время t, определит разностью потребляемой N и эффективной N мощностей:

Q = 3600 (N - N) × t;

N = ;                      N = ;

где Р - давление на выходе насоса, мПа;

Q - подача насоса, л/мин;

η - полный КПД;

Q - расход, потребляемый гидроцилиндрами;

η - полный КПД гидроцилиндров.

N =  = 14,4259 кВт;

N =  = 13,189 кВт;

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

Превышение установившейся температуры масла в баке над температурой окружающей среды:

∆t = Q/(k×F), где k - коэффициент теплоплопередачи от масла окружающему воздуху. При отсутствии местной циркуляции k = 12 Вт/(м×л) при обдуве бака k = 17 Вт/(м×л).

Расчётная площадь поверхности гидробака F = 0,064 , м, где V - объём масла в баке, дм.

Если применять ∆t = 35°С, определим необходимый объём масла в баке:

V = ;

V =  = 36,309 дм.

Объём масла в гидробаке не должно превышать двух-трёх минутной подачи насоса:

V = (2¸3) Q;

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

¾ условие выполняется.

Тогда расчётная площадь поверхности гидробака равна

F = 0,064 ×  = 0,7017 м

V = V/0,8;

V = 45 дм;

Определив теоретическое значение объёма гидробака получим его до ближайшего по ГОСТ 16770-71,   V = 40 дм.

5.1.Расчёт общего КПД гидропередачи

Общий КПД гидропередачи равен:

η = N/N, где N, N - мощность соответственно на входном и выходном звене гидропередачи и потребляемая гидропередачей.

Мощность на штоке гидроцилиндра:

N = , кВт;

где Р, V - соответственно номинальное усилие на штоке и номинальная скорость.

N =  = 9,3 кВт;

N = , где Р, Q - давление и подача насоса;

η - общий КПД насоса.

N =  = 13,28 кВт;

η = 9,3/13,28 = 0,7.

6. Прочностные расчёты гидроцилиндра

6.1. Расчёт гильзы гидроцилиндра

Исходные данные:

¾ материал и термообработка: сталь 45 HRC 34..36;

¾ усилие, действующее на гильзу Р, мН (кН) - 0,5 (500);

¾ рабочее давление Р = 16,878 мПа;

¾ конструктивные размеры, м:

внутренний размер гильзы d = 0,2;

наружный диаметр гильзы d = 0,24.

Эквивалентное напряжение на внутренней поверхности гильзы

;

где s - осевое напряжение сжатия:

s =  =  = -36 мПа;

s - радиальное напряжение;

s = ×Р = ×16,878 = 88,27 мПа, где k =  =  = 0,824;

s =  = 121 мПа.

Допустимое эквивалентное напряжение

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

где s = 600 мПа предел прочности сталь 45 HRC 34..36.
7. Расчёт резьбовых соединений

Напряжение растягивания для резьбового стержня:

, где Р - расчётная нагрузка Р = k× р;

d - внутренний диаметр резьбы, d = d- S;

d - наружный диаметр резьбы;

S - шаг резьбы;

Z - количество резьбовых соединений, воспринимающих нагрузку;

k - коэффициент затяжки (для постоянной нагрузки   k = 1,25..1,5; для переменной    k = 2,5..4);

Р - усилие, действующее на резьбу соединения.

 = 103 мПа.

Касательное напряжение в резьбе:

, где К - коэффициент, зависящий от коэффициента трения фрикционной пары болт-гайка; 

К = 0,12.

 = 16,6 мПа

t = , где t - приведённое напряжение на резьбе

t =  = 104,3 мПа.

Коэффициент запаса по пластическим деформациям по поверхности гидроцилиндра

n = =  = 1,37 ³ 1,2 мПа где t - допустимое напряжение для материала Сталь 40Х HRC 34..36.

Расчёт толщины днища гидроцилиндра

Толщина днища:

S = 0,433 × Д, где Д - диаметр днища, м;

S = 0,433 × 0,24 ×  = 0,036 м, где Р - давление в гидроцилиндре;

s - допустимое напряжение для стали 45 НВ 240..280.