Статический расчет гидропривода (тянущее усилие на штоке – 160 кН, номинальное давление – 25 МПа)

4.2 Статический расчет гидропривода

4.2.1 Расчёт параметров гидравлического цилиндра

Исходные данные для расчета:

Тянущее усилие на штоке – F_max=160кН;

Номинальная подача жидкости – Q_н=80л/мин=1,3∙10^-3 м³/с;

Номинальное давление – p_н=25МПа ;

Плотность жидкости - =850 кг/м³ ;

Максимальная скорость штока – v_max=0,3 м/с.

Расчет диаметра поршня и штока гидроцилиндра

В соответствии с рекомендациями принимаем значения коэффициента запаса К_зап по усилию (рекомендуется К_зап 1,2):

К_зап =1,2

Коэффициент асимметрии . Принимаем

где диаметр штока

D - диаметр поршня

Определим минимальный диаметр поршня D_П:

                (4.1)

где гидромеханический КПД цилиндра,

По ГОСТ 12447-80 принимаем величину

Диаметр штока определим:

                                                                    (4.2)

По ГОСТ 12447-80 принимаем диаметр штока

Находим площадь бесштоковой полости поршня:

                             (4.3)

Находим площадь штоковой полости поршня:

                                 (4.4)

Определим скорость движения штока в прямом направлении:                                                                                                                                                                   (4.5)

Определим скорость движения штока в обратном направлении:                                                                                            

                                                                   (4.6)

Статическое усилие на штоке при подаче рабочей жидкости в бесштоковую полость:                                                                                            

                              (4.7)

Статическое усилие на штоке при подаче рабочей жидкости в штоковую полость:                                                                                             

;                                 (4.8)

Рассчитаем  коэффициент запаса К_зап по усилию (рекомендуется 1,1К_зап1,2):

                                                                     (4.9)

Коэффициент запаса К_зап по усилию соответствует рекомендациям.

В результате получены следующие характеристики цилиндра:

Диаметр поршня – D_п=125 мм;      

Диаметр штока – d_Ш=80 мм;

Ход штока – h=1100мм

4.2.2 Расчет гидроцилиндра на прочность.

Так как обычно не удается полностью избежать ударов и сотрясений при работе гидросистемы, расчет ведется по максимальному давлению p_мах , которое на 20-30% превышает рабочее давление.

Минимальная толщина стенки гидроцилиндра

;                                                                     (4.10)

где D_П- диаметр поршня, D_П=0,125 м;

р_у - условное давление (принимают р_у=(1,2...1,3)р)

- допускаемое напряжение растяжения материала цилиндра, для стали МПа;

 коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации)

для стали ;

Тогда толщина стенки гидроцилиндра будет следующей:

Т.к.  =0,0101м=10,1 мм, а по условию прочности эта величина является минимально допустимой, то исходя из конструктивных и технологических соображений примем толщину стенки гидроцилиндра  =0,011м.

Условие прочности штока определяется в наиболее опасном сечении:

,                                                                                   (4.11)

где  – максимально возможное усилие на штоке, Н;

 – допустимое напряжение растяжения материала (сталь 45).

- условие прочности выполняется.

4.2.3 Расчет параметров гидрораспределителя

Необходимо рассчитать конструктивные параметры золотникового распределителя. Расчетная схема представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Расчетная схема золотникового распределителя

Исходные данные для расчета:

Номинальная подача жидкости – Q_н=80л/мин=1,3∙10^-3 м³/с;

Номинальное давление – p_н=25МПа ;

Плотность жидкости - =850 кг/м³ ;

Вязкость рабочей жидкости -

Расчет диаметра золотника основан на формуле расхода жидкости через отверстие:

,                                                                                         (4.12)