Расчет гидравлического цилиндра

Внутренний диаметр гидроцилиндра, или диаметр поршня, определяется в зависимости от направления действия рабочего усилия на рабочий орган машины. Один гидроцилиндр с односторонним штоком совершает рабочий ход при выталкивании штока в одном направлении движения поршня, поэтому внутренний диаметр цилиндра (мм) рассчитывается по следующей формуле:

,

где P – заданное рабочее усилие, кН;

р – рабочее давление масла на входе в гидроцилиндр, МПа;

- коэффициент мультипликации, равный отношению площадей поршня в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра;

d – диаметр штока;

η_мц - механический КПД гидроцилиндра;

p_ш - противодавление, возникающее вследствие вытекания масла из гидроцилиндра и определяемое сопротивлением движению масла по сливной гидролинии. Предварительно можно принять p_ш = 0,3...0,5 МПа.

Механический КПД для неизношенного гидроцилиндра принимаем равным 0,95. Тогда расчетный внутренний диаметр гидроцилиндра будет равен:

Полученную величину округляем в большую сторону до ближайшего нормального (стандартного) значения: D = 200 мм. Диаметр штока при ψ =1,33 будет равен d = 100 мм.

После округления диаметров цилиндра и штока вычислим развиваемое гидроцилиндром рабочее усилие при номинальном давлении масла:

.

Расчетное усилие на штоке гидроцилиндра получилось не меньше, чем заданная нагрузка на рабочем органе машины.

Определим расход масла, потребляемого одним гидроцилиндром. Для получения заданной скорости с (м/мин) скорости поршня в полость гидроцилиндра с площадью поршня F (м²) следует подать теоретический расход (л/мин):

где υ =0,017⋅60= 1,02 м/мин – максимальная заданная скорость поршня.

Поскольку диаметр штока один, то расход в сливной гидролинии равен расходу в напорной гидролинии:

Выбор гидронасоса

В проектируемом гидроприводе один насос обеспечивает питанием один гидроцилиндр, поэтому его расчетная подача должна быть не менее теоретического расхода масла, подаваемого в гидроцилиндр: Q_н = Q_ц = 24,2 л/мин. Величина Q_н равна расходу гидропривода.

По справочнику [3] выбираем радиально-поршневой насос модели Н 403 Е, который характеризуется следующими основными техническими параметрами:

– рабочий объем – 25 см³;

– номинальный расход – не менее 34 л/мин;

– номинальное давление на входе в гидромотор – 6,3 МПа;

– максимальное давление – нет;

– номинальная частота вращения вала – 1500 мин^-1;

– максимальная частота вращения вала – 1500 мин^-1;

– минимальная частота вращения вала – 960 мин^-1;

– номинальная эффективная мощность – 21 кВт;

– гидромеханический КПД при номинальном режиме работы – не менее 0,85;

– полный КПД при номинальном режиме работы – не менее 0,54;

– масса – 47,5 кг.

Насос приводится от асинхронного электродвигателя 4АМ180S4 с синхронной частотой вращения 1500 мин-1 и номинальной мощностью 22кВт.

Максимальное давление, которое может развивать насос при перегрузках, ограничивается предохранительным клапаном. Предохранительный клапан открывается при давлении, превышающем расчетное давление насоса, на 15–30%. Исходя из указанного условия и технических параметров насоса, давление настройки предохранительного клапана устанавливается равным 8,2 МПа.

Расчет трубопроводов