2.1. Визначення тисків в порожнинах нагнітання і зливу і визначення діаметра поршня силового гідроциліндра
Згідно зі схемою гідроприводу складемо рівняння для тиску в порожнинах нагнітання гідроциліндрів P1 і в порожнинах зливу P2. Для цього складемо схему розподілу тисків в гідросистемі.
Рис.2. Схема розподілу тисків в гідросистемі
Рівняння тисків P1 і P2 запишемо у вигляді:
де P1 - тиск в поршневий порожнини гідроциліндра, МПа;
P2 - тиск в штоковой порожнини гідроциліндра, МПа;
PН - тиск, що розвивається насосом, МПа;
δPзол 1 і δPзол 2 - перепади тисків на Гідророзподільники, МПа;
δP1 і δP2 - перепади тисків у трубах l1 і l2. МПа;
δPДР - перепад тиску на дроселі, МПа;
δPФ - перепад тиску на фільтрі, МПа.
Згідно [12, с.62] в залежності від величини корисного зусиллі R приймемо робочий тиск в гідросистемі, тобто тиск, що розвивається насосом PН дорівнюватиме 6,3 МПа. Перепади тиску на золотнику, дроселі та фільтрі приймемо такий спосіб:
Так як перепади тисків у трубах на першій стадії розрахунку визначити не можна, то приймемо попередньо δPзол 1 = δPзол 2 = 0,2 МПа. Тоді P1 і P2 дорівнюватимуть:
δP2 = 0,3 + 0,2 + 0,1 + 0,2 = 0,8 МПа;
2.2. Визначення діаметра поршня силового циліндра
Складемо рівняння рівноваги поршнів силових циліндрів, нехтуючи силами інерції:
де F1 - площа поршня з боку поршневий порожнини, м 2;
F2 - площа поршня з боку штоковой порожнини, м 2;
R - зусилля на штоках, кН;
T - сила тертя, прикладена до поршня.
Сила тертя T збільшується з ростом тиску рідини в циліндрі. Її можна визначити за формулою
T = (0,02. 0,1) R = 0,08 · 47 = 3,76 кН.
Визначимо площі гідроциліндра F1 і F2. використовуючи співвідношення
де υПР і υПХ -швидкості поршня при робочому і холостому ході.
Перетворимо рівняння до виду
Витрата рідини, що надходить в силовий циліндр можна визначити за формулою
Якщо витрата рідини, що надходить в силовий циліндр при робочому і холостому ході однаковий, то
2.7. Опис обраної гідроапаратури
Запобіжний клапан ПГ54-34М (рис.5) стикового приєднання складається з наступних основних деталей: корпуса 3. ковпачка 5. золотника 2. пружини 6. регулювального гвинта 8 і втулки 7. Масло підводиться до апарату через отвір P і відводиться через отвір A. лінія P через канал 10 і малий отвір (демпфер) 11 з'єднана з порожниною 1. а порожнину 9 через канал 4 - з отвором A. Коли зусилля від тиску масла на торець золотника в порожнині 1 долає зусилля пружини 6 (регулюється гвинтом 8) і зусилля від тиску масла на протилежний торець золотника в порожнині 9. золотник переміщується вгору, з'єднуючи лінії P і A.
Рис.5. Конструкція гідроклапана тиску ПГ54-34М
Гидрораспределитель типу ВММ10.44 по ГОСТ 24697-81 (рис.6) має чавунний литий корпус 1. в якому виконані канали для підключення ліній P. T. A і B. Корпус має п'ять маслоподводящие канавок. У центральному отворі корпусу (діаметром 10 мм) розташований золотник 2. який через штовхачі 3 переміщається вузлом управління.
Рис.6. Розподільник ВММ 6.44 і пілот з керуванням від рукоятки:
а) зовнішній вигляд; б) конструкція; в) виконання по 44-й гідросхеми
Дросель типу ПГ77-14 (ТУ27-20-2205-78) складається з наступних основних деталей (рис.7): корпусу 1. втулки 2. втулки-дроселя 3. гвинта 4. валика 6. лімба 8. контргайки 7. пробки 11 . пружини 10. покажчика оборотів 5 і штифта 9. Масло з гідросистеми підводиться до отвору "підведення" апарату, проходить через дросселирующие щілину, утворену фасонним отвором у втулці 2 і торцем втулки-дроселя 3 (вид Б), і відводиться через отвір "відведення ". Витрата регулюється шляхом осьового переміщення втулки-дроселя 3 за допомогою гвинта 4 в одну сторону і пружини 10 - в протилежну. Гвинт повертається від лімба 8 через валик 6. Між гвинтом і валиком встановлена втулка із зубчастим зачепленням, що дозволяє так встановлювати лімб щодо валика, що при повністю закритому дроселі витік нього не перевищує 0,06 л / хв. Повному осьовому переміщенню втулки-дроселя відповідає чотири оберти лімба, що дозволяє плавно регулювати витрату масла. Після кожного повного обороту лімб за допомогою штифта 9 повертає на ¼ обороту покажчик 5. на торці якого є цифри "1" ... "4"; мимовільний поворот покажчика запобігає кульковий пружинний фіксатор. Гострі кромки по всьому периметру дросселирующей щілини практично виключає залежність встановленого витрати від температури масла, а трикутна форма прохідного перетину при малих відкриттях зменшує небезпеку засміченні.
Фільтр щілинний 40-80-1 ГОСТ 21329-75 (рис.8) має фільтруючий пакет, що складається з набору основних 8 і проміжних 9 пластин. Фільтр по конструкції складається зі склянки 1. кришки 2. осі 3. стійки 10 із закріпленими на ній шкребками 11. рукоятки 4. ущільнень 5. 6 і пробки 7. служить для зливу забруднень. З отвору I кришки масло проходить через щілини між платинами 8 і відводиться в гідросистему через отвір II. При повороті фільтруючого пакета рукояткою 4 скребки 11 прочищають щілини між основними пластинами. Очищення фільтруючого пакета не рекомендується виконувати під час роботи гідроприводу.
Рис.7. Конструкція дроселя ПГ77-14
Рис.8. Фільтр щілинний 40-80-1
Зворотний клапан Г51-33 (ТУ2-053-1649-83Е) складається з корпусу 1. до коническому сідла якого пробкою 5 через пружину 4 притиснутий плунжер 3. Масло, що підводиться в отвір 7. піднімає плунжер і проходить в відвідне отвір 2. При зміні напрямку течії тиск масла в отворі 2 (і порожнини 6) разом з пружиною 4 щільно притискає плунжер до сідла, виключаючи можливість зворотного потоку.
Рис.9. Зворотний клапан Г51-33
2.8. Визначення дійсних перепадів тисків
При визначенні перепадів тисків виходять з витрат, на які розрахована гідроапаратура. Дійсні витрати відрізняються від довідкових. Тому необхідно уточнити значення перепадів тиску.
Перепади тиску на золотнику можна знайти з виразів
де δP * зол - перепад тисків на золотнику при витраті Q * зол;
QЦ1 - витрата рідини в порожнину нагнітання циліндра;
QЦ2 - витрата рідини з порожнини зливу.
Визначимо витрата QЦ2 рідини, яка витікає з штоковой порожнини
Визначимо перепади тисків
Аналогічно можуть бути уточнені значення? Р і для іншої гідроапаратури.
При підрахунку перепаду тиску на фільтрі ставлення QЦ2 / Q * Ф підставляти потрібно в першій мірі, тому що режим руху рідини в фільтрі ламінарний:
Для визначення дійсних перепадів тиску в трубах спочатку визначимо середню швидкість руху рідини в зливний магістралі l2
Далі визначимо числа Рейнольдса
де ν - кінематична в'язкість масла, яка визначається за формулою:
тут ν50º - кінематична в'язкість індустріального масла І-100, м 2 / с;
TМ - температура масла, ºС;
n - показник ступеня, що залежить від ν50º.
Оскільки Re1 і Re2 менше критичного числа, режим течії в трубах ламінарний, тому коефіцієнт гідравлічного опору визначимо за формулою
Визначивши коефіцієнти гідравлічного тертя λ, знаходимо перепади тисків у трубах:
де ρ - щільність робочої рідини, для І-100 ρ = 920 кг / м 3;
λ1 і λ2 - коефіцієнт гідравлічного тертя для напірної і зливної гідролінії відповідно.
Оскільки перепади тисків на дроселі залежать від ступеня його відкриття, то залишимо їх такими ж, як і раніше δPДР 1 = δPДР 2 = 0,25 МПа.
За уточненими перепадів тисків знаходимо перепад тисків в порожнинах силового гідроциліндра
За формулою визначимо P1
і уточнимо тиск, що розвивається насосом