Розрахунок параметрів силового гідроциліндра

У гідроприводах застосовують симетричні гідроциліндри та несиметричні (з одностороннім штоком). У першому випадку при постійному витраті рідини швидкості прямого та зворотного ходів рівні. У другому випадку при подачі робочої рідини в безштокову порожнину швидкість поршняV1 менша, ніж швидкістьV2 при подачі рідини в штокову порожнину. Відношення швидкостей залежить від відношення діаметрів штока та поршня. Так, при одночасної подачі рідини в обидві порожнини циліндра (диференціальне включення) і відношенні діаметрів рівному 0,7, швидкості прямого і зворотного ходів рівні, а при відношенні діаметрів рівному 0,3 швидкість холостого ходуV2 зростає 10 раз. Ця особливість використовується при виборі насоса за продуктивністю.

Розрахунок гідроциліндра виконують, виходячи з робочого навантаженняРта підведеного тиску. Без урахування протитиску та втрат на тертя діаметр поршня дорівнює:

,

деk= 1,1 ... 1,2 - коефіцієнт запасу.

Попередньо тиск у циліндрі можна вибрати з табл. 2.

Робоче навантаження,кН	св.10 до 20	20…30	30…50	50…100
Робочий тиск,МПа	1,5	3,5	6,5

Діаметр штока вибирають, задавшись ставленням швидкостей прямого та зворотного ходу:

Розраховані діаметри поршня та штока необхідно узгодити з ГОСТ 12447-80 «Гідроприводи об'ємні, пневмоприводи та мастильні системи. Нормальні діаметри».

При навантаженні штока силами, що стискають, може виникнути його прогин (втрата стійкості). Для виключення цього слід за заданою величиною робочого ходуLвизначити наведений хідLпр=L∙kз, що враховує спосіб закріплення гідроциліндра (див. табл. 3), потім пономограмі рис. 8 знайти необхідний діаметр штока.

Після заокруглення діаметрів до стандартних значень слід уточнити необхідний тиск у порожнинах гідроциліндра та визначити дійсні швидкості поршня.

Значення коефіцієнтаkз

Спосіб закріплення	kз	Спосіб закріплення	kз
	0,5
	0,7		1,5

Мал. 8. Номограма визначення діаметра штока з умов стійкості на поздовжній вигин

Вибір насоса

Необхідна витрата рідини повинна бути розрахована для кожного елемента автоматичного циклу роботи гідросистеми: швидке підведення (відведення), мінімальна та максимальна швидкості руху виконавчого органу. Насос для робочих подач повинен забезпечити максимальну швидкість виконавчого органу, мінімальна швидкість досягається дросельним регулюванням.

При диференційному включенні:

.

При подачі рідини в безштокову порожнину:

.

При подачі рідини в штокову порожнину:

.

За знайденими витратами вибрати насосну установку, необхідну забезпечення режимів роботи гидросистемы. Номінальний тиск насоса має бути більшим за робочий тиск у гідроциліндрі в 1,3...1,7 раза.

Якщо продуктивності насоса недостатньо для здійснення швидких переміщень, слід вибрати установку з двома насосами, один з яких забезпечує більшу витрату при низькому тиску.

Вітчизняною промисловістю випускається широка номенклатура насосних установок для живлення гідроприводів металорізальних верстатів. Наприклад, насосні установки Г48-12, Г48-22Н, Г48-38 та ін. виконані на єдинійелементної бази та мають широку уніфікацію деталей та вузлів (докладніше див [4]).

Розрахунок трубопроводів

Для кожного трубопроводу слід визначити максимальні режими його роботи з огляду на те, що він може виконувати різні функції. Так, під час робочої подачі в напірному трубопроводі необхідна невелика витрата рідини і тиск, що визначається робочим навантаженням, а при швидкому підведенні потрібно велика витрата і менший тиск. При швидкому відведенні цей трубопровід може виконувати функції зливного.

Внутрішній діаметр (умовний прохід) трубопроводу визначається виходячи з максимально допустимої швидкості потоку робочої рідини:

,

деQmax - максимальна витрата робочої рідини через трубопровід,м3 /с;

[Vж] – максимально допустима швидкість потоку робочої рідини, що вибирається за табл. 4.

Трубопроводи
Всмоктуючий	Зливний	Напірний
Номінальний тиск насоса,МПа	-	-	2,5	6,3
[Vж],м/с	1,2	3,5	6,3

Товщина стінок напірних трубопроводів:

,мм.

де [σ] = (0,3…0,35)σв– допустима напруга на розрив,Па

По ГОСТ 617-2006 «Труби мідні та латунні круглого перерізу загального призначення. Технічні умови» вибрати труби, табл. 8.41, 8.43 [4] або за ГОСТ 6286-73 «Рукава гумові високого тиску з металевими обплетеннями неармовані. Технічні умови», ГОСТ 25452-90 «Рукави гумові високого тиску з металевими навивками неармовані. Технічні умови» рукави високого тиску табл. 8.58, 8.59. Рукави високого тиску використовуються, якщо вони приєднані дорухомим частинам гідроприводу, інакше слід використовувати металеві труби.

Рекомендовані для застосування в верстатних гідроприводах марки мінеральних олій наведені у табл. 1.1 [4].

Втрати тиску за довжиною трубопроводу (визначаються для кожного трубопроводу):

.

При ламінарному режимі (Re 0,04МПа, то потрібно збільшити діаметр всмоктуючого трубопроводу або розташувати бак вище осі насоса.

---