Розрахуємо параметри плоского золотника для однокаскадного гідроприводу системи керування вектором тяги. Оскільки є два ідентичних канали керування в системі, необхідно розрахувати тільки один золотник.
У технічному завданні вже задані деякі величини, а саме:
V = 5.5 см/с - швидкість руху штока в гідроциліндрі;
L = 20 см - плече хитання двигуна щодо осей;
τ = 0.02 см - час розгону виконавчого органа до номінальної швидкості, з урахуванням постійного часу й запізнювання;
I = 250 см×кгс×с2 – момент інерції
NH = 620 кгс – постійно діюче навантаження.
PH = 110 кгс/см2 – тиск нагнітання
Як робочу рідину будемо використовувати масло АМГ-10.
На гідроциліндр діють сили Nн й Ni, з боку двигуна, які у свою чергу, створюють гальмове зусилля привода NT.
(2.1)
де, Nн - постійно діюче зусилля навантаження, а Ni - додаткове зусилля від інерційної маси двигуна.
Знайдемо за час t:
кгс (2.2)
де, - кутове прискорення, що знаходиться з рівняння (2.3)
с-2 (2.3)
Знаючи моменти й , знайдемо гальмове зусилля
кгс
Тепер перевіримо навантаження, що вийшло, за допомогою умови, що КЗ≥1,5. Де КЗ - коефіцієнт запасу по навантаженню.
(2.4)
Звідси видно, що дане навантаження нас не влаштовує, із цієї причини конструктивно приймемо, що буде дорівнює:
кгс (2.5)
Знайдемо ефективну площу поршня, рівну діаметру циліндра без площі штока поршня, на яку діє тиск, створюваний робочою рідиною. Розрахуємо ефективну площу з обліком того, що КПД гідроциліндра приймаємо рівним η= 0.95.
см2 (2.6)
Розрахуємо конкретну площу поршня з урахуванням штока.
(2.7)
Де, - площа поршня з урахуванням штока, - площа штока.
Приймаємо діаметр штока рівним dшт = 1.2 см, звідси
см2 (2.8)
Підставляємо у формулу (2.9):
см2 (2.9)
Тепер знаючи площу поршня з урахуванням штока ми можемо розрахувати діаметр поршня dП:
см (2.10)
Приймемо =3,6 см, тоді ефективна площа поршня буде наступна:
см2 (2.11)
Знайдемо розрахункову витрату споживаний ГЦ при роботі з навантаженням.
см3/с (2.12)
Також перевіримо максимальне зусилля ГЦ, воно повинне бути не менш чим 930 кгс:
кгс (2.13)
Перевіримо КЗР:
(2.14)
КЗР відповідає встановленій умові, КЗР ≥ 1,5.
Тепер перейдемо безпосередньо до розрахунку золотника з формули (2.15) знайдемо площу щілини
(2.15)
де,
g = 0.845× 10-3 кгс/см3 – об'ємна вага масла АМГ-10;
g = 981 см/с2 – прискорення падіння;
m =0.71 - коефіцієнт витрати
Для того, що б знайти , спочатку знайдемо перепад тиску в циліндрі при роботі з постійним зусиллям:
кгс/см2 (2.16)
З обліком , перепад тиску на щілині , необхідний для керування, складає:
кгс/см2 (2.17)
Тепер, коли нам відомі всі параметри, знайдемо площу щілини
см2 (2.18)
Так як регульована площа змінюється лінійно, ширину щілини b знайдемо з рівняння прямокутника:
см (2.19)
де, xз = 0.034 см - максимальний хід золотника.
Приймемо b=0.36 см
Загальна площа вікна золотника повинна бути приблизно в 4 рази більша ніж площа робочої щілини.
см2 (2.20)
Використовуючи рисунок 2.1 знайдемо діаметри впресованих втулок.
Рисунок 2.1 - схематичне зображення впресованих втулок
Знайдемо довжину вікна L:
см (2.21)
Внутрішній діаметр втулки А приймаємо рівним dВН=0,2 см, а стінку її з міркувань міцності приймаємо рівної w=0.08 см, тоді D2 рівняється:
см (2.22)
Звідси знайдемо D1:
см (2.23)
Проведемо розрахунок витрати при холостому ході й сумарній витраті ДГП, при роботі 2х каналів.
Витрата холостого ходу Qxx розраховується з умови, що й
(max) = 120 кгс. см3/с (2.24)
Розрахуємо номінальну витрату споживання ДГП при навантаженні 620 кгс, прийнявши, що витрата витоків рівняється = 0,87 л/хв.= = 13,3 см3/с:
см3/с= 7,6 л/хв (2.25)
Розрахуємо максимальну витрату споживання ДГП, при відсутності навантаження на штоку:
см3/с = 11,65 л/хв (2.26)
Джерело, що подає робочу рідину, повинно бути здатне забезпечити витрати на 10% більше, ніж максимальна витрата, необхідна системою.