Конечноэлементное моделирование эксплуатационного взаимодействия гидростатической втулки и штока в составе гидроцилиндра

Гидропривод с гидростатическими направляющими (ГП с ГСН) предназначен для использования в составе различного стендового испытательного оборудования, а именно: ресурсных, вибрационных и разрушающих стендов, применяемых для проведения эксплуатационных испытаний в нефтегазовой, аэрокосмической, военной и других отраслях для установления фактических значений показателей работоспособности различных ответственных деталей и компонентов. ГП с ГСН по своей конструкции похож на обычный гидропривод, но шток, располагаемый в гидроприводе, установлен в гидростатических направляющих. Гидростатические направляющие имеют малые потери мощности на трение, могут иметь широкие перемычки, а используемое масло может быть вязким. Гидростатические направляющие обеспечивают даже при самых низких скоростях равномерное (без скачков) движение штока. В рамках данной статьи рассматривается расчет на прочность втулки и штока, входящих в состав ГП с ГСН. Для проведения моделирования напряжений, деформаций и перемещений, возникающих при работе втулки и штока, используется метод конечных элементов, реализованный средствами программы ANSYS. Данные, полученные в результате моделирования, хорошо согласуются с расчетами по известным зависимостям сопротивления материалов, согласно которым величина радиальных напряжений в толстостенном цилиндре равна по модулю и обратна по знаку внутреннему давлению на втулку. Также проведена оценка дополнительного увеличения радиуса проточной части узла. Полученная величина совместного изменения диаметров втулки и штока оказалась сравнима с допуском на изготовление внутреннего диаметра втулки. Но в случае изготовления втулки по верхней границе допуска может произойти увеличение расхода смазки. Поэтому произведен расчет для установления максимального значения расхода, который показал, что даже при максимальном зазоре расход в пределах нормы.