В общем случае сила Fi, создаваемая плунжером соответствующей ступени телескопического гидроцилиндра определяется по известной формуле

,                                          (8)

где p – рабочее давление в гидросистеме, создаваемое шестеренным насосом, p=pн=10…12,5 МПа;

Ai – площадь поперечного сечения плунжера соответствующей ступени гидроцилиндра, м2;

hм=0,96…0,97 – механический КПД гидроцилиндра;

Di – расчетный диаметр плунжера соответствующей ступени гидроцилиндра, м;

Диаметр поперечного сечения уплотняющего резинового кольца d = 4…7 мм.

При гидравлическом расчете телескопического гидроцилиндра принимаем:

рабочее давление p = pн = 10 МПа; механический КПД гидроцилиндра hм=0,97; диаметр поперечного сечения уплотняющего кольца d = 5 мм; допускаемое напряжение на растяжение гидроцилиндра из материала Сталь 45 с пределом текучести sт=360 МПа. Принимая коэффициент запаса прочности [s]=3, получим

 МПа.                                   (9)

Рис.2

2.2            Определение геометрических параметров гидроцилиндра

Расчетным усилием Fi является максимальное усилие, соответствующее началу выдвижения очередной ступени гидроцилиндра принимаемое по графику (рис.2), а именно: усилие F1=19,80363 кН соответствует окончанию выдвижения второй ступени и началу выдвижения плунжера первой ступени гидроцилиндра; F2=25,61715804 кН соответствует окончанию выдвижения третьей ступени и началу выдвижения второй ступени; F3=29,341852 кН соответствует началу выдвижения третьей ступени гидроцилиндра.

Из формулы (8) определяем диаметр Di плунжера соответствующей ступени гидроцилиндра (рис.3).

Диаметр D1 плунжера 1 первой ступени гидроцилиндра

.            (10)

Принимаем D1=50 мм.

Определяем минимальное значение диаметра D2 второй ступени гидроцилиндра:

D2 = D1+2(a2 + =50+2∙(3,5+3)=63 мм              

где a2 – габаритный размер в конструкции под уплотнение плунжера 1 первой ступени гидроцилиндре (рис.3). Принимаем a2 = 0,7d= 0,7 ´ 5=3,5 мм;

d=5 мм — диаметр уплотнения;

 – толщина стенки второй ступени гидроцилиндра

 мм                         (12)

Проверяем полученное расчетное значение диаметра второй ступени по усилию F2

 мм.            (13)

Принимаем за расчетный диаметр D2 второй ступени большее из двух вычисленных ранее значений диаметров, а именно D2=63 мм.

Определяем минимальное значение диаметра D3 третьей ступени 3 гидроцилиндра

D3 = D2+2(a3 + =63+2∙(3,5+3)=76 мм                               (14)

где a3–габаритный размер в конструкции под уплотнение второй ступени в гидроцилиндре. Принимаем a3 = 0,7d = 0,7 ´ 5=3,5 мм;

–толщина стенки третьей ступени гидроцилиндра

,                (15)

Проверяем полученное расчетное значение диаметра третьей ступени по усилию F3

 мм      (16)

Принимаем за расчетный диаметр D3 второй ступени большее из двух вычисленных ранее значений диаметров а именно D3 =76 мм.

Диаметр Dк корпуса гидроцилиндра определяем конструктивно исходя из условия размещения в нем третьей ступени гидроцилиндра

Dк = D3+2(aк + к=76+2∙(3,5+4)=91 мм                                  

где aк–габаритный размер в конструкции под уплотнение третьей ступени в гидроцилиндре. Принимаем aк = 0,7d = 0,7 ´ 5=3,5 мм;

к–толщина стенки корпуса 4 гидроцилиндра

 мм,               (18)

Минимальную толщину стенки днища гидроцилиндра дн  принимаем в пределах дн = (2…4)к = 3´4,0 = 12 мм.

При величине наружного диаметра плунжера 1 первой ступени D1 > 40 мм рекомендуется плунжер изготовлять полым (из трубы). С этой целью определяем его внутренний диаметр d0

=мм,(19)

где Fmax–максимальное усилие развиваемое гидроцилиндром (Fmax = F3);

Исходя из условий эксплуатации телескопического гидроцилиндра подъемного механизма автомобиля-самосвала минимальная толщина стенки полого плунжера 1 не должна быть менее 10 мм. т. е. min ³ 10 мм.

С учетом выполненных расчетов

.                              (20)

Тогда внутренний диаметр d0 плунжера:

d0 = D1 – 2min = 50 – 2 ∙10 = 30 мм.

2.3 Расчет давления рабочей жидкости в гидроцилиндре

Расчет давления p рабочей жидкости в телескопическом гидроцилиндре в зависимости от угла подъема платформы проводится для каждой выдвижной ступени с учетом ее площади по формуле

,                                                          (21)

где  Fi–усилие создаваемое гидроцилиндром в зависимости от угла подъема платформы;

Ai–площадь поперечного сечения соответствующей ступени гидроцилиндра.

Результаты расчета давления представлены графически на рис.4 и в табл. 3.

Таблица 3

Из графика следует, что в момент окончания выдвижения предыдущей ступени и начала выдвижения последующей давление возрастает, а затем плавно падает до полного выдвижения данной ступени. Это вызвано тем, что для каждой выдвижной ступени давление p в гидроцилиндре определяется делением усилия на меньшую площадь последующей выдвижной ступени.

2.4 Расчет гидроцилиндра на продольную устойчивость

Продольная устойчивость телескопического гидроцилиндра обеспечивается при соотношении длины хода l плунжера к его диаметру D  lçD £ 10. При большем соотношении lçD > 10 необходимо выполнить расчет на продольную устойчивость.

2.5. Расчет параметров опор гидроцилиндра

Диаметр dц цапфы или шаровой опори dк (рис.5)рассчитывают исходя из условий не выдавливания смазки при допустимом давлении в шарнирном соединении q = 15…20 МПа за формулою

,                                                 (22)

де Fmax = F3 = 29,341852 кН определено выше;

k – конструктивный коэффициент, принимается для цапфы, kц = 0,8 и для шаровой опори kш =1.

Принимаем допустимое давление q = 20 МПа рассчитываем диаметры dц и dш

;

.

Расчетное значение диаметров dц та dк округляем до большего ближайшего значения ряду стандартных диаметров, тогда примем dц=45 мм.

Определяем расчетное значение расхода рабочей жидкости Qр трехступенчатым телескопическим гидроцилиндром, при средней скорости vср подъема платформы

  (23)

где ,

здесь z = 3 – число ступеней гидроцилиндра; l = 1100 мм – ход одной ступени гидроцилиндра; t = 20 с – время подъема платформы.

Принимаем шестеренный насос типа НШ–32У, подача которого Qн = 42 л/м при частоте вращения приводного вала n=1440 об/м, КПД: объемный об.= 0,92, общий ηобщ.=0,83, рабочий объём Vo=31,7 см³.

Необходимая частота вращения n приводного вала выбранного насоса для обеспечения расчетной подачи Qр = 31,74 л/мин

.                     (24)

где Qн = 42 л/м – паспортное значение подачи выбранного типоразмера шестеренного насоса при частоте вращения приводного вала nн = 1440 об/м.

Определяем мощность, потребляемую насосом:

. (25)

Определение средней скорости:

,               (26)

где l1, l2, и l3 – длина хода соответствующей ступени гидроцилиндра, (l1 = l2 = l3);

v1, v2, и v3 – скорости движения соответствующей ступени гидроцилиндра.

Определяем скорость движения каждой ступени гидроцилиндра

;           (27)

;         (28)

.          (29)

где об — объемный КПД гидроцилиндра. При манжетном уплотнении или уплотнении маслостойкими резиновыми кольцами принимается об = 1.

Тогда                             .

Определяем диаметр подводящего трубопоровода dтр

,     (30)

где v0 – скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе принимаем  м/с.

По вычисленному диаметру dтр принимаем ближайшее меньшее значение из ряда стандартных номинальных диаметров труб или так званых условных проходов.

Для рассматриваемого примера принимаем dтр=13 мм.

Приложение.

Таблиця АI. Коротка технічна характеристика шестеренних насосів

Таблиця А 2. Нормальні лінійні розміри

Примітка. Під косою рискою наведені розміри посадочних місць для підшипників кочення.

Таблиця А 3. Насыпна вага материалів в т/м

Страницы: 1, 2