Расчет гидроцилиндра подъема лотка

 

Расчет гидроцилиндра

 

Внутренний диаметр D1 гильзы гидроцилиндра вычисляется по найденному значению расчетной нагрузки на гидроцилиндр F и давлению без учета потерь:

 

D1 = ,

где F =3277 H - расчетная нагрузка на гидроцилиндр;

= 0.4 МПа - давление в системе;

 

D1= = 102.2 мм;

 

Найденное значение D1 округляется до ближайшего нормального:

D1 =105 мм;

 

Диаметр штока D2 выбирается из соотношения:

 

D2 / D1 =0,4….0,5;

D2= (0,4…..0,5) ∙ D1 = (0,4….0,5) ∙105=42…..52.5 мм;

 

Найденное значение D2 округляется до ближайшего нормального:

D2 =50 мм;

 

В качестве уплотнений поршня и штока рекомендуется использовать эластомерные материалы, резинотканевые шевронные манжеты.

Количество манжет назначается в зависимости от уплотняемого диаметра и давления.

При давлении 0.4 МПа количество манжет n принимается равным:

 

На поршень: D1=105 мм.;

для 55<D≤280 мм;

n1=4 шт.

 

На шток: D2 =50мм.; для 55 ≤ D2;

n2 =3 шт.;

 

Среднею высоту h одной манжеты можно принять равной 6 мм, в уплотнении с четырьмя манжетами:

h1=6 мм

 

И h= 4 мм – в уплотнениях с тремя манжетами:

h2=4 мм.

 

Сила трения Т для резинотканевых уплотнителей из шевронных манжет определяется по формуле:

Т =Т∙D∙h∙n∙ ,

где D - уплотняемый диаметр, мм;

h – высота манжеты, мм.;

n - число манжет;

- напряжение силы трения (удельное трение);

≈0,2МПа;

 

Сила трения Т1 в уплотнении поршня:

Т1 = ∙ D1 ∙ h1∙ n1 = 3,14∙105 ∙ 6 ∙ 4 ∙ 0,2 = 1583H;

 

Сила трения Т2 в уплотнений штока:

Т2 = ∙ D2 ∙ h2 ∙ n2 = 3,14 ∙ 50 ∙ 4 ∙ 3 ∙ 0,2 = 377H;

 

Давление жидкости в полостях гидроцилиндра (р1 – в поршневой и р2 – в штоковой ) с учетом сил трения в уплотнительных узлах поршня и штока при установившемся движении определяется согласно уравнению:

 

р1 ∙ S1 - р2 (S1 - S2) – F -T1 - T2 =0;

где р1- давление в поршневой полости гидроцилиндра;

р2 = 0,2 МПа, - давление в штоковой полости гидроцилиндра (р2= потеря давления в линии слива и ≈ 0,2 МПа;

S1 и S2 – рабочие площади соответственно поршня и штока;

 

Определим S1:

S1 = = = 8655 мм2;

 

Определим S2:

S2 = = = 1963 мм2;

Тогда давление в полости гидроцилиндра р1 определяется по формуле:

р1 = ;

 

р1 = =0.76 МПа;

 

Толщина стенки гильзы определяется по величине давления р1 и допускаемому напряжению[ р]:

= + а1, мм;

где а1 – допуск на обработку;

а1 =0,8мм.;

- допускаемое напряжение растяжения;

Для стального литья ≈ (80-100) МПа;

=90 МПа;

 

= + 0,8 =0.44мм;

 

=1мм.;

 

Выбор способа крепления гидроцилиндра и определение минимального диаметра штока из условий прочности при расчете на устойчивость.

 

Рис. 2.2 К расчету гидроцилиндра.

 

Зная расчетное усилие F = 3277H, определяем критическое усилие Fкр.по формуле:

F= F кр /m;

где m = 2-3- коэффициент запаса прочности;

m=2;

 

F кр= F ∙ m= 3277 ∙ 2=6594H;

 

Зная критическую силу можно определить момент инерции i :

 

F кр = ;

где iш – момент инерции штока,мм4;

Е= 2,1•105 МПа - модуль упругости;

пр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим ℓпр :

пр=0,5( ℓ1+2∙ℓхода+ℓ2);

где

1 = 200мм – конструкционные размеры;

хода =300 мм – длина рабочего хода;

2 =200мм – конструкционные размеры;

 

пр=0.5(200 + 2 ∙ 300 + 200)=500мм;

 

Из формулы выразим i штока:

iш = = = 3359 мм4;

Для определения i штока используют и такую формулу:

i штока=

 

тогда

D2min = / = =16.6мм;

 

То есть минимальный диаметр штока D2min = 16.6мм;

Так как принятый ранее D2 = 50мм > D2min , то D2 =50мм, удовлетворяет условию прочности.