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 – 2min = 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
|
-- |
φi |
Рi |
|
1-я ступень |
0 |
6,46795 |
|
5 |
6,24612 |
|
|
10 |
6,03991 |
|
|
15 |
5,82058 |
|
|
18,61 |
5,6469 |
|
|
2-я ступень |
20 |
8,11523 |
|
25 |
7,71328 |
|
|
30 |
7,25995 |
|
|
35 |
6,75125 |
|
|
38,56 |
6,35343 |
|
|
3-я ступень |
40 |
9,81656 |
|
45 |
8,81706 |
|
|
50 |
7,71317 |
|
|
55 |
6,49832 |
|
|
60 |
5,16473 |
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
|
№№ ПП |
Модель, тип насоса |
Робочий об’єм, см3 |
Тиск МПа |
Подача |
ККД |
||
|
л/хв |
об/хв |
Об’ємний |
Загальний |
||||
|
V0 |
pн |
Qн |
nн |
hоб |
hн |
||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
НШ–10Е НШ–16 НШ–32У НШ–46У НШ–50–2 НШ–67 НШ–98К НШ–140 |
10 16 31,7 46,5 48,8 69 98,8 140 |
10 10 10 10 10 10 10 10 |
13 21 42 62 65 92 135 192 |
1440 1440 1440 1450 1450 1450 1455 1460 |
0,90 0,91 0,92 0,92 0,92 0,92 0,94 0,94 |
0,80 0,81 0,83 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 |
Таблиця А 2. Нормальні лінійні розміри
|
Нормальні лінійні розміри, мм |
|||||||||
|
3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,3 |
5,6 6,0 6,3 6,7 7,1 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 |
10 10,5 11 11,5 12 13 14 15 16 17 |
18 19 20 21 22 24 25 26 28 30 |
32 34/35 36 38 40 42 45/47 48 50/52 53/55 |
56 60/62 63/65 67/70 71/72 75 80 85 90 95 |
100 105 110 120 125 130 140 150 160 170 |
180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 |
320 340 360 380 400 420 450 480 500 530 |
560 600 630 670 710 750 800 850 900 950 |
Примітка. Під косою рискою наведені розміри посадочних місць для підшипників кочення.
Таблиця А 3. Насыпна вага материалів в т/м
|
Матеріал |
Насипна вага |
Матеріал |
Насипна вага |
|
Алебастр молотий |
1,2 – 1,3 |
Земля рихла суха |
1,2 |
|
Алебастр кусками |
1,6 |
Земля мерзла |
1,4 |
|
Алюміній у чушках |
1,3 –1,7 |
Камінь бордюрний |
2,25 |
|
Алюміній брухт |
0,7 |
Камінь брусчатка |
1,9 – 2,7 |
|
Антрацит |
0,8 – 0,95 |
Камінь булижник |
1,8 – 2,2 |
|
Апатит концентрат |
1,7 |
Камінь пісчаник |
2,3 |
|
Асфальт у плитах |
1,2 – 1,5 |
Камінь шлакобетонний |
1,2 – 1,35 |
|
Бетон (маса із гравієм) |
2,0 – 2,4 |
Картопля |
0,65 – 0,73 |
|
Бетон із золою |
1,8 |
Кварц полевий дроблений |
1,45 –1,6 |
|
Бетон шлаковий |
1,5 – 1,7 |
Кварц полевий куски |
2,7 –2,85 |
|
Бетон з пісчаником |
2,3 |
Кокс кам'яновугільний домений |
0,42 – 0,5 |
|
Бетон з цегляним щебнем |
1,8 – 2,0 |
Кукурудза (зерно) |
0,7 – 0,75 |
|
Брухта стальна |
2,0 |
Крига кусками |
0,88 – 0,92 |
|
Брухта мідна |
2,3 |
Крейда кускова |
1,2 –1,35 |
|
Брухта алюмінієва |
0,7 |
Мармур куски і крошка |
1,69 |
|
Вапняк (камінь) |
2,2 – 2,8 |
Сміття будівельне |
1,2 –1,4 |
|
Вапняк (тісто) у рихл. стані |
1,3 – 1,5 |
Овочі різні |
0,5 –0,6 |
|
Вугілля камінне |
0,8 – 0,85 |
Пісок сухий |
1,4 –1,65 |
|
Гіпс (камінь) |
1,3 – 1,5 |
Пісок сирий |
1,9 – 2,05 |
|
Глина свіжа комова |
1,5 – 2,7 |
Пшениця (зерно) |
0,7 – 0,8 |
|
Глина суха кусками |
1,0 – 1,8 |
Ракушечник |
1,0 – 1,4 |
|
Глина суха кусками |
1,0 – 1,8 |
Рис |
0,89 |
|
Гравій |
1,6 – 1,86 |
Руда – боксит, мідна |
1,1 – 1,75 |
|
Дрова листових порід сухі |
0,55 |
Сніг мокрий |
0,79 |
|
Дрова хвойних порід сухі |
0,4 |
Сіль суха |
0,9 – 1,3 |
|
Деревна тріска мало ущільнена |
0,5 – 0,7 |
Торф вологий |
0,5 – 0,65 |
|
Залізо чушки |
4,35 |
Шлак доменний |
1,2 – 1,35 |
|
Земля рихла волога |
1,7 |
Шлак котельний |
0,7 – 1,0 |
|
Земля рихла суха |
1,2 |
Щебінь цегляний |
1,2 – 1,35 |
|
Земля мерзла |
1,4 |
Щебінь гранітний |
1,5 – 1,8 |
