Пример поверочного расчета гидроцилиндра рукояти экскаватора hundai

Гидроцилиндр закреплен шарнирно с помощью проушин на штоке и задней головке. Зазоры в подвижных соединениях шток - букса и поршень - цилиндр приводят к перекосу продольных осей штока и цилиндра при эксцентричном приложении нагрузки из-за трения в опорах проушин (рис. 6.11).

Поверочный расчет гидроцилиндра рукояти экскаватора на прочность выполнен в соответствии с ОСТ 24.070.11 и заключается в определении результирующих напряжений и запасов прочности в принятых расчетных сечениях цилиндра и штока и сравнении их с допускаемыми запасами [12].

Рисунок 6.11 - К расчёту гидроцилиндра рукояти экскаватора с шарнирными опорами: а - размеры гидроцилиндра; б - расчетная схема

Исходные данные для расчета приведены ниже:

Расчет гидроцилиндра.Наибольшее движущее усилие при подаче жидкости в бесштоковую полость гидроцилиндра

Угол перекоса между осями цилиндра и штока

Радиусы кругов трения

Площадь сечения штока

Момент инерции сечения штока

J₂ = 0,05d⁴_2H =1,0368·10^-5 м⁴.

Момент сопротивления штока

W₂ = 2·J₂ /d_2H = 2·1,0368·10^-5/0,12 = 1,728·10^-4 м³.

Момент инерции сечения цилиндра

J₁ = 0,05(d⁴_1H – d⁴_1B) = 0,05(0,2⁴ - 0,17⁴) = 3,824·10^-5 м⁴.

Момент сопротивления цилиндра:

а) относительно наружной поверхности

W_1H = 2J₁/d_1H = 2 · 3,824 · 10^-5/0,2 = 3,824 · 10^-4 м³;

б) относительно внутренней поверхности

W_1В = 2J₁/d_1В = 2 · 3,824 · 10^-5/0,170 = 4,499 · 10^-4 м³;

Коэффициенты нагруженности цилиндра (в₁) и штока (в₂):

Тригонометрические величины:

Промежуточные величины:

Постоянные интегрирования:

Расстояния, определяющие положение наибольших прогибов находят по формулам:

м

м

Если полученные значения x₁>l₁ (или x₂>l₂), то наибольшие прогибы возникают на концах первого и второго участков. В этом случае принимают x₁=l₁ (или x₂=l₂). В нашем случае принимаем x₁=l₁=1,75 м. Расчетные прогибы определяют по формулам

Расчет на прочность при рабочем давлении в цилиндре. Напряжения изгиба в наружной и внутренней поверхностях цилиндра от продольной силы находят по формулам:

а) в наружной поверхности

б) во внутренней поверхности

Напряжения в наружной и внутренней поверхностях цилиндра от внутреннего давления жидкости определяют следующим образом:

а) в наружной поверхности

б) во внутренней поверхности

Результирующие напряжения в цилиндре рассчитывают по формулам:

а) в наружной поверхности стенки

б) на внутренней поверхности стенки на растянутом волокне

в) на сжатом волокне

Напряжения в штоке определяют по формулам:

а) изгиба

б) сжатия

в) результирующие

Запас прочности стенок цилиндра

где σ_Э1В = 277164276 Па - наибольшее значение из , , - предел текучести для стали 20 (ГОСТ 1050-88).

В соответствии с ОСТ 24.070.11 «Поверочный расчет гидравлических цилиндров на прочность» запас прочности цилиндра ( ) должен быть не менее

Следовательно, толщина стенки гидроцилиндра рукояти по условиям прочности является недостаточной.

Решающим фактором возникновения запредельных напряжений в стенках гидроцилиндра является высокое давление в гидросистеме (до 38 МПа - без учета гидравлических ударов).

Расчет цилиндров на упругую устойчивость выполняется с использованием дополнительных графиков по методике приведенной в работе [12].

ЛИТЕРАТУРА

1. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие / Т. М. Башта. - Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1972. - 672 с.

2. Гидравлика и гидропривод: учебник для вузов / Б. Г. Гейер [и др. ].- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1981. - 295 с.

3. Вильнер, Я. М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я. М. Вильнер, Я. Т. Ковалев, Б.В. Некрасов; под ред. Б.Б.Некрасова. – Минск: Высшая школа, I976. - 4I6 с.

4. Основы теории и конструирования объемных гидропередач / Под ред. В.И.Прокофьева, М., 1968.

5. Гидравлика и гидропривод: учебник для вузов /В.Г. Гейер [и др.]. М.: Недра, 1970. -302 с.

6. Крамской, Э.И. Устройства и элементы гидроавтоматики / Э. И. – Л.: Лениздат, 1967. - 107 с.

7. Либерман, Д. А. Справочные таблицы для выбора силовых агрегатов и трубопроводови их расчета:учебное пособие / Д. А. Либерман, А. Л. Радюк, Б. Г. Сизов. – Красноярск:CТИ, 1972. - 21 с.

8. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., «Машиностроение», 1972, 320 с.

9. Расчет силового гидропривода: методические указания к выполнению курсовой работы. – Красноярск: КПИ,1983. - 29 с.

10. Кожевников, С. Н. Гидравлический и пневматический приводы металлорежущих станков / С. Н.Кожевников, В. Ф. Пешат. - М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

11. Коваль, В.П. Гидропривод горных машин / В. П. Коваль. - М.: Недра, 1979. - 319 с.

12. Ковалевский, В.Ф. Справочник по гидроприводам горных машин / В. Ф. Ковалевский, Н. Б. Железняков, Ю. Е. Битлин. - М.: Недра, 1967.

13. Марутов, В. А. Гидроцилиндры / В. А. Марутов, С. А. Павловский. - М.: Машиностроение, 1965

14. Хорин, В.Ч. Гидропривод забойного оборудования / В. Ч. Хорин. - : М.:Недра, I980. - 416 с.

15. Бим-Бад, Б.М. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач // Б. М. Бим- Бад .-М.:Машиностроение,1990

16. Борисов, Ф.И. Теория и расчет гидропневмопривода: учеб.пособие / Ф. И. Борисов. – Красноярск: ГАЦМиЗ, 2003. -144с.

17. Гудилин, Н. С. Гидравлика и гидропривод: учеб.пособие / Н.С. Гудилин, Е.М. Постоев. – 2-е изд. стер. –М.: Изд. Моск. Горн. Ун-та, 2001.

18. Медведев, В.Ф. Гидравлика и гидравлические машины: учеб. пособие / В. Ф. Медведев. - Мн.: Выш.шк., 1998. -331с.

19. Методика расчета систем объемного гидропривода. Руководящий нормативный документ РД 22-17-79, 1980

20. Каверзин, С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: учеб. пособие / С. В. Каверзин. Красноярск: ПИК «Офсет», 1997. 384с

21. Проектирование гидропривода горных машин : учеб. пособие / Б. С. Маховиков [и др. ]. - Л.: Ленинградский горный институт, 1989. 99с.

22. Шварцбург, В.П. Выбор материалов при конструировании гидравлических машин : учеб. пособие / Шварцбург. М. : МЭИ, 1976. 20с.

23. Корпачев, В. П. Основы проектирования объемного гидропривода: учеб. пособие / В. П. Корпачев, В. И.Дитрих, И. В. Губин. Красноярск: СибГТУ, 2006. 143с.

24. Лепешкин, А. В. Гидравлика и гидропривод. Ч.2.: учебник / А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин, А. А. Шейпак. - 3-е изд., стереотип. М.: МГИУ, 2005. 352 с.

25. Стационарные установки шахт. Под общей ред. Б.Ф. Брадченко. М., Недра, 1977, 440 с.