Силовой расчет привода.
Нагрузка на гидроцилиндр подъёма - P1.
Поскольку каретка поднимается через полиспаст, скорость подъёма каретки с грузом будет в два раза больше скорости перемещения штока.
Скорость перемещения штока цилиндра подъёма
Нагрузка на цилиндры наклона.
Длину подвижной и неподвижной рамы считаем одинаковыми H/2. Подвижная рама поднимается на величину Н/2. Центр тяжести рамы находится посередине, т.е. Н/4. Центр тяжести максимально поднятой подвижной рамы будет величина
Составляем уравнения моментов создаваемых мачтой относительно опоры для наиболее неблагоприятных случаях при максимально поднятой каретки с грузом и наклоненных в крайние положения.
Уравнение моментов при наклоне мачты назад рис.2б:
Из уравнения моментов и находим силу нагрузки на цилиндры наклона при наклоне назад:
Силу такой величины, но противоположно направленную, необходимо создать подачей давления в штоковую полость цилиндров для удержания мачты с грузом.
Уравнение моментов при наклоне мачты вперед рис.2а:
Сила нагрузки на цилиндры наклона при наклоне вперед:
В дальнейшем расчете ориентироваться будем на наибольшую силу нагрузки, которую должен будет преодолевать разрабатываемый привод (P2max).
Поскольку по заданию наклон мачты осуществляется двумя цилиндрами, найденную силу делим пополам и исходя из этого значения в дальнейшем рассчитываем гидроцилиндр наклона.
Усилие
на штоке одного цилиндра
.
Скорость перемещения штока V2=Vн.
Расчет цилиндра подъёма груза.
Диаметр цилиндра подъёма определим исходя из того, что движущая сила, необходимая для подъёма груза преодолевается
из определения давления, как сила равна произведению давления на площадь.
,
где: pном
–номинальное, рабочее давление в
системе; D1-
диаметр плунжерного цилиндра;
дм-коэффициент
полезного действия гидродвигателя
механический ( учитывает потери давления
в системе, трение в манжетах, уплотнениях
штока) . Предварительно принимается в
пределах дм
=0,75…0,97.
Полученное значение округляется до ближайшего большего значения диаметра по ГОСТ 12447-80.
Диаметры поршня D мм : 10; 12; 16; 20; 25; 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500 …
Значения указанные в скобках не являются предпочтительными.
Рис.4 . Плунжерный гидравлический цилиндр по ОСТ2 КП28 –1 -79.
1 – гайка, 2 – плунжер, 3 – гайка крепления цилиндра, 4 – направляющая втулка, 5 – втулка, 7 – защитное кольцо, 6, 8, 9 – уплотнительные манжеты, 10 – корпус, 11, 12 – отверстия для отвода утечек, 13 – отверстие для подвода рабочей жидкости.
Получаем D1п – цилиндр плунжерный штока нет. Внимательно изучив конструкцию плунжерного цилиндра рис.4 необходимо подобрать по известному диаметру нужное количество манжет см. приложение 2
Фактическое усилие на плунжере с учетом сил трения
F1- сила трения покоя
Fтр
F2-сила
жидкостного
F1 трения
F3-сила сухого трения
F3 F2
V
Fтр= F1+ F2+ F3
F1 - силой трения покоя пренебрегаем.
F2
-
сила жидкостного трения (силы сопротивления,
пропорциональные скорости перемещения)
,
где Kv- градиент сил жидкостного трения, определяется экспериментально (Kv=(0,15…..0,2)102 Н.с/м ).
F3- силы сопротивления независящие от трения
fтр- коэффициент трения резины по стали fтр=0,04…0,08
F - площадь контакта (манжеты и уплотняемого элемента) на которую давит давление p.
Силу сухого трения рассматриваем для каждой манжеты. Принимаем, давление, действующее на первую манжету за 100%, на вторую манжету за 70%, на третью манжету –20%.
где : b- ширина выбранных вами манжет, dм- диаметр манжет ( тот который трется).
Определение механического коэффициента полезного действия плунжерного цилиндра - дм1.
Общий коэффициент полезного действия гидроцилиндра подъёма -д1.
до1- объёмный КПД для гидроцилиндров с манжетным уплотнением (0,98…1), пренебрегаем утечками в гидроцилиндре, до1=1.
дг1- гидравлический КПД гидроцилиндра дг1=1.
Определение расхода необходимого для обеспечения заданной скорости подъёма груза при выбранном гидроцилиндре.
