Пример оформления расчета

5. Расчет диаметра гидроцилиндра подъема колпака

Рис. 4.7. Схема механизма подъема колпака

1 – гидроцилиндр, 2 – колонка, 3 – колпак.

Определение значений исходных данных

По чертежу установки (2005 394 00 000 000 СБ) находим необходимые размеры:

= 600 мм, r = 500 мм, D_k = 800 мм, Н = 750 мм, t = 12 мм, а также диаметр колонки d = 60 мм и ее длину L = 1300 мм.

Вычислим массу поднимаемых частей. При этом есть на данном этапе возможность вычислить массу колпака и колонки, а масса штока и поршня цилиндра не могут быть вычислены, т.к. их размеры (диаметры) еще неизвестны. Для упрощения расчета пренебрежем массой деталей крепления колпака к колонке, т.к. она невелика, и скруглениями крыши колпака. Последнее несколько компенсирует отсутствие данных о массе штока и поршня.

где  - плотность материала (сталь) 7,810^-6 кг/мм³,

D_k, H, t, d, L – размеры колпака и колонки.

Полезное (технологическое усилие гидроцилиндра F_п должно преодолеть сопротивление подъему, складывающееся из веса поднимаемых частей и сил трения в направляющих колонки.

, ,

где m – масса поднимаемых частей, кг;

– ускорение свободного падения, м/с²

G = 249,5  9,8 = 2445 H

Сила трения

где f_п – приведенный коэффициент трения в направляющих колонки;

N – нормальная реакция в направляющих, Н.

Из уравнения моментов относительно т.А

, тогда

,

где G_k – вес колпака, Н;

r, - размеры по схеме, мм.

Коэффициент трения сталь по стали со смазкой 0,12 [5], коэффициент приведения учитывает цилиндрическую форму трущихся поверхностей и равен 1,27 [6]. Тогда f_п = 0,121,27.

F_тр = 2  0,12  1,27  220,8  9,8  500/600 = 550 Н

Тогда полезная нагрузка гидроцилиндра

F_п = G + F_тр = 2445 + 550 = 2995 Н.

Время подъема колпака 5 с задано заданием на проектирование, а также высота подъема колпака 700 мм. Тогда ориентировочная скорость подъема V = 700/5 = 140 мм/с.

В заданное время подъема входит и время разгона поршня до установившейся скорости. Чтобы избежать высоких динамических нагрузок, примем время разгона 1 с. Но так как при разгоне будет пройден меньший путь, чем за то же время при установившейся скорости, следует ориентировочную скорость подъема несколько увеличить. Примем V = 160 мм/с.

Давление серийного насоса, выбранного для гидросистемы установки 2,5 Мпа. С учетом потерь давления в трубопроводах и аппаратуре управления и снижения давления в процессе эксплуатации принимаем 30% запас по давлению [11]. Тогда расчетное давление в полости гидроцилиндра

P = 2,5  0,7 = 1,75 МПа.

Приближенное значение движущего усилия гидроцилиндра

[11]

где F_п – полезная нагрузка, Н;

m – движущаяся масса, кг;

V – скорость установившегося движения, м/с;

T_п – время разгона до установившейся скорости, с.

F_дв = 1,3  2995 + 2,6  249,5  0,16/1 = 3997 Н.

Получены значения всех величин, необходимых для предварительного определения диаметра цилиндра.

[11]

Полученное значение округляем до ближайшего большего из стандартного основного ряда диаметров цилиндров [12]

D_ц = 60 мм.

Данное значение диаметра вполне приемлемо с точки зрения компоновки цилиндра в установке. Это значение диаметра в дальнейшем используется при проверочном расчете гидроцилиндра в следующем п. 4.6.

25