2.5.5Расчет толщины стенки и днища (крышки) гидроцилиндра

Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек. [6, 25, 26] В зависимости от соотношения наружного и внутреннего диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых , а тонкостенными – цилиндры, у которых .

1. Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле

или ,

(2.10)

где

– толщина стенки толстостенного цилиндра, м;

– внутренний диаметр гильзы гидроцилиндра, м;

– рабочее давление, максимально возможное внутренне избыточное давление с учетом всех предполагаемых рабочих состояний, включая гидравлический удар, Па;

– допускаемое напряжение на растяжение, Па;

1. чугун Па;

2. стальное литье Па;

3. легированная сталь Па;

4. бронза Па;

– коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона);

1. чугун ;

2. сталь ;

3. алюминиевые сплавы ;

4. латунь .

Толщину стенки тонкостенного цилиндра определяют по формуле [6, 25, 26] .

(2.11)

К толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для мм припуск принимают равным (0,5…1) мм.

Толщину днища гидроцилиндра определяют по формуле (рис. 2.4). [6, 25, 26] ,

(2.12)

где

– толщина днища цилиндра, м;

– внутренний диаметр днища цилиндра, м;

Остальные размеры выбираются по справочнику.

Рисунок 2.3 Схема для расчета днища гидроцилиндра

2.5.6Определение расходов жидкости в гидравлическом цилиндре

Расчетный расход жидкости Q, подаваемый в поршневую полость гидроцилиндра, определяется по скорости перемещения штока, связанного со звеньями машины и площади поршня. С учетом утечек жидкости в гидроцилиндре определим расход [6, 25, 26]

,

(2.13)

где

– расход жидкости в поршневой полости, ;

– скорость выдвижения штока, ;

– площадь поршня, ;

– объемный КПД гидроцилиндра, .

Расчетный расход в гидролинии слива из штоковой полости определим по формуле

,

(2.14)

где

– расход жидкости в гидролинии слива, ;

– площадь штока, .

2.6Расчет гидроцилиндра на устойчивость и прочность

2.6.1Расчет штока цилиндров на устойчивость

Все гидравлические цилиндры рассчитываются на устойчивость. Приложение к цилиндру чрезмерной осевой нагрузки может привести к продольному изгибу штока (потери устойчивости в осевом направлении). Критическое усилие, которое приводит к продольному изгибу, определяют по формуле Эйлера [6, 15, 25]

,

(2.15)

где

– критическое усилие на штоке, Н;

– модуль упругости, для стали МПа;

– момент инерции штока, ;

– коэффициент приведения длины, выбирается в зависимости от способа монтажа цилиндра, (рис. 2.4).

. Наиболее предпочтительно применение шарнирного крепления.

– длина продольного изгиба, м;

,

(2.16)

где

– диаметр штока, м;

,

(2.17)

где

– коэффициент продольного изгиба, или коэффициент закрепления (рис. 2.4);

– расчетная длина (при выдвинутом штоке), м.

Рисунок 2.4. Способы закрепления гидроцилиндров и значения коэффициента закрепления

Определяем критическое усилие на штоке по формуле

,

(2.18)

где

– усилие на штоке, Н;

– критическое усилие на штоке, Н;

– коэффициент запаса прочности, .

Момент инерции штока определим из формулы

,

(2.19)

Проверяем условие устойчивости

,

(2.20)

В пояснительной записке начертить схему монтажа гидроцилиндра. [6, 15, 22, 25]