ВОПРОС 2. Расчет гидроцилиндра

Гильзы цилиндров по своим геометрическим характеристикам занимают промежуточное положение между толстостенными цилиндрами (трубами) и цилиндрическими оболочками. Для них отношение радиуса срединной поверхности к толщине стенки находится в пределах R/h=5–15 (для цилиндрических оболочек R/h > 15, а для толстостенных цилиндров R/h < 5). Поэтому формулы расчета должны быть справедливы и для толстостенных труб, и для цилиндрических оболочек.

Материал для изготовления гидроцилиндров – сталь 30 с пределом текучести σТ = 300 МПа и сталь 45 с σТ = 360 МПа.

При расчетах могут быть рекомендованы запасы прочности гидроцилиндров : Гильзы Корпуса

При номинальном давлении 2,7–3 > 3

При максимальном давлении 1,8–2 > 2

 

Увеличенные значения запаса прочности для корпусов объясняются тем, что корпус должен обладать достаточной прочностью и жесткостью в местах соединения с поворотными цапфами и днищем. Корпус также может подвергаться ударным нагрузкам при движении автомобиля, поэтому он должен эффективно противостоять образованию вмятин.

 

Рис. 7.2. Расчетная схема гидроцилиндра

Определим диаметр D и толщину h стенок гильзы из расчета по безмоментной теории. Схема расчета показана на рисунке 7.2 и соответствует началу выдвижения одной гильзы относительно другой. В первом вопросе мы определили усилие Р, развиваемое гидроподъемником. Оно определяется давлением р в цилиндре и площадью внутреннего просвета неподвижной гильзы:

. (5)

 

Отсюда можно определить необходимый внутренний радиус непод­виж­ной гильзы:

, (6)

 

где – разность внутренних радиусов цилиндров ∆=r1 – rо (гильзы и плунжера); ≈ 3,5 мм.

Максимальные напряжения, возникающие в неподвижной гильзе, как наиболее нагруженной, не должны превышать допустимых значений:

 

, (7)

 

где [σ] – максимально допускаемые напряжения для материала гильзы.

Для предельного случая max = [σ]) можно записать равенство:

 

. (8)

Учитывая, что:

, (9)

а также

, (10)

 

из выражения (8) определим необходимую толщину стенки гильзы при известном внутреннем радиусе r1:

 

. (11)

 

Таким образом, последовательность выбора размеров гильз заключается в определении размеров первой гильзы (корпуса) и определение диаметров последующих гильз по формуле:

 

, мм (12)

 

где F – усилие на штоке гидроцилиндра; р – давление в цилиндре; z – число звеньев гидроцилиндра (гильз); i – номер рассчитываемой гильзы.

Определенные расчетами значения диаметров необходимо согласовать с нормальным (рекомендуемым) рядом диаметров для гидроцилиндров автомобилей-самосвалов.