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 (σmax = [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.