Прочностной расчет исполнительного механизма

4.1 Расчет параметров сечения штока гидроцилиндра.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Нагрузка:

Вылет (длина стержня): l=1870мм

Материал: Ст.35

- модуль продольной упругости материала для стали

µ=2

1) Определяю динамическую силу при подъеме и торможении.

Подъем:

h=1870 мм - высота подъема штока гидроцилиндра;

t=35 сек - время подъема штока гидроцилиндра;

v=h/t-скорость подъема штока гидроцилиндра.

v= 1870/35 =0,053 м/с

Пусть t´=0,5 сек - время действия максимальной нагрузки при подъеме штока

j´=v/t´ - ускорение отрыва при подъеме штока гидроцилиндра.

j=0,053/0,5=0,106 м/с²

Рn=Р+Ри = Р+Р∙ j´ - нагрузка при подъеме штока гидроцилиндра.

Рn=20000+20000∙0,106=22120Н

Торможение:

v=0,053 м/с-скорость опускания штока гидроцилиндра;

Пусть t"=0,1 сек - время действия максимальной нагрузки при торможении штока;

j"=v/t" - ускорение при торможении штока;

j"=0,053/0,1=0,53м/с²

Рт=Р+Ри = Р+Р∙ j" - нагрузка при торможении штока гидроцилиндра.

Рn=20000+20000∙0,53=30600Н

Pт>Pп, следовательно в дальнейших расчетах использую значение Pт=30600H

Рис. 4.1 Расчетная схема

Расчетная схема рис. 4.1 соответствует положению, при котором груз поднят на максимальную высоту. 2) Определяю критическую силу: где нормативный или требуемый коэффициент запаса по устойчивости. Для стали ; принимаю

3) Определяю параметры сечения:

Формула Эйлера:

где минимальный момент инерции площади поперечного сечения стержня;

коэффициент, учитывающий способ закрепления концов стержня (один закреплен), следовательно ;

,

Определяю диаметр штока:

4.2 Определение параметров сечения опорных лап.

Оценка безопасности конструкции при несимметричной установке автомобиля.

Смещение в поперечном направлении изображено на рис. 4.2.:

Рис.4.2 Смещение автомобиля в поперечном направлении

Смещение в продольном направлении изображено на рис. 4.3.:

Рис.4.3 Смещение автомобиля в продольном направлении

Нагрузка на лапы подъемника будет максимальной при смещении автомобиля продольном направлении, следовательно рассматриваю только этот случай.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

P=9555,5Н-нагрузка, действующая на передние лапы

l=1235мм- максимальная длина опорной лапы

Материал: Ст.3

- модуль продольной упругости материала для стали

1) Определяю динамическую силу при подъеме и торможении.

Подъем:

h=1870 мм - высота подъема штока гидроцилиндра;

t=35 сек - время подъема штока гидроцилиндра (опорных лап);

v=h/t-скорость подъема штока гидроцилиндра (опорных лап).

v= 1870/35 =0,053 м/с

Пусть t´=0,5 сек - время действия максимальной нагрузки при подъеме

j´=v/t´ - ускорение отрыва при подъеме

j=0,053/0,5=0,106 м/с²

Рn=Р+Ри = Р+Р∙ j´ - нагрузка на лапы при подъеме

Рn=9555,5+9555,5∙0,106=10568Н

Торможение:

v=0,053 м/с-скорость опускания штока гидроцилиндра;

Пусть t"=0,1 сек - время действия максимальной нагрузки при опускании опорных лап;

j"=v/t" - ускорение при торможении;

j"=0,053/0,1=0,53м/с²

Рт=Р+Ри = Р+Р∙ j" - нагрузка на лапы при торможении.

Рn=9555,5+9555,5∙0,53=14620Н

Pт>Pп, следовательно в дальнейших расчетах использую значение Pт=14620H

2) Определяю критическую силу:

где нормативный или требуемый коэффициент запаса по устойчивости.

Для стали ;

принимаю

Схема подхвата и эпюра изгибающих моментов показана на рис. 4.4.

Рис. 4.4 Эпюра изгибающего момента

Рассматриваю случай, когда платформенные подхваты под пороги, одноплунжерного гидравлического подъёмника, выдвинуты на максимальную длину l=1235мм.

Рассмотрим участок

а)

б) , где

Как видно из расчётов опасным будет сечение 1-1, где ,

- для стали Ст-3;

М_иmax/W_х<[σ_и]

Зная предельное напряжение текучести , можно определить допустимое напряжение

,

где - нормативный коэффициент запаса прочности

(Для стали Ст-3 находиться в пределах от 1,5 до 2,0)

σ_и=М_иmax/W_х

М_иmax- наибольший изгибающий момент

М_иmax=18055,7 Н∙м

М_иmax/W_х<[σ_и]; М_иmax/[σ_и] <W_х ; 18055,7Н∙м/160МПа<W_х ;

112,8∙10^-6м³<W_х

Для прямоугольного сечения: W_х=(b∙h²)/6

Выбираю квадратный профиль, тогда: W_х=b³/6

_{Толщину стенок принимаю равным 10 мм.}

Рис. 4.5 Профиль опорной лапы

Вывод:

В ходе расчета я определила параметры прочности и устойчивости форм выдвижных (наиболее часто выходящих из строя элементов рабочего оборудования: штока гидроцилиндра и опорных лап).

В результате были выбраны параметры сечений данных элементов.

Диаметр штока гидроцилиндра получился равным 5,5 см.

Длина стенки опорной лапы равна 7 см

Толщина стенки - 10 мм