Разработка системы подъема транспортно-пускового контейнера, страница 7

Тогда  D_ГЦн3=D_ГЦ2-2·0,01=0,376 м.

Внутренний диаметр второй ступени:D_ГЦ3=D_ГЦн3-2·δ_ГЦ3=0,346 м.

Примем зазор между внутренним диаметром третьей ступени и наружным диаметром четвёртой ступени равным 10 мм.

Тогда  D_ГЦн4=D_ГЦ3-2·0,01=0,326 м.

Толщина стенки цилиндра четвёртой ступени (полагаем, что максимальное давление в камере противодавления такое же, как и в рабочей камере):

Внутренний диаметр четвёртой ступени:D_ГЦ4=D_ГЦн4-2·δ_ГЦ4=0,3 м.

Наружный диаметр штока можно оценить по формуле:  D_шт=0,4× ×D_ГЦ1=0,181 м. Примем  D_шт=0,16 м. Толщина стенки штока примем δ_шт=2× ×δ_ГЦ1=0,038 м.

Координаты начала выдвижения ступеней гидроцилиндра: 

Δξгц1, м	Δξгц2, м	Δξгц3, м	Δξгц4, м	Δξгц5, м
0	2,864	5,728	8,592	11,456

Начальная координата верхней крышки гидроцилиндра:

Координата нижней крышки камеры противодавления:

Длина трубчатой части штока l_шт=Δξ_i+l₂=3,014 м

Масса цилиндра первой ступени:

ρ =7800 кг/м³  плотность материала (стали 40Х).

Коэффициент k_m1=0,2 учитывает массу проушины верхней опоры, а также утолщения стенки в передней и задней частях цилиндра.

Масса цилиндра второй ступени:

Масса цилиндра третьей ступени:

Масса цилиндра четвертой ступени:

k_m3=0,85 – коэффициент, учитывающий облегчение нижней части цилиндра.

    Величина m_шт равна сумме масс наружной и внутренней трубы штока, клапанной коробки и нижней оси гидроцилиндра. Суммарную массу оси и частично облегченной клапанной коробки m_ок примем равной 150 кг. Общую массу наружной и внутренней труб штока можно оценить по формуле:

k_mшт=0,85 -коэффициент, учитывающий облегчение передней и задней частей цилиндра, d_штвн и δ_штвн – наружный диаметр и толщина стенки внутренней трубы штока.  Приняв зазор между наружной и внутренней трубами равным 0,01 м, величину d_штвн можно определить из формулы: d_штвн = D_штн - 2·δ_шт -2·0,01=0,064 м. Толщину δ_штвн можно оценить по условию прочности:

Примем =0,003 м. Тогда m_тршт = 412,69 кг, а общая масса штока m_шт= =m_ок +m_тршт =кг.

Координата центра масс первой (наружной) ступени:

Координата центра масс второй ступени:

Координата центра масс третьей ступени:

Координата центра масс четвертой ступени:

Координата общего центра масс штока и жестко связанных с ним элементов гидроцилиндра (например, клапанной коробки):

Моменты инерции ступеней гидроцилиндра относительно их центров масс:

 

Момент инерции штока относительно его центра масс:

Здесь h_ок =1,1D_ГЦн1= 0,539 м - высота клапанной коробки. Модуль упругости и коэффициент Пуассона для стали 40Х равны соответственно: Е_ГЦ=2,14*10¹¹ Па и  µ_ГЦ=0,259. Безразмерный коэффициент демпфирования γ_ГЦ=0,02.

На каждой из ступеней цилиндра и на наружной поверхности штока будем использовать по два уплотнительных кольца из твердой резины (твердость по Шору T_{Ш к ГЦ} =90).

5.8. Параметры вытеснителя

5.8.1Параметры рабочей камеры гидроцилиндра напорной магистрали.

Объем жидкости, который поступает в гидроцилиндр при его выдвижении.

Значение максимального объёмного расхода через трубопровод, соединяющий вытеснитель с гидроцилиндром:

Диаметр трубопровода:

Будем считать, что первый участок трубопровода – от вытеснителя до поворотного гидроперехода в нижней опоре гидроцилиндра – при диаметре
имеет длину . Второй участок представляет собой совокупность внутренних каналов в штоке. Диаметр внутреннего канала в штоке, по которому течет жидкость из вытеснителя, равен:

при

Используем схему без дросселя в напорной магистрали. Тогда суммарные потери на местных сопротивлениях в напорной магистрали:

Для жидкости АМГ-10 коэффициент динамической вязкости равен   µ=1,7∙10^-2 кг/м/с. Подставляя это значение, получаем Re=10⁶. Это соответствует турбулентному режиму течения, т.е. коэффициент трения можно определить из соотношения:

Суммарный объем рабочей камеры гидроцилиндра (при полностью сложенном гидроцилиндре):

5.8.2 Параметры камеры противодавления и магистрали сброса

Объём жидкости, который вытесняется в бак из камеры противодавления:

Максимальный расход из камеры противодавления:

Диаметр проходного сечения трубопровода (при условии, что скорость течения жидкости в трубопроводе слива не превышает 20 м/с):

Будем считать, что второй участок трубопровода – от поворотного гидроперехода в нижней опоре гидроцилиндра до бака – при диаметре
 имеет длину  Первый участок представляет собой совокупность внутренних каналов в штоке. Площадь сечения кольцевого канала в штоке:

 Эквивалентный диаметр при длине  м.

Для регулирования давления в камере противодавления используется дроссель переменного сечения. Коэффициент расхода жидкости через дроссель µ_сб=0,6.

Конечный (при полностью выдвинутом гидроцилиндре) объем камеры противодавления, включающий в себя объем магистрали сброса от камеры до дросселя: трубчатую магистраль в штоке и каналы в клапанной коробке:

Суммарный коэффициент потерь на местных сопротивлениях в магистрали слива, исключая потери на дросселе переменного сечения:

5.8.3 Параметры гидравлической камеры вытеснителя.

Считаем, что весь вытеснитель выполнен из стали 40Х. При нормальной температуре модуль упругости материала стенки вытеснителя Е_в=2,14∙10¹¹ Па, коэффициент Пуассона , где G_в=0,85∙10¹¹ Па – модуль сдвига.

Здесь k_l=0,8 – коэффициент, учитывающий толщины стенок, размеры штуцеров, подводящих трубопроводов. k_кр= k_xв =0,05 – характеризует отношение длины эллиптических частей вытеснителя, расположенных в его крышках, к его диаметру. Из этого уравнения находим диаметр вытеснителя D_в=0,95 м.

Толщина стенки цилиндрической части вытеснителя, с учетом, что для стали 40Х σ­_т =490∙10⁶ Па и приняв коэффициент запаса k_зап=1,8:

Объем гидравлической полости вытеснителя при полном выдвижении поршня-разделителя, включая объем напорной магистрали от вытеснителя до дросселя:

5.8.4 Параметры газовой камеры вытеснителя.

Начальный объем и начальная площадь поверхности газовой камеры вытеснителя:

Максимальный радиус кривизны днища считаем равным диаметру вытеснителя: