Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с пороховым аккумулятором давления и воздушным аккумулятором давления, страница 14

Таким образом, в рамках расчетов по выбору координата опорных точек силового треугольника в первом приближении рассчитываются основные размеры гидроцилиндра. После выбора предпочтительного варианта, определяются остальные его параметры.

Наружный диаметр штока (внутренний диаметр камеры противодавления) можно оценить по формуле:

D_штн=0,65-0,75D_{ГЦ Nгц}.                                                                          (4.15)

Площадь камеры противодавления:

 .                                                                       (4.16)

Толщину стенки штока с учетом того, что при полном вытягивании на нее при меньшем диаметре действует такая же растягивающая сила, что и на обычные ступени, а при подъеме он передает сжимающую силу, равную усилию одного гидроцилиндра, можно принять равной

δ_шт=1,4-1,7 δ_ГЦ 1                                                                                      (4.17)

Шток – см. рис. 2.8 – состоит из двух труб, соединенных в торцах. Между трубами течет жидкость, сливающаяся из камеры противодавления в бак, а внутри внутренней трубы – жидкость, поступающая из напорной магистрали в рабочую камеру гидроцилиндра. Как показывают расчеты, соотношение между проходным сечением напорной и сливной магистралей должно иметь порядок k_F=1,0-1,2. Введем обозначения: D_{шт_тр н} – наружный диаметр внутренней трубы в штоке; δ_{шт_тр} – толщина внутренней трубы. Справедливы следующие соотношения:

.                   (4.18)

Здесь k_зап=1,4 – коэффициент запаса, δ_{шт_тр min}=3-4 мм – минимальное значение толщины стенки внутренней трубы, [σ] – допускаемые напряжения для материала, max(x,y) – функция, равная большему из двух значений (x и y).

Решая данную систему, определяем значения D_{шт_тр н} и δ_{шт_тр}.

Далее определяем следующие параметры:

 – длина нижней, нерабочей части гидроцилиндров, в которой располагаются пыльник, направляющая втулка, канавки под уплотнения – см. рис. 4.2. Для цилиндров рассматриваемой грузоподъемности эта длина находится в диапазоне 130-160 мм;

 – длина верхней, нерабочей части гидроцилиндров, в которой располагается, канавки под уплотнения, а в штоке и направляющая втулка. Для цилиндров рассматриваемой грузоподъемности эта длина находится в диапазоне 100-140 мм.

 - длина труб штока.

Массу первой ступени гидроцилиндра можно определить по формуле (см. рис. 4.2):

.         (4.19)

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

Массы цилиндров промежуточных (i=1..N_ГЦ-1) ступеней (второй для трехступенчатого гидроцилиндра; второй и третьей – для четырехступенчатого):

.        (4.20)

Масса цилиндра последней ступени:

.(4.21)

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

Величина m_шт равна сумме масс наружной и внутренней трубы штока, нижней оси гидроцилиндра и клапанной коробки, если она установлена на штоке. Массу оси коробки m_ос в первом приближении можно принять равной 50 кг; массу частично облегченной клапанной коробки m_кк, если она установлена на штоке – 100 кг, иначе - 0. Общую массу наружной и внутренней труб штока можно оценить по формуле:

.         (4.22)

Здесь k_mшт=0,85 – коэффициент, учитывающий облегчение передней и задней частей цилиндра, D_{шт_тр н} и δ_{шт_тр} – наружный диаметр и толщина стенки внутренней трубы штока – см. выше.

Далее определяем объем и массу жидкости, который необходимо закачать в полностью сжатый гидроцилиндр для полного его выдвижения:

.                                   (4.23)

Здесь ρ_ж – плотность жидкости.

Значение максимального объемного расхода через напорную магистраль можно оценить из соотношения:

Q_12max=(2,5÷3)n_ГЦ ΔV_ГЦ/t_под.                                                                    (4.24)

Здесь t_под – ориентировочное время подъема контейнера в вертикальное положение.

В случае, если перепад давления между вытеснителем и гидроцилиндром в напорной магистрали регулируется дросселем переменного сечения, важно, чтобы суммарный перепад на других сопротивлениях этой магистрали (местных и распределенных) был сравнительно мал (иначе увеличится давление в вытеснителе). Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе гидравлической арматуры, сечений каналов поворотного гидроперехода и диаметров трубопроводов. В противном случае (если дроссель переменного сечения не нужен), для создания необходимого гидравлического сопротивления можно использовать арматуру и трубы со сравнительно большим сопротивлением. В этом случае дроссель постоянного сечения либо вообще не нужен, либо используется в качестве своего рода «довеска» для задания точного значения сопротивления. Впрочем, если точное сопротивление элементов арматуры заранее неизвестно, следует сделать запас и подбирать сечение дросселя постоянного сечения уже по результатам опытных проливок.

Заметим, что обоснованное решение о наличии или отсутствии необходимости использования в напорной  магистрали дросселя переменного сечения может быть принято только после проведения серии расчетов по методике и программе, описанным в  разделе 2. В нулевом приближении (для проведения первых расчетов) можно выбрав дроссель постоянного сечения задать суммарный коэффициент потерь таким, чтобы при максимальном расходе Q_12max перепад давления между вытеснителем и гидроцилиндром(ами) составил 0,25-0,3 от расчетного давления в гидроцилиндре [p₂]. При использовании дросселя переменного сечения суммарный перепад на остальных элементах магистрали должен составлять примерно 0,15[p₂].

Также будем учитывать, что одним из элементов напорной магистрали является внутренняя труба в штоке диаметром D_{шт_тр н}-2δ_{шт_тр} и длиной l_шт. Поскольку увеличение ее диаметра при выбранной компоновке гидроцилиндра автоматически повлечет уменьшение площади сечения магистрали сброса давления из камеры противодавления, что еще менее желательно, то в случае, если ее сечение окажется слишком малым придется увеличивать диаметры всех ступеней гидроцилиндра.