Расчет гидравлической системы самопогрузчика

2.2.1 Расчет и выбор гидроцилиндров. В общем случае диаметр гидроцилиндра определяется по формулам [6]
(2.1)
, (2.2)
где FВЫТ - заданное усилие выталкивания гидроцилиндра, Н;
FВТ - заданное усилие втягивания гидроцилиндра, Н;
P - перепад давления на гидроцилиндре, P =17 МПа;
МЦ - механический КПД гидроцилиндра, МЦ=0,95;
- коэффициент мультипликации.
z - число гидроцилиндров.
Усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования можно определить, составляя уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести, относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования.
Усилия на штоках исполнительных гидроцилиндров определяются в установившемся режиме работы по величине наибольшей грузоподъемности Gгр.
Для расчета гидроцилиндров подъема кузова самопогрузчика составим расчетную схему (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Расчетная схема гидроцилиндров подъема кузова самопогрузчика
Усилие на штоке гидроцилиндре подъема кузова определяется по формуле [6]:
(2.4)
где lц – плечо действия силы Fц , lц =2,9 м;
lгр – плечо действия силы Gгр, lгр = 1,65 м;
Учитывая, что для гидроцилиндра опрокидывания кузова самопогрузчика рабочей секцией является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема кузова D1 = 80 мм. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-80x60х40x900.
Скорости движения штоков гидроцилиндров подъема кузова и гидроцилиндров опрокидывания кузова определяем исходя из конструктивных особенностей самопогрузчика.
Скорость движения поршня гидроцилиндра подъема кузова Vk= 0,1 м/с. Скорость движения поршня гидроцилиндра опрокидывания Vс=0,12 м/с.
2.2.2 Расчет гидроцилиндров стрелы. Для расчета гидроцилиндров стрелы самопогрузчика составим расчетную схему (рисунок 2.5). Наиболее нагруженное положение – вывешивание относительно заднего колеса.
Рисунок 2.5 - Схема для определения усилий в гидроцилиндре подъема стрелы.
Усилие на штоке гидроцилиндре подъема стрелы определяется по формуле [6]:
(2.5)
где lгц – плечо действия силы Fц , lгц = 3,8 м;
lм – плечо действия силы Gм, lм= 2,1 м;
Gт – сила тяжести машины, Gт =190000 Н,
Учитывая, что для гидроцилиндра подъема стрелы самопогрузчика рабочей секцией является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема стрелы D1 = 63 мм. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-63x35x1100.
2.2.3 Для расчета гидроцилиндров ковша самопогрузчика составим расчетную схему (рисунок 2.6). Наиболее нагруженное положение – вывешивание относительно переднего колеса.
Рисунок 2.6 - Схема для определения усилий в гидроцилиндре поворота ковша.
Усилие на штоке гидроцилиндре поворота ковша определяется по формуле [6]:
(2.6)
где lгц – плечо действия силы Fц , lгц = 1,35 м;
lм – плечо действия силы Gм, lм= 1,8 м;
Gт – сила тяжести машины, Gт =190000 Н,
Учитывая, что для гидроцилиндра поворота ковша самопогрузчика рабочей секцией является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра поворота ковша D1 = 80 мм. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-80x45x1000.
2.2.4 Расчет грузоподъемности стрелы. Для расчета гидроцилиндров стрелы самопогрузчика составим расчетную схему (рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 - Схема для определения усилий в гидроцилиндре подъема стрелы.
Усилие на штоке гидроцилиндре подъема стрелы определяется по формуле [6]:
(2.8)
где lгц – плечо действия силы Fц , lгц =0,8 м;
lт – плечо действия силы Gт, lт = 4,3 м;
lс – плечо действия силы Gс, lс = 2,8 м;
Gт – сила тяжести снега или мусора в ковше, Gт =10000 Н,
Gc – сила тяжести стрелы, Gc = 8000Н.
Для определения силы тяжести материала находящегося в ковше воспользуемся формулой
где ρ – плотность материала ( плотность снега ρ = 400 кг/м3, плотность мусора ρ = 200 кг/м3),
Vк – объем ковша, Vк = 1,4 м3.
Учитывая, что для гидроцилиндра подъема стрелы самопогрузчика рабочей секцией является поршневая, то получим следующее значение диаметра
По ОСТ 22-1417-79 принимаем диаметр поршня гидроцилиндра подъема кузова D1 = 63 мм

. Полное обозначение гидроцилиндра ГЦ 1.20.0.У-63x35x1100.
2.2.5 Прочностной расчет гидроцилиндров. Допустимая минимальная толщина δmin (м) стенки цилиндра поворота ковша:
δmin=D32×σр+ρmax×(1-2μ)σр-ρmax×(1+μ)-1=0,082170×106+17×106×(1-2×0,29)170×106-17×106×(1+0,29)-1=0,003м.

где ρmax=1,2×ρном=17МПа - максимальное давление (давление срабатывания предохранительного клапана) в гидросистеме, равное (1,1...1,3)ρном.;
[σр] - допускаемое напряжение материала цилиндра при растяжении по окружности (на продольный разрыв) под действием внутреннего давления, Па: для стального литья (стали 35JI и 40Л) принимается равным 30...35% временного сопротивления σр, т.е. (0,3...0,35)×550×106 = (165...193)×106Па;
μ- коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), для стали — 0,29.
К найденной по формуле минимальной толщине стенки δmin цилиндра прибавляется припуск на механическую обработку металла. Для внутренних диаметров цилиндра D = 30...180мм. он принимается равным 0,5...1,0мм.
Допустимая минимальная толщина δmin (м) стенки цилиндров подъема-опускания стрелы:
δmin=D1,22=σp+ρmax×(1-2μ)σp-ρmax×(1+μ)-1=0,072170×106+13,32×106×(1-2×0,29)170×106-13,32×106×(1+0,29)-1=0,0025м

К найденной по формуле минимальной толщине стенки δmin цилиндра прибавляется припуск на механическую обработку металла. Для внутренних диаметров цилиндра D = 30...180 мм он принимается равным 0,5...1,0 мм.
Минимальную толщина стенки напорного трубопровода(м):
δmin=ρmax2×σp=13,32×106×0,042×170×106=0,0016м.

где dн - наружный диаметр трубопровода, м (принимается по таблицы и зависит от условного dн, найденного в п.2.1).
2.2.6 Определение скорости заглубления ковша. Эта скорость задается на основании оптимальных линейных скоростей движения отвала.
Под скоростью заглубления отвала понимают среднюю линейную скорость движения его режущей кромки, которая определяется скоростью поступательного движения машины.
Скорость заглубления отвала (рисунок 12) определяется по формуле:
где υр = 0,30 (м/с) – рабочая скорость, м/с;
α = 30…35° - задний угол резания, (таблица 2).
Скорость перемещения штока цилиндра υц, подъема-опускания ковша находим графическим построением плана скоростей (рисунок 12). Для этого υ01 раскладывается по двум направлениям: перпендикулярно оси гидроцилиндра и вдоль его:
Рисунок 2.8 – План скоростей.
Найдём масштабный коэффициент:
где PυO = 1000 (мм) – отрезок υ01.
где PυO1 = 1,250 (мм) – отрезок υц.
Тогда, отсюда следует:
где отрезки L и ОО1 определяются по чертежу.
2.2.5 Расчет и выбор насоса