CHƯƠNG 4 : TÍNH TỐN CƠ CẤU CO GIÃN CẦN
4.3. Xác định lực đẩy của xylanh thủy lực (*)
Lực đẩy của xilanh co giãn cần phải thắng được tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu.
Hình 4. 1. Sơ đồ tính cơ cấu khi giãn cần
≥ ( + ).0,2 + ( + ).sinα -
+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 + (308 + 44).sin – 144,68 = 405,41 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 + (418 + 44).sin – 266,52 = 533,96 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 + ( 528 + 44).sin – 494,16 = 417,43 kN
Vậy lực đẩy cần thiết: = 533,96 (kN)
Hình 4. 2. Sơ đồ tính cơ cấu khi thu cần
≥ ( + ).0,2 - ( + ).sinα +
+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 - (308 + 44).sin + 144,68 = 375,16 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 - (418 + 44).sin + 266,52 = 460,79 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 - ( 528 + 44).sin + 494,16 = 457,33 kN
Vậy lực đẩy cần thiết: = 460,79 (kN)
Xác định các kích thước của xylanh: Đường kính trong của xy lanh: * Trường hợp 1: khi giãn cần
Dt = 1,13. Trong đó :
Z - số xilanh thuỷ lực, Z = 1
Pk - áp suất định mức của bơm , Pk = 260 kG/cm2
P - tổng tổn hao áp suất của chất lỏng từ bơm đến xilanh thuỷ lực P = Ph + Pc + Ps
Trong đó :
Ph - tổng tổn hao trên đường ống cao áp Pc - tổng tổn thất trên đường ống thấp áp
Thơng thường có P = 0,12Pk = 0,12.260 = 31,2 kG/cm2 ; - hiệu suất cơ khí của xylanh , = 0,96 ;
c - hiệu suất cặp bản lề hai đầu cần piston , c = 0,98.
Dt = 1,13. = 17,8 cm .
Chọn Dtl = 18 cm
* Trường hợp 2: khi thu cần
Thơng thường chọn ω = = 0,6 ÷ 0,8 Chọn ω = 0,6 => = 1,13. = 1,13. = 19,69 cm Do < nên ta chọn = = 20 (cm) Tính đường kính piston - Đường kính piston: d Dt. 1
: Hệ số tỉ lệ giữa đường kính piston và cần piston, = 1,6.
d 20. 1,6 1 1,6 = 12,25 cm. Chọn d = 13 cm.
Tính các thơng số cịn lại của xilanh thủy lực Chiều dày thành xilanh.
- Chọn xilanh thuỷ lực thành mỏng, tứclà n t D D < 1,18 , khi đó thành xilanh chịu nén.
- Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức :
k t p .D 2.[ ] , Trong đó :
[ ] – ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo xylanh ,với vật liệu chế tạo xilanh là thép 45 có = 450 (MPa)
[]= = = 225 (MPa) = 225 (N/mm2) = 2250 (kN/cm2) – Áp suất làm việc an toàn của xilanh =
= (260 – 31,2).0,96.0,98
= 215,25 (kN/cm2)
= 1,0045 (cm) chọn = 1,1 (cm).
Đường kính ngồi của xilanh.
Dn = Dt + 2. = 20 + 2.1,1 = 22,2 cm
chọn Dn = 23 cm
Kiểm nghiệm lại điều kiện = = 1,15 < 1,18
Vậy thoả mãn.
3
1 2 45 6 7 8 91011121314 15
Hình 4. 3. Sơ đồ kết cấu xy lanh thuỷ lực co dãn cần
1-Vòng lắp xy lanh với giá; 2-Nắp trên; 3,4,5,10,11-Phớt chắn dầu; 6-Đường dẫn dầu vào; 7-Vỏ xy lanh; 8-Cần pistơn; 9-Vịng chắn phớt;
12-Quả piston; 13,14-Đai ốc; 15-Nắp dưới.
Chiều dài cần xilanh
L = S + e = 700 + 60 =760 (cm) Trong đó:
S – Hành trình xilanh, S = 700 (cm)
e – Khoảng cách từ điểm chết trên của piston đến đầu mép của vịng móc trên cần piston, e = 60 (cm)
Kiểm tra bền cần piston:
+ Chiều dài cần: l = 700 cm
Ta có tỉ số
l
d = = 53,85 > 25.
Vậy cần piston được kiểm tra theo điều kiện ổn định:
σ = ≤ [σ]
Trong đó :
F - diện tích tiết diện cần piston, F = = = 132,66 cm2;
Sxl - Lực tác động nên cần piston, = 533,96 (kN) = 53396 (kG)
[σ] - Ứng suất cho phép của vật liệu làm cần piston, [σ] = 2250 (kG/) φ – Hệ số chiết giảm ứng suất cho phép, phụ thuộc vào độ mảnh của cần, [5]
λ = ;
imin - bán kính quán tính cực tiểu,
imin = ix = iy = x J
F
Jx - mômen chống uốn của tiết diện theo phương x, Jx = 4 .d 64 imin = 4 2 .d .4 64. .d = 2 d 16 = 0,25.d = 0,25.13 = 3,25 (cm) λ = = 156,92
Tra bảng hệ số với thép CT45, tài liệu [5]
Hình 4. 4. Sơ đồ tính cần piston cơ cấu co giãn cần
= 150 = 0,32 = 160 = 0,29
= - .(λ - ) = 0,32 - .(156,92 – 150) = 0,3
Kiểm tra lực phát động của cơ cấu:
+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển
động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi giãn cần.
Ppd = z.[(Pb - Ph ). 2 t .D 4 - Pc . 2 2 t .D .d 4 4 ], Trong đó:
Ph - Tổng tổn hao trên đường ống cao áp, Ph = 0,12.Pb ; Pc - Tổng tổn thất trên đường ống thấp áp , Pc = 0,2.Pb ; Ppd = 1.( 260 – 0,12.260). – 0,2.260..( – )
= 62413,78 (kG) = 624,137 (kN). Ta có: = 533,96 kN, Vậy Ppd > (thỏa mãn)
+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển
động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi co cần.
Ppd = z.[(Pb - Ph )..( - ) - Pc . ],
Ppd = 1.[(260 – 0,12.260)..( – ) - 0,2.260. = 52516,14 (kG) = 525,16 (kN).
Ta có: = 460,79 (kN), Vậy Ppd > (thỏa mãn)
Xác định lưu lượng cần thiết để cho xylanh co giãn cần hoạt động:
Q = F.v = 2 t .D 4 .v, Trong đó:
v - Vận tốc của xilanh co giãn cần, có v = (0,1 - 0,2) m/s, chọn v = 0,15m/s. Q = .0,15 = 0,0047 (m3/s) = 282 (l/ph) .
Xác định lưu lượng riêng của bơm:
+ Lưu lượng riêng của bơm được xác định theo công thức:
q = tb Q n.
Trong đó :
Q - lưu lượng cần thiết để cho một xilanh nâng cần hoạt động, Q = 282 (l/ph) = 282.103 (cm3/ph)
n - tốc độ quay của bơm , chọn n = 2000 (v/ph) tb - hiệu suất trung bình của bơm, tb = 0,95 . q = = 148 cm3/v