Vật liệu Hệ số ma sát trượt Gỗ rắn trên gỗ rắn 0,25 Da trên gỗ 0,4 Da trên gang 0,28 Thép trên đất cứng 0,20,8 Lốp cao su trên đất cứng 0,40,6 Thép trên thép 0,2 (+. = (+.0,2 (kN)
4.3. Xác định lực đẩy của xy lanh 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
Thông 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
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG CẦN
Xe nâng container kiểu cần sử dụng hai xilanh thủy lực tác động một chiều để nâng cần, chúng được bố trí song song với nhau và đối xứng về hai bên trọng tâm cần, do đó khi tính tốn ta chỉ cần tính cho một xilanh thủy lực với 50% tải trọng đặt lên cơ cấu.
5.1. Xác định hành trình của xilanh thủy lực
Dựa vào họa đồ vị trí của cần để xác định hành trình của xilanh thủy lực
Hành trình xilanh
S = (OB – OA). = (5-2,5).1 = 2,5 (m) = 2500 (mm)
5.2. Xác định lực đẩy của xilanh thủy lực
Lực đẩy của xilanh thủy lực nâng chính là phản lực lớn nhất tại vị trí liên kết cần với xilanh nâng trong tất cả các vị trí của cần mang hàng tương ứng.
Trong lịng cần chính và cần phụ cịn có cả xilanh co giãn cần. Khối lượng của xilanh này cũng tương đối lớn nhưng nó khơng ảnh hưởng đến việc tính kết cấu thép cần, mà chỉ ảnh hưởng đến lực nâng của xilanh nâng cần.
Bảng 5. 1. Giá trị tải trọng tính tốn theo phương z (IIa) Góc
IIa
-qcc. cosα .sinα ZA ZB
560 -3,42 -2,07
Bảng 5. 2. Giá trị tải trọng tính tốn theo phương x (IIa)
Góc IIa
-qcc. sinα .cosα XA
5.3. Tính tốn xilanh thủy lực
5.3.1 . Đường kính trong của xilanh
Đường kính trong của xilanh được xác định dựa vào lực cản tác dụng lên cần piston và áp lực cơng tác trong cơ cấu.
Dt ≥ 1,13 Trong đó:
Sn - Lực cản tác dụng lên xilanh
z - Số xilanh thủy lực nâng làm việc đồng thời Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu,
- Tổn hao áp lực trong hệ thống - Hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực - Hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp
ST T Đại lượng Kí hiệu Bảng tra Kết quả Đơn vị 1 Lực cản tác dụng lên xilanh Sn 22098 7 kG
2 Số xilanh thủy lực nâng làm việc đồng thời z 2
3 Áp suất công tác trong hệ thống thủy lực Pk 280 kG/cm2
4 Tổn hao áp lực trong hệ thống 33,6 kG/cm2
5 Hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực Tr. 215
[3] 0,96
6 Hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp Tr. 215
[3] 0,98
7 Đường kính trong của xilanh Dt 24,920 cm
Chọn Dt = 25 cm = 250 mm = 2,5 dm = 0,25 m
5.3.2. Tính đường kính cần piston
Đường kính cần piston d được xác định theo tỷ số
ST T Đại lượng Kí hiệu Bảng tra Kết quả Đơn vị Ghi chú
1 Áp lực cơng tác 0,8 Thơng thường = 0,6 ÷ 0,8
3 Đường kính cần dc 20 cm
5.3.3. Chiều dày thành xilanh
Chọn XLTL thành mỏng, tức ≤ 1,18, khi đó thành xilanh chịu nén Chiều dày thành xilanh được xác định theo cơng thức: ≥
Trong đó:
Dn - Đường kính ngồi của xilanh Dt - Đường kính trong của xilanh Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu
- Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh - Chiều dày thành xilanh
ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết
quả Đơn vị Chi chú
1 Đường kính
trong của xilanh Dt 25 cm
2 Áp lực dầu công
tác trong cơ cấu Pk 280 kG/cm
2 3 Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh 176,5 MPa = 176,5 (N/mm 2) = 1765 (kG/cm2)
4 Giới hạn chảy 353 MPa
Theo Bảng Thép cacbon chất lượng theo tiêu chuẩn Nga GOST 1050
Chọn Thép C45
5 Chiều dày thành
xilanh 1,98 cm Chọn = 2 (cm)
5.3.4. Tính đường kính ngồi xilanh
Trong đó:
Dt - Đường kính trong của xilanh - Chiều dày thành xilanh
ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết quả Đơn vị Ghi chú
1 Đường kính trong của xilanh Dt 25 cm
2 Chiều dày thành xilanh 2 cm
3 Đường kính ngồi của xilanh Dn Dn ≥ Dt + 2. 29 cm Kiểm tra lại nghiệm điều kiện ≤ 1,18
= = 1,16 < 1,18 (thỏa mãn điều kiện)
5.3.5. Xác định hành trình của xilanh
S = l1 – l2 Trong đó:
l1 - Chiều dài của xilanh khi cần ở chiều cao nâng lớn nhất l2 - Chiều dài của xilanh khi cần ở chiều cao nâng nhỏ nhất
ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết quả Đơn vị Ghi chú 1 Chiều dài của xilanh khi cần ở
chiều cao nâng lớn nhất l1 5000 mm OB
2 Chiều dài của xilanh khi cần ở
chiều cao nâng nhỏ nhất l2 2500 mm OA
3 Hành trình của xilanh S = l1 – l2 2500 mm
5.3.6. Chiều dài của cần piston
lc = S + e Trong đó:
S - Hành trình của xilanh
e - Bề dày của piston và khe hở cần thiết
ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết quả Đơn vị Ghi chú 1 Hành trình của xilanh S 2500 mm
2 Bề dày của piston và khe hở cần thiết e 300 mm
3 Chiều dài của cần piston lc lc = S + e 2800 mm = 280 (cm)
5.3.7. Kiểm tra bền cần piston
- Đường kính cần piston: dc = 20 (cm) - Chiều dài cần: lc = 280 (cm)
Dựa vào tỷ số: = = 14 < 25
Kiểm tra bền cần piston theo điều kiện ổn định: ≤ [] Trong đó:
F - Diện tích tiết diện cần Sn - Lực tác động của xilanh
- Ứng suất vật liệu chế tạo xilanh - Hệ số chiết giảm ứng suất
- Hệ số liên kết
imin - Bán kính của tiết diện
Jx - Mơ men chống uốn của tiết diện theo phương x
ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết quả Đơn vị Ghi chú 1 Lực tác động của xilanh Sn 22098 7 kG 2 Đường kính cần piston dc 20 cm dc = d
3 Diện tích tiết diện cần F F = 314,15 cm2
4 Hệ số liên kết 2
5 Chiều dài cần l 280 cm lc = l
6 Mô men chống uốn của tiết
diện theo phương x Jx
Jx =
7854 cm2
7 Bán kính của tiết diện imin imin = ix = iy = 5 cm
8 Độ mảnh 112
9 Độ mảnh 1 110 = 0,35
11 Hệ số chiết giảm ứng suất = + (- ) 0,34 phụ thuộc vào độ mảnh
12 Ứng suất vật liệu chế tạo
xilanh 2069 kG/cm 2 13 Ứng suất cho phép 3530 kG/cm2 ≤ -> Cần piston của xilanh đủ bền P 3 1 2 45 6 7 8 91011121314 15
Hình 5. 1. Sơ đồ kết cấu xi lanh thủy lực nâng 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.
Trong đó:
Ppd - Lực phát động lên cơ cấu Pk - Áp lực của dầu
- Tổn thất áp lực trên đường ống cao áp - Tổn hao áp lực trên đường ống thấp áp
Dt - Đường kính trong của xilanh d - Đường kính cần piston ST T Đại lượng Kí hiệu Cơng thức Kết quả Đơn vị Ghi chú 1 Áp lực của dầu 280 2 Tổn thất áp lực trên đường ống cao áp = 0,12.Pk 33,6
3 Tổn hao áp lực trên đường ống
thấp áp = 0,2.Pk 56
4 Đường kính trong của xilanh Dt 25 cm
5 Đường kính cần piston d 20 cm dc = d
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN CƠ CẤU XOAY CHỐT
6.1. Xác định hành trình của xi lanh thủy lực
- Chiều cao lớn nhất của xilanh - Chiều cao nhỏ nhất của xi lanh - Hành trình của piston
6.2. Xác định lực đẩy của xilanh thủy lực
Cơ cấu xoay chốt này chỉ hoạt động khi container đặt hẳn xuống đất hoặc lên xe ơ tơ. Do đó, tải trọng gây nên lực cản tác dụng vào cần piston của hộp mở khóa chính là trọng lượng hộp mở khóa và trọng lượng của thanh kéo, trọng lượng này lấy theo thực tế
Do đó, mơmen phát sinh ở các phần tử có chuyển động của cơ cấu bằng lực kéo xilanh nhân với cánh tay địn nên ta có:
Q. Trong đó: - Hệ số ma sát,
Q- Trọng lượng hộp mở khóa và thanh kéo, Q = 50 kg R- bán kính chốt, R =15cm
- Lực kéo xi lanh
X- cánh tay đòn, x= 5 cm ->
6.3 . Tính tốn xilanh thủy lực
6.3.1 . Đường kính trong của xilanh
Đường kính trong của xilanh được xác định dựa vào lực cản tác dụng lên cần piston và áp lực công tác trong cơ cấu.
Dt ≥ 1,13 Trong đó:
Z- Số xilanh thủy lực, Z = 1
Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu, Pk = - Tổn hao áp lực trong hệ thống
- Hiệu suất cơ khí của xylanh
- Hiệu suất cặp bản lề hai đầu cần piston Thơng thường chọn
6.3.2. Tính đường kính cần piston
Đường kính cần piston d được xác định theo tỷ số = -> d =
- được tra bảng theo áp lực công tác,
ST
T Đại lượng Kí hiệu
Bảng tra Kết quả Đơn vị 1 Đường kính cần d cm 2 Áp lực cơng tác 3 Đường kính trong Dt
6.3.3. Chiều dày thành xilanh
Chọn XLTL thành mỏng, tức ≤ 1,18, khi đó thành xilanh chịu nén Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức: ≥
Trong đó:
Dn - Đường kính ngồi của xilanh Dt - Đường kính trong của xilanh Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu
- Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh - Chiều dày thành xilanh
6.3.4. Tính đường kính ngồi xilanh
Dn ≥ Dt + 2. Trong đó:
Dn - Đường kính ngồi của xilanh Dt - Đường kính trong của xilanh - Chiều dày thành xilanh
Kiểm tra lại nghiệm điều kiện ≤ 1,18
6.3.5. Xác định hành trình của piston
S = l1 – l2 Trong đó:
l1 - Chiều dài của xilanh khi cần ở chiều cao nâng lớn nhất l2 - Chiều dài của xilanh khi cần ở chiều cao nâng nhỏ nhất
6.3.6. Chiều dài của cần piston
l = S + e Trong đó:
S – Hành trình của xilanh
e – bề dày của piston và khe hở cần thiết
6.3.7. Kiểm tra bền cần piston
Kiểm tra bền cần piston theo điều kiện ổn định ≤ [] Trong đó:
F - Diện tích tiết diện cần F =