ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Тюменского государственного нефтегазового университета

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим работам

«Расчет на прочность элементов гидро- и пневмоцилиндров»

по дисциплине

«Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования»

для студентов специальности 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство» очной и заочной форм обучения

(часть 4)

Тюмень 2003

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители:

к.т.н., доцент, Попцов В.В.

ассистент, Оганесян Г. Ф.

ã Тюменский государственный нефтегазовый университет

Тюмень 2003

ВВЕДЕНИЕ

Гидро- и пневмоцилиндры предназначены для преобразования потока жидкости или воздуха в механическую энергию подвижного звена, которым может быть как шток, так и корпус (гильза) гидро- или пневмоцилиндра. В зависимости от конструктивного исполнения, различают гидро- и пневмоцилиндры с односторонним и двусторонним выходными штоками, поршневые одностороннего и двустороннего действия, плунжерные. Кроме того, гидроцилиндры производятся в исполнении как с тормозными устройствами в конечных положениях, так и без них.

Выбор конструкции предопределяется условиями эксплуатации гидро- и пневмоцилиндра, типами присоединения и способом крепления, усилием, которое должен развивать гидро- и пневмоцилиндр, рабочим давлением, характером работы, динамикой, скоростью перемещения поршня, типом рабочей жидкости и прочими параметрами. Рабочие жидкости, применяемые для гидроцилиндров - минеральные масла с кинематической вязкостью 8....2000 мм2/с (сСт) в диапазоне температур окружающей среды -50…+55⁰С и температур рабочей жидкости – 10…+80⁰С. Класс чистоты рабочей жидкости не должен быть грубее 14 по ГОСТ 17216-71. Тонкость фильтрации рабочей жидкости 25 мкм.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить основы расчета на прочность элементов гидро- и пневмоцилиндров.

2. СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучение теоретических вопросов по поводу применения гидро- и пневмоцилиндров в качестве исполнительных органов в технологическом оборудовании.

2. Изучение методики расчета на прочность элементов гидро- и пневмоцилиндров.

3. Применение гидро- и пневмоцилиндров в качестве исполнительных органов

Цилиндры гидравлические предназначены для применения:

Ø в экскаваторной и дорожной технике (управление отвалом и поворотом стрелы ковша, опорными башмаками);

Ø в сельскохозяйственной технике (подъем и заглубление рабочих органов культиваторов, борон, плугов и управление другими навесными орудиями);

Ø в средствах механизации различных технологических процессов (домкраты, различные подъемники).

Цилиндры пневматические предназначены для применения:

Ø в экскаваторной и дорожной технике;

Ø в средствах механизации различных технологических процессов (домкраты, различные подъемники).

Основными рабочими органами оборудования и инструмента для слесарно-механических и разборочно-сборочных работ являются гидро- и пневмоцилиндры. Элементы гидро- и пневмоцилиндров рассчитывают на прочность.

Прочностной расчет элементов исполнительного устройства гидро- и пневмоцилиндра начинается после того как решен вопрос о применении того или иного вида привода. Последнее связано с оценкой конкретных условий его работы, анализом средств реализации, учитывая, что при этом даны значения полезной нагрузки. Основными расчетными параметрами гидро- и пневмоцилиндров являются рабочее давление и внутренний диаметр цилиндра. Внутренний диаметр цилиндра определяют из полезной нагрузки (необходимое усилие на штоке) и рабочего давления.

Внутренние диаметры цилиндров, диаметр штока, ряд давлений и ход поршня (плунжера) упорядочены ГОСТом 6540-68 и 14063-68.

Основные детали гидро- и пневмоцилиндров: цилиндр (гильза), шток, поршень, сквозная и глухая крышки. При назначении основных размеров необходимо учитывать, что отношение длины цилиндра к его диаметру следует принимать не более 20. Верхний предел хода поршня ограничивается 10 диаметрами цилиндра. Это ограничение обусловлено расчетом цилиндра на продольный изгиб совместно с сжатием под действием усилия развиваемого гидроцилиндром при Р=200 кг/см², а также технологией изготовления.

ПОРЯДОК ПРОВДЕНИЯ РАСЧЕТА

Внутренний диаметр цилиндра:

(1)

где Р – давление, Па;

- коэффициент;

D - внутренний диаметр цилиндра, принимаем 0,280 м (табл.1).

Диаметр штока:

(2)

где - коэффициент;

d - диаметр штока, применяем 0,070 м (табл.1).

Таблица 1.

Ряд нормальных линейных размеров, мм

d, мм	60…62	63…65	67…70
D, мм

Толщина стенок цилиндра:

(3)

где - предел прочности, МПа;

h - толщина стенок цилиндра, м;

цилиндр тонкостенный.

Расчет крышек цилиндра:

Толщина крышек цилиндра:

м (4)

Глухая крышка:

Нормальные напряжения:

МПа (5)

где Р_р – рабочее давление, Па;

- коэффициент;

D - внутренний диаметр цилиндра, принимаем 0,280 м (табл.13).

h - толщина стенок цилиндра, м.

Максимальный прогиб:

м (6)

где Р_р – рабочее давление, Па;

- коэффициент;

D – внутренний диаметр цилиндра, принимаем 0,280 м (табл.1).

h – толщина стенок цилиндра, м;

Е – модуль упругости, МПа.

Максимальный угол поворота сечения:

(7)

где, Р_р – рабочее давление, Па;

- коэффициент;

D – внутренний диаметр цилиндра, принимаем 0,280 м (табл.1).

h – толщина стенок цилиндра, м;

Е – модуль упругости, МПа.

Сквозная крышка:

Нормальные напряжения:

МПа (8)

Максимальный прогиб:

м (9)

Максимальный угол поворота сечения:

(10)

Резьбовое соединение (М6)

Таблица 1.

Основные конструктивные параметры резьбы (М6)

Основные параметры резьбы	Значение, мм
Наружный диаметр резьбы, d₂	6,000
Внутренний диаметр резьбы, d₁	4,918
Средний диаметр резьбы, Dd	5,350
Шаг резьбы, S	1,000
Высота профиля, h	0,541
Высота гайки, H	5,000
Число гайки, z	5,000

Сило затяжки:

H (11)

где d₁ – внутренний диаметр резьбы, м;

- эквивалент прочности.

Напряжения смятия от силы затяжки:

МПа (12)

где F_зат – сила затяжки, Н;

d₂- наружный диаметр резьбы, м;

z – число гайки

h – высота профиля, м.

Напряжения смятия от рабочего давления:

МПа (12)

где Р_р – рабочее давление, Па;

S – Шаг резьбы, м;

d₂- наружный диаметр резьбы, м;

z – число гайки

h – высота профиля, м.

Сумма напряжений смятия:

(13)

Напряжение среза:

где, F_зат – сила затяжки, Н;

d₁ – внутренний диаметр резьбы, м;

К_б – коэффициент, принимаем 0,8

К_m – коэффициент, принимаем 0,6

H – высота гайки, м.

Таблица 2

Задания по вариантам

Варианты	Наименование конструкции	Усилие на штоке, Р кН	Рабочее давление, Р_р МПа

Продолжение табл. 2.

Стенд для демонтажа и монтажа шин колес автомобилей	22,0	0,5
Стенд для демонтажа и монтажа шин колес автомобилей	22,0	0,4
Стенд для демонтажа и монтажа шин колес автомобилей	26,0	0,4
Стенд для разборки и сборки рессор автомобилей	25,0	0,5

Стенд для разборки и сборки рессор автомобилей	20,0	0,4
Стенд для разборки и сборки рессор автомобилей	26,0	0,5
Стенд для разборки, сборки и регулирования сцепления автомобилей	25,0	0,4
Стенд для разборки, сборки и регулирования сцепления автомобилей	20,0	0,5
Пресс	24,0	0,4
Пресс	18.0	0,4
Пресс	24,0	0,5

4. Пример расчета (1 вариант).

Внутренний диаметр цилиндра:

Диаметр штока:

Толщина стенок цилиндра:

цилиндр тонкостенный

Толщина крышек цилиндра:

Расчет крышек цилиндра:

Глухая крышка:

Нормальные напряжения:

МПа

Максимальный прогиб:

Максимальный угол поворота сечения:

Сквозная крышка:

Нормальные напряжения:

МПа

Максимальный прогиб:

Максимальный угол поворота сечения:

Резьбовое соединение (М6)

Сила затяжки:

Напряжения смятия от силы затяжки:

МПа

Напряжения смятия от рабочего давления:

МПа

Сумма напряжений смятия:

Напряжение среза:

Параметры	Варианты

D, м	0,280	0,240	0,320	0,280	0,280	0,300	0,320	0,250	0,320	0,280	0,280
d, м	0,070	0,060	0,080	0,070	0,070	0,075	0,080	0,063	0,080	0,070	0,070
h, м	0,012	0,008	0,011	0,012	0,009	0,013	0,011	0,010	0,011	0,009	0,012
	0,043	0,033	0,034	0,043	0,032	0,043	0,034	0,040	0,034	0,032	0,043
h_кр, м	0,012	0,008	0,011	0,012	0,009	0,013	0,011	0,010	0,011	0,009	0,012
σ_max, МПа	-42,126	-55,710	-52,385	-42,126	-59,913	-41,206	-52,385	-48,359	-52,385	-59,913	-42,126
ω_max, м∙10^-4	3,517	5,125	6,231	3,517	6,669	3,645	6,231	3,862	6,231	6,669	3,517
φ_max, ∙10^-2	3,032	5,155	4,70	3,032	5,749	2,933	4,700	3,729	4,700	5,749	3,032
τ_max, МПа	-70,506	-93,240	-87,675	-70,506	-100,275	-68,964	-87,675	-80,938	-87,675	-100,275	-70,506
ω_max, м∙10^-4	4,077	5,942	7,225	4,077	7,732	4,226	7,225	4,478	7,225	7,732	4,077
φ_max, ∙10^-2	4,937	8,395	7,654	4,937	9,362	4,776	7,654	6,072	7,654	9,362	4,937
F_зат, кН	2,921
σ_см, МПа	64,281
σ_см, МПа	11,003	8,802	8,802	11,003	8,802	11,003	8,802	11,003	8,802	8,802	11,003
Σ σ_см, МПа	75,284	73,083	73,083	75,284	73,083	75,284	73,083	75,284	73,083	73,083	75,284
τ_ср, МПа	78,247

Приложение 1

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 3

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ........................................................................................... 4

2. СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ........................ 4

3. Применение гидро- и пневмоцилиндров в качестве исполнительных органов............................................................. 4

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА...................................................... 7

5. Пример расчета (1 вариант)......................................................... 13

Методические указания

к практическим работам «Расчет на прочность элементов гидро- и пневмоцилиндров» по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования» для студентов специальности 150200 «автомобили и автомобильное хозяйство» очной и заочной форм обучения (часть 4)

Составители:

к.т.н.,доцент, Попцов В.В.

ассистент, Оганесян Г. Ф.

Подписано к печати Бум. писч. №1

Заказ № Уч.изд.л.

Формат 60х84/16 Усл.печ.л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж экз.