Мощность, расходуемая на привод насоса, определяется по формуле
N = 
, (6)
где η12 − общий КПД насоса, η12 = 0,92;
N = 
= 0,13 кВт.
По данным расчета для получения требуемой производительности насоса выбираем электродвигатель АОЛ2-11, с частотой вращения n = 1000 мин−1 и мощностью N = 0,4 кВт.
Расчет пальца на изгиб
Наибольший изгибающий момент палец штока будет испытывать при максимальной нагрузке R = 60 кН (рисунок 1).
Рисунок 1 – К расчету пальца на изгиб.
Длина пальца L = 100 мм = 0,1 м.
Изгибающее напряжение для круглого сечение
σ = 
(7)
В опасном сечении момент будет
Мизг = R ∙ L / 2 = 60 ∙ 0,1 = 6 кН∙м.
Палец в своем сечении представляет круг диаметром d = 50 мм = 0,05 м. Определим момент его сопротивления изгибу
σ = 
= 15,08 ∙ 106 Па = 244,6 МПа
Условие прочности: [ σизг ] ≥ σизг.
Для стали Ст 45 допускаемое напряжение [ σизг ] = 280 МПа.
Условие прочности выполняется, т. к. допускаемое напряжение на изгиб больше действительного.
Расчет шпильки на растяжение
Шпилька испытывает нагрузку сжатия-растяжения (рисунок 2)
Рисунок 2 − Схема и эпюра сжатия-растяжения шпильки.
Для стали Ст 45 допускаемое напряжение на растяжение [ σрас ] = 160 МПа.
σрас = Q / S, (8)
где Q − действующая нагрузка в одной шпильке;
Q = F / 2 = 60 / 4 = 30 кН;
S − площадь поперечного сечения шпильки.
Площадь поперечного сечения шпильки
S = p ∙ dшп 2 / 4, (9)
где dшп − требуемый диаметр шпильки.
Принимаем диаметр шпильки dшп = 0,016 м, тогда
S = 3,14 ∙ 0,0162 / 4 = 200,96 ∙ 10−6 м2.
Должно выполняться условие
[ σрас ] ≥ σрас = Q / F. (14)
σрас = Q / F = 30 ∙ 103 / 200,96 ∙ 10−6 = 149,3 МПа.
Так как [ σрас ] = 160 МПа, то условие выполняется.
|
|
Расчет поперечины на изгиб
Рассчитаем поперечину на изгиб (рисунок 3).
Изгибающее напряжение
σизг = 
. (15)
В опасном сечении момент будет
Мизг = Р ∙ l / 2 = 60 ∙ 0,2 / 2 = 3 кН∙м.
Плита в своем сечении представляет прямоугольник с размерами 0,08х0,04 м.
Определим момент его сопротивления изгибу
W = b 2 ∙ h / 6 = 0,042 ∙ 0,08 / 6 = 21,3 ∙ 10–6 м3.
Рисунок 3 – К расчету поперечины
Определим напряжение, возникающее от изгиба
σизг = Mизг / W = 3000 / (21,3 ∙ 10–6) = 140,8 МПа.
Условие прочности: [ σизг ] ≥ σизг.
Для стали Ст3 допускаемое напряжение [ σизг ] = 160 МПа.
Условие прочности выполняется, т. к. допускаемое напряжение на изгиб больше действительного.
Расчет параметров шва
Проведем расчет сварного соединения шайб с поперечиной.
Расчет прочности тавровых соединений, нагруженных силой Р, выполняется по формуле:
, (16)
где t – напряжение, возникающее в сварном шве;
Р – сила, действующая на сварной шов;
l – длина шва, l = 0,16 м;
h – катет шва.
Расчет предельно допустимых напряжений сварного шва:
, (17)
где dт – предел текучести;
S – запас прочности.
[ τ’ ] = 0,6 · 
= 56 МПа.
Сила, действующая на сварной шов равна силе Р, действующей в винте, т. е.
Р = 60 кН.
Напряжение, возникающее в сварном шве
τ = 60 ∙ 103 / (2 ∙ 0,16 ∙ 0,7 ∙ h) = 268 ∙ 103 / h.
Из условия прочности
268 ∙ 103 / h ≤ 56 ∙ 106
h ≥ 268 ∙ 103 / 56 ∙ 106 = 0,004 м.
На основании расчета по ГОСТ 14771-76 принимаем катет шва h = 5 мм.
Расчет на прочность сварного соединения поперечины
Расчет прочности тавровых соединений, нагруженных силой Р и моментом М, выполняется по формуле:
|
|
(18)
где t − напряжение, возникаемое в сварном шве;
F – сила, действующая на сварной шов;
М – крутящий момент, действующий на шов;
l – длина шва;
R – катет шва.
= 51,9 МПа.
Расчет предельно допустимых напряжений сварного шва.
(19)
где dт – предел текучести;
S – запас прочности.
МПа.
Расчетное напряжение сварного шва меньше предельно допустимого, поэтому запас прочности шва достаточен для его надежности.
Заключение
В данной расчетной работе был проведен расчет гидроцилиндра. По результатам расчета был выбран гидроцилиндр с диаметром поршня 0,16 м и рабочим усилием на штоке 60 кН.
Был проведен расчет гидропривода с рабочим давление 3 МПа.
По результатам расчета для гидропривода был выбран насос шестеренчатый НШ-32Д и электродвигатель АОЛ2-11 с частотой вращения n = 1000 мин−1 и мощностью N = 0,4 кВт.
Был проведен расчет пальца установки гидроцилиндра на изгиб.
Также были проведены расчеты шпильки, поперечины и сварных швов на прочность.
Список используемой литературы
1. Власов Ю. А., Тищенко Н. Т. Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования. − Томск: Изд-во Томск. архит.-строит. ун.-та. 2004 – 277 с.
2. Корсаков В. С. Основы конструирования приспособлений – М: Маш-е. 1983. – 227 с.
3. Писаренко Г. С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова думка, 1975. – 704 с.