Расчет гидроцилиндра

Расчет гидроцилиндра путевых машин. Гидроцилиндры путевых машин подвергаются внешним нагрузкам со стороны приводимых механизмов, а также внутренним нагрузкам, связанным с наличием рабочих давлений в полостях.

Различают максимальные нагрузки, обусловленные настройками предохранительных или редукционных клапанов давления, кратковременные пиковые нагрузки, связанные с динамическими характеристиками приводимого механизма или рабочего органа и характером переключений аппаратов, а также нагрузки, вызванные реакцией гидроцилиндра на внешние воздействия.

Последние нагрузки возникают, например, в гидроцилиндрах ограничения хода подбоек современных выправочно-подбивочных машин циклического действия, в гидроцилиндрах-демпферах ударов при опасных сближениях сателлита и корпуса машины у выправочно-подбивочных машин непрерывно-циклического действия.

Гидроцилиндры могут приводить рычажные механизмы и совершать при работе активные возвратно-поступательные движения (например, привод рычагов подбоек, кранов-манипуляторов), механизмы, у которых гидроцилиндрами производится периодическая регулировка положения рабочего органа (подъемно-рихтовочные устройства, планировочные плуги), а также механизмы, не требующие при работе движений штоков (привод желобов вырезного устройства щебнеочистительной машины, привод заглубления виброплит машин типа ВПО).

В каждом конкретном случае производится анализ действующих на гидроцилиндр нагрузок, определяются рабочие скорости выходного звена (штока или корпуса, в зависимости от схемы работы).

Схема действия внешних и внутренних нагрузок на дифференциальный гидравлический цилиндр (рис. 1, а) обобщает большинство расчетных случаев. Из уравнение равновесия сил, действующих на поршень, определяется развиваемая штоком гидроцилиндра сила, кН:

где D, d₁, d₂ – диаметры поршня и штоков, м; p₁, p₂ – давления рабочей жидкости в полостях, МПа.

В соответствии с выбранным правилом знаков будем считать, что положительное направление силы F справа – налево.

 После несложных преобразований нетрудно заметить, что знак силы F определяется знаком выражения:

Если оно > 0, то возникает сила F, перемещающая шток влево, а если < 0, то вправо. При равенстве его 0 – сила исчезает.

Расчетные схемы гидроцилиндров: а – дифференциального; б – с односторонним выходом штока; в – плунжерного

Случай, когда d₁ = d₂ соответствует гидроцилиндру с двухсторонним штоком, когда d₁ = 0 – гидроцилиндру с односторонним штоком (рис. 1, б), а когда d₁ =0 и d₂ = D – плунжерному гидроцилиндру (рис. 1, в). Сила, развиваемая гидроцилиндром с двухсторонним штоком диаметра d, кН:

Сила F, развиваемая гидроцилиндром с односторонним штоком диаметром d, кН:

 Сила F, развиваемая плунжерным гидроцилиндром, кН:

При дифференциальной схеме включения гидроцилиндра с односторонним штоком с подачей рабочей жидкости под давлением p в обе полости указанная сила, кН:

Расход рабочей жидкости при ее подаче в i-ую полость гидроцилиндра или при вытеснении из этой полости м³/с:

(V_ц – скорость движения штока, м/с; S_ц – рабочая площадь поршня с учетом площади поперечного сечения штока, м².

Общая подача насоса определяется с учетом характера работы механизма или машины.

Гидроцилиндры обладают высоким КПД (0,95 – 0,98), поэтому. Если не требуется высокая точность расчета, то потерями, возникающими при движении штока гидроцилиндра, можно пренебречь. В первую очередь это касается курсового и дипломного проектирования.

Помощь студентам железнодорожникам