Расчет размеров рабочего цилиндра

Так как в модернизированном варианте изготовления пресса для создания давления в рабочем цилиндре предусмотрена насосная станция с электроприводом, что повлекло за собой изменение конструкции цилиндра, необходимо произвести расчет размеров цилин­дра (диаметра и толщины стенок).

Рис 2.1. Нагрузки, действующие на корпус цилиндра.

Основные нагрузки, действующие в цилиндре:

Усилие прессования на штоке Рш,

Сила давления жидкости Рж,

Сила трения поршня о стенки цилиндра F.

Сила трения поршня о стенки цилиндра возникает вследствие боковых сил дейст­вующих на шток. Примем значение F в размере 15% от усилия Рш.

Тогда проектируя силы на ось штока, получим: Рж-Рш-F=O.

В свою очередь Рш = 15 т. Рш = 15000 • 10=150000 Н.

Сила трения поршня о стенки цилиндра F = 0,15 • Рш = 0,15 • 150000 = 22500 Н.

Сила давления жидкости:

где р = 25 Мпа. - давление масла в цилиндре, нагнетаемое насосом.

dц — внутренний диаметр цилиндра.

dц = 0.0937 м.

Принимаем ближайший стандартный размер dц = 100 мм.

Рис. 2.2. Расчётная схема корпуса цилиндра.

От воздействия сил внутреннего давления, создаваемого насосом станции, в стенках корпуса цилиндра возникают внутренние напряжения, воздействующие на его составные детали.

При определении прочностных свойств корпуса цилиндра, представляется целесооб­разным рассчитать наибольшие касательные (т) и нормальные (а) напряжения, дейст­вующие в стенках корпуса, как в наиболее нагруженной детали корпуса цилиндра, и на основе этих показателей произвести расчет толщины стенки. Толщину стенки корпуса ци­линдра следует принять равной расчётной.

Напряжения в стенках рассчитывают по известным соотношениям:

- наибольшие касательные напряжения по формуле [21]

- наибольшие нормальные напряжения по формуле [21]

где: dц =100 мм - принятый внутренний диаметр корпуса цилиндра;

t - толщина стенок корпуса цилиндра;

р = 25 МПа-максимальное давление в корпусе цилиндра.

Учитывая тот факт, что для стали ЗОХГСА, подвергнутой термической нормализации, предел текучести по касательным напряжениям составляет х_т = 2600 кг/см = =260 МПа[20], а предел текучести по нормальным напряжениям о_т = 1300 кг/см² = =130 МПа[20] и запас прочности по пределу текучести при сдвиге для резервуаров и бал­лонов, находящихся под давлением, принимают равным п_т = 2 - 4 [21], можно рассчитать толщину стенки корпуса цилиндра по формуле:

Максимальное рабочее давление в корпусе цилиндра составляет 25 МПа принимаем давление р = 25 МПа. Таким образом, толщина стенки корпуса цилиндра составляет:

где: t - толщина стенок корпуса цилиндра (м);

dц = 100 мм =0,1 м. - внутренний диаметр корпуса цилиндра;

п_т = 2 - запас прочности по пределу текучести при сдвиге;

т_т = 260 Н/мм² = 260 МПа - предел текучести по касательным напряжениям;

р = 25 МПа - расчетное давление в корпусе цилиндра. Подставляя принятые значения членов в формулу, получим:

Исходя из ряда стандартных размеров, принимаем толщину стенки корпуса цилиндра равной 10 мм.

Выполнение поверочного расчета по нормальным напряжениям в стенке рассчиты­ваемого корпуса цилиндра показывает следующее:

учитывая, что предел текучести по нормальным напряжениям о~_т = 1300 кг/см =130 МПа[20], запас прочности по пределу текучести при нормальных напряжениях составит:

Таким образом, проведённые расчеты показывают правильность выбора в качестве заготовки для изготовления корпуса цилиндра модернизируемого пресса стали марки ЗОХГСА с толщиной стенки корпуса цилиндра 10 мм.