Расчет пневмопривода

Величина усилия на штоке пневмоцилиндра рассчитывают по формуле [5]:

Pш = p×p×D2×h/4 – T , H (5.11)

где p – давление сжатого воздуха, принимаем равное 6,3 кгс/см2;

D – диаметр внутренней полости цилиндра;

h – коэффициент учитывающий утечки в уплотнении поршня и штока;

Т – суммарные потери в уплотнениях.

Т = p×D×l×f×(q + p)0.6, (5.12)

где f = 0.4 – коэффициент трения;

q = 2 МПа – контактное давление от предварительного натяга манжеты;

l – длинна манжеты, принимаем равной 10 мм.

Подставляя значение Т, и принимая величину усилия на штоке равную 1957,5889 Н:

Pш = p×p×D2×h/4 – p×D×l×f×(q + p)0.6,

Получаем квадратное уравнение относительно D, решая которое находим значение D = 0.0683 м, принимаем ближайший больший диаметр для цилиндров по ГОСТ 15608–70 [3], D = 0.08 м. Окончательно рассчитаем усилие на штоке:

Рш = 0,63×106×p×0,082×0,85/4 – p×0,08×0,01×0,4×(1+0,63)×106 = 2684,9892 Н.

Расчет штока верхнего пневмоцилиндра

Шток верхнего пневмоцилиндра испытывает деформации растяжения – сжатия. Примем материал штока сталь Ст. 3 [1], предел текучести которой sт =250 МПа, определим допускаемые напряжения, задаваясь коэффициентом запаса прочности конструкции n = 2.

[s] = sт/n, МПа (5.13)

[s] = 250/2 = 125 МПа,

Рассчитаем диаметр штока при действии на него максимально возможной силы Рш = 2684,9892 Н.

d = ÖPш/(p×[s]), м (5.14)

d = Ö2684,9892/(p×125) = 0,0026, м

Принимаем, d = 0.008, по конструктивным соображениям.

Расчет подвижного крепления нижнего пневмоцилиндра

Для удобства установки шин на стенд и так же для улучшения производства работ по ошиповке шин нижний пневмоцилиндр соединяется с корпусом подвижным соединением, которое представляет собой два квадратных стержня соединенных между собой и имеющих возможность поступательного перемещения по направляющим роликам, передвижение осуществляется за счет передачи «винт – гайка».

Рассчитаем стержни на прочность и жесткость при действии на максимальной силы от пневмоцилиндра, при этом предположим, что последний может быть отведен в сторону от линии действия сил верхнего цилиндра на величину равную 60 мм, больше его выдвигать не рационально, т.к. это создаст значительные неудобства при работе. Расчетная схема приведена на рисунке 5.4.

Определим реакции опор принимая силу Р = Pш/2 = 268,.9892/2 = 1342,4946 Н, так как использовано два стержня; размеры а = 0,2 м, b =0,14 м:

R2 =P×a/b, Н (5.15)

R2 =1342,4946×0,2/0,14 = 1917,8494 Н,

R1 =P×(a+b)/b, Н (5.16)

R1 =1342,4946×(0,2+0,14)/0,14 = 3260,3440 Н.

Максимальный изгибающий момент:

М = Р×а, Н×м(5.17)

М = 1342,4946×0,2 = 268,4989 Нм.

Определим размеры поперечного сечения стержней, для изготовления которых использована Сталь 40 (ГОСТ 1050 – 88) [1], предел текучести которой sт = 340 МПа, определим допускаемые напряжения по формуле 5.11, задаваясь коэффициентом запаса прочности конструкции n = 2.

[s] = 340/2 = 170 МПа,

h = 3Ö 6×M/[s], м (5.18)

h = 3Ö 6×268,4989/170 = 0,02116 м,

Принимаем ближайший максимальный размер сечения квадратного стержня по ГОСТ 8559 – 57, h = 0.022 м. Определим напряжения которые возникают в стержнях с такой стороной поперечного сечения:

s = 6×М/h3 , Мпа <[s]. (5.19)

s = 6×268,4989/0,021163 = 151,2954 Мпа <[s].

Проведем расчет на жесткость стержней с полученной стороной поперечного сечения.

Определим прогиб в месте приложения силы Р (рисунок 5.4), по методу Верещагина, для этого приложим в этой же точке единичную безразмерную силу. Эпюра изгибающих моментов от приложенной силы будет такая же как на рисунке 5.4а, значение максимального изгибающего момента 0,2 прогиб рассчитаем по формуле:

d = åW×MC1/(E×Iн.о.), м (5.20)

где W - грузовая площадь эпюры изгибающих моментов от действия приложенной нагрузки,

МС1 – ордината изгибающего момента расположенная под центром тяжести грузовой площади от действия единичной нагрузки,

Е – модуль Юнга, для стали 2×105 МПа,

Iн.о. – момент инерции поперечного сечения относительно нейтральной оси, для квадрата h4/12.

Подставляя данные для конкретного случая получим формулу:

d = 4×a×(P×a2 +R2×b2)/(E×h4), м (5.21)

d = 4×0,2×(1342,4946×0,22 + 1917,8494×0,142)/(2×1011×0,0224) = 0,0016, м

Еще о транспорте:

Производственная структура и состав ВРП
На этапе разработки Обоснований инвестиций в строительство определяют специализацию предприятия, его производственную структуру и состав основных и вспомогательных производств. Производственная сфера предприятия включает в себя основное и вспомогательное производства. Основное производство включает ...

Расчет деталей газораспределительного механизма
Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр двигателя воздуха и для выпуска отработавших газов. Для лучшего наполнения и обеспечения очистки цилиндров двигателя впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются не при положениях поршня в мертвых точках, а с неко ...

Определение границы местного района тяготения проектируемой железной дороги Встреча – Таволги
По карте (см. карту) устанавливаем, что на существующей магистрали Ниж. Тагил – Встреча – Алапаевск имеются станции Покровское, Ива, Моховой, Ясашная, Задание; на магистрали Среднеуральск – Нижний Тагил - станции Новоуральск, Невьянск, Анатольская, Монзино. Примем в соответствии с заданием себестои ...