Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
D0 V РіЛі ’
220
где ро, D0, г|0 — соответственно первоначальное давление, диаметр поршня и к. п. д. гидроцилиндра; р1( D1, Ti1 — новое давление, соответствующие ему диаметр поршня и к. п. д. гидроцилиндра.
Принимая постоянным тяговое усилие F при подаче давления со стороны штока, аналогичным путем получим
Рис. 113. Изменение отношения диаметров поршня в зависимости от давления жидкости для различных типов уплотнений:
/ — по две шевронные манжеты (ГОСТ 6969—54), давление перед поршнем; 2 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54), давление перед поршнем; 3 — по две малогабаритные манжеты плюс кольцо, давление перед поршнем; 4 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54), Сот ] ==
= 3000 кгс/см2, давление со стороны штока; 5 — по одной манжете (ГОСТ 6969—54),
[а] — 1000 кгс/см2, давление со стороны штока
Имея в виду, что F = FABr), можно написать уравнения прочности штока: F = dl [0] г|0 и F = -j- dl [а] гц.
Отсюда
(JL)2 =Jk.
\ / "Пі
Подставляя вместо F его значения, получим
Al ___I f PotIo(IcrI + Pi) /ioq\
Da~ V P1Ti1 ([а]+ Po) ' (1Od)
При изменении давления материалы деталей, а следовательно, и допускаемые напряжения [а] сравниваемых устройств принимаются одинаковыми.
Для постоянного тягового усилия F зависимость изменения диаметра поршня от давления жидкости представлена на рис. 113. Величина диаметра D0 взята для р0 = 50 кгс/см2.
221
Уменьшение веса гидравлических агрегатов с возвратно-поступательным движением — рабочих гидроцилиндров, гидротормозов и буферов
Этот вопрос также рассмотрим на примере гидроцилиндра. Вес гидроцилиндра в сборе, как и многих других гидроагрегатов, складывается из веса цилиндрической трубы, поршня со штоком, доньев, концевых частей и обойм для крепления цилиндров.
Рассмотрим изменение веса каждой из перечисленных составляющих.
Отношение весов цилиндров одинаковой длины при давлении pi и P0
где DHi, Dh0—наружные диаметры цилиндров; D1, D0 — внутренние диаметры цилиндров.
Отношение диаметров поршней
Di _ I /"PotIo
Di V PitIi '
С учетом выражения тангенциальных напряжений на внутренней поверхности трубы (без учета осевого давления на донья)
С увеличением давления вес цилиндра также несколько увеличивается. Материал сравниваемых цилиндров одинаков.
Принимаем длину поршня Ln = C1D, тогда отношение весов поршней
где D1 и D0 — диаметры поршней.
Принимаем длину обойм L06 ^ C2D и толщину обоймы 6 ?=* C3D, получим отношение весов обойм с буртами и гайками крепления
9
а принимая длину концевых частей L = C4D, получим отношение веса доньев и их крепления (концевых частей)
Получим
Рщ _ [g<] — Po tIo P цо —Pi tIi
( zM3 = (т° )т
V D0 ) V P1 Th /
222
Отношение весов масла ? агрегате
Pмі __ / Di \2 __ PotIo
Pmo \ D0 J PitIi С учетом уравнения прочности штоков
F=-^di Mri1 = ~dl [a] Ti0
получим отношение веса штоков
До.
¦Пі
Выразим вес отдельных составляющих через общий вес агрегата P0:
Pно = OC1P0 — вес цилиндрической трубы;
Ptio = «гРо — » поршня;
Po60 = а3ро — » обойм с буртами и гайками крепления;
Ppfi = Щро — » концевых частей (доньев, гаек и др.);
Pмо = сс5ро — » масла в цилиндре;
P шо = а6ро — » штока.
Изменение веса агрегата с увеличением давления представлено на рис. 114. На этом рисунке принято: ах = 0,35; а2 = 0,15; а3 = 0,10; а4 = 0,30; а5 = 0,05; ав == 0,05.
При других соотношениях коэффициентов получатся несколько другие кривые.
Как видно из графика на рис. 113, диаметр поршня, а следовательно, и габариты гидроцилиндра могут быть существенно уменьшены с увеличением применяемых давлений, например, при увеличении давления от 50 до 200 кгс/см2 диаметр поршня уменьшается примерно в два раза, а при увеличении давлений от 50 до 1000 kfc/см2 примерно в четыре раза.
Как следует из графика рис. 114, вес гидравлических агрегатов существенно уменьшается с увеличением давления.
При увеличении давления от 50 до 200 кгс/см2 вес уменьшается примерно в два раза; при дальнейшем увеличении давления вес агрегата сохраняется в пределах 0,5—0,75 от веса, полученного при давлении 50 кгс/см2.
Тогда
P1 = a P0,
(184)
где
223
Таким образом, при увеличении давления от 50 кгс/см2 до 200 кгс/см2 примерно в два раза уменьшаются вес и габариты агрегата.
Наиболее благоприятно для цилиндров применение качественных сталей, например с Ot = 5000^-8000 кгс/см2.
При применении низких давлений габариты цилиндров часто получаются настолько большими, что обеспечить при термообработке высокие механические характеристики (предел текучести и др.) не всегда удается.
Pi/Po
Рис. 114. Изменение веса гидравлического агрегата с возвратнопоступательным движением штоков в зависимости от давления
жидкости:
I — Tcm = IOOO кгс/см2; 2— ГCM =2000 кгс/см2; 3 — ГаЛ = 3000 кгс/см2;
4 — [а^] = 4000 кгс/см2
Уменьшение же габаритов с увеличением давления позволяет получить более высокие прочностные характеристики при тех же марках материалов.
Необходимо освоить при всех режимах работы, включая длительные непрерывные, давление не ниже 200 кгс/см2, имея в перспективе давления до 1000 кгс/см2 и выше.
