МЕТОДИ ОЦІНКИ ВПЛИВУ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОГИНУ НА НАПРУЖЕНИЙ СТАН ГІДРОЦИЛІНДРІВ

В наш час за рахунок розвитку машинобудування, збільшення потужностей, габаритів машин дуже широко почав використовуватися

гідропривід. В гідроприводах мобільних, будівельних машин та їхньому технічному обладнанні коли необхідно забезпечити великий хід поршня виконавчих органів при обмежених габаритах, використовують телескопічні гідроциліндри з різною кількістю ступенів. Технології виробництва розвиваються небаченими темпами і з кожним роком виробництво гідроциліндрів все спрощуються і можливо через декілька років за рахунок зміцнення матеріалів, зменшення деталей у з’єднанні частин, через компактність телескопічний гідроциліндр займе одну із передових місць на ринку гідроциліндрів, та сьогодні існує багато типорозмірів телескопічних гідроциліндрів (рис. 1).

Рисунок 1 – Телескопічний гідроциліндр малого (а) та виликого розміра (б)

За рахунок своїх невеликих габаритів, та великому ходу поршня телескопічний гідроциліндр дуже зручний у використані. Тому значне застосування він знайшов у приводу підйому кузову автосамоскида.

У нафтодобувній промисловості, він використовується для підняття бурової установки та її утримані у вертикальному положенні (рис 2).

Рисунок 2 – Телескопічний гідроциліндр для підйому кузову автосамоскида та бурової установки

Однак позитивні властивості нівелюються великою вартістю по відношенню до звичайного гідроциліндра та важкістю у виробництві. Тому важливим питанням є аналіз напруженого стану корпусу гідроциліндрів на етапі проектування.

Оскільки телескопічний гідроциліндр має багато з’єднань та значну вагу, може виникати сильний прогин. Крім того ситуацію може ускладнювати наявність ексцентриситету прикладання навантаження.

Розрахунок багатоступінчатих телескопічних циліндрів на міцність і стійкість являється особливо актуальним під час виникнення значних напружень на різних частинах гідроциліндра та деформації штока під час роботи.

Під дією зовнішньої осьового навантаження гідроциліндр працює на стискання як стержень перемінного перетину. При критичних значеннях поздовжньої сили може виникнути вигин штока, а при подальшому збільшені

навантаження його руйнування. Для оцінки стійкості поршневих гідроциліндрів використовуються різні методи [1, 2]. В цих роботах автор пропонує визначати прогин та напруження на окремих ділянках. Та визначати максимально допустиме напруження за формулою

(1)

де діюча осьове навантаження;

максимальний прогин;

і площа перетину і момент опору відповідних ділянок телескопічного гідроциліндра.

Серед робіт в яких детально розглядається питання міцностних розрахунків деталей гідроциліндрів, можна виділити [3] та [4]. Напруженно-деформований стан продольного та поперечного перетину гідроциліндра пропонується визначати за залежністю

. (2)

Перший додаток цього рівняння показує величину нормального напруження від дії продольно стискаючого навантаження ; другий величину найбільших напруг стиснення, викликане дією поперечного навантаження М_q; третій додаток – величину напружень стиску, викликаних дією силового повороту елементів в опорах гідроциліндра; четвертий і п'ятий також, викликані додатковим вигином гідроциліндра при наявності ексцентриситету е у його опорах і від дії продолього стискаючого зусилля Р.

. (3)

У рівнянні (3) наведені наступні позначення: прогин гідроциліндру внаслідок наявності зазорів у ущільнюючих сполученнях; також у результаті можливо початкових викривлень його довгомірних

елементів; також внаслідок експлуатаційного викривлення його штока; також у результаті радіальної деформації під загрузкою його корпуса; також внаслідок його поперечного навантаження, від дії ваги гідроциліндра; також у результаті наявності силового повороту в його опорних елементах; також внаслідок його прокольного навантаження.

Ексцентриситет, що входить у рівняння (2) можна визначити за допомогою методики [5]. Дана методика включає в себе пошук повного ексцентриситету виникаючого в опорах гідроциліндра (рис 3), як суму статичного та кінематичного ексцентриситетів.

Рисунок 3 – Змішення осі на величину ексцентриситету