4.2.2.2. Обечайка

При определении напряжений, возникающих в обечайке (см. рис. 4.10), используется методика расчёта тонких пластинок (см. рис. 4.12), в виде которых представляются стенки. Горизонтальную серединную плоскость располагают так, чтобы она совпадала с плоскостью xoy прямоугольной системы координат. В случае прямоугольной плоскости ось х направляют по одной из длинных сторон пластинки. Начало координат помещают в один из её углов.

Напряжение изгиба в центре пластинки, шарнирно опёртой по контуру (нагрузка равномерно распределена по всей площади и ), рассчитывается по формуле, Н/м²:

,

где -коэффициент, принимается из таблиц в зависимости от величины отношения ;

-толщина пластинки, м;

-интенсивность распределённой нагрузки, Н/м².

Рис. 4.12. Расположение пластинки в системе координат

Расчёт производится по следующим исходным данным

Давление в пневмобуфере Н/м²; м – ширина пластины пневмобуфера; м – ширина пластины на конце обечайки; при ; - приведённая длина пластины; .

.

Напряжение в центре для случая защемления пластины по контуру при равномерно распределённой по всей площади нагрузке ( ) определяется по формуле, Н/м²:

,

где при .

.

Напряжения и в центре пластины при условии, что она шарнирно опёрта по контуру, Н/м²:

,

где при .

.

,

где при .

.

Напряжение у ребра обечайки (см. рис. 4.11) определяется по формуле для пластинки, защемлённой по контуру, Н/м²:

,

где при .

.

Далее определяется нагрузка на вертикальные швы вдоль обечайки.

Площадь обечайки, м²:

,

где = 0,9 м – высота обечайки.

.

Сила, действующая на обечайку, Н:

.

Сила, действующая на единицу длины вертикального сварного шва, кН/м:

.

Напряжение в сварном шве, кН/м²:

,

где - катет сварного шва, равный 7 мм.

4.2.2.3. Объем пневмобуфера

Исходные данные: степень сжатия в пневмобуфере =5; =1,8м (см. рис. 4.13); =0,34м; =0,28м; =0,1м.

Рис. 4.13. Схема для расчёта объёма пневмобуфера

Объём воздуха, вытесняемого ударной частью при его движении вверх, м³:

;

.

Объём, занимаемый сжатым воздухом, определяется из уравнения

,

где - объём сжатого воздуха в верхней части цилиндра;

- объём сжатого воздуха в пневмобуфере.

.

.

Полный объём пневмобуфера составит, м³:

.

4.3. Расчёт гидромолота

4.3.1. Расчёт основных технологических параметров

Для расчёта используем данные, принятые ВНИИстройдормашем при расчётах гидромолота (см. табл. 4.1).

Таблица 4.1

Исходные данные для расчета гидоромолота

Масса ударной части, кг	7500
Максимальная высота подъёма ударной части Н, м	1,6
Количество насосов приводной станции, шт	3
Максимальный рабочий объём каждого насоса, м3/об	107∙10-6
Объёмный КПД насосов	0,95
Гидромеханический КПД насосов	0,92
Максимальное давление в гидросистеме, МПа	16,0
Среднее давление в гидросистеме, МПа	15,5
Мощность каждого из трёх электродвигателей, кВт	55
Частота вращения вала электродвигателя,	1460

Производительность одного насоса на выходе по (3.3), м ³∙с ⁻¹:

.

Потребляемая мощность каждого электродвигателя по (3.2), Вт (кг·м² ·с^-−3):

.

Энергия, расходуемая на подъём ударной части, определяется по (3.1), Нм:

.

Частота ударов по (3.4) составит, с^-1:

.

Принимаем частоту ударов равной 50 , тогда время цикла составит

.

Время падения ударной части определяется по формуле

.

Суммарная площадь поперечных сечений штоков рассчитывается

по (3.6), м²:

Площадь поперечного сечения одного штока, м²:

.

Диаметры штока и поршня определяются по следующим

формулам, м:

и ,

где − площадь одного поршня, м²:

,

где − давление слива, принимаемое при практических расчётах равным 0,5МПа ( Н/м²).

Принимаем = 0,145 м, тогда = 0,0165 м². Время разгона ударной части вверх по (3.5) составит, с:

Ускорение ударной части при разгоне вверх, м/с²:

Скорость ударной части в конце разгона по (3.7), м/с:

.

Путь разгона ударной части вверх находится из уравнения, м:

.

Время торможения ударной части перед верхней мёртвой точкой рассчитывается по формуле

.

Время цикла составит, с: .

Полезный объём аккумулятора находится по (3.8), м³:

.

В данном примере принимаем м³/с. Ход поршня аккумулятора по (3.9) равен, м:

.

Значение принято равным 0,16м.

Время зарядки аккумулятора по (3.10) находится из отношения, с:

.

Путь торможения поршня рабочего цилиндра по (3.11), м:

.

Сила тяжести поршня принята равной 400Н.

Скорость жидкости в напорном рукаве (с внутренним диаметром =50мм) по (3.12), м/с:

.

Скорость возвращения рабочих цилиндров в исходное положение по (3.13), м/с:

.

Время возвращения рабочих цилиндров в исходное положение по (3.14), с:

.

Суммарное время зарядки аккумулятора и возвращения рабочих цилиндров в исходное положение составляет, с:

; ; .

Следовательно, время цикла по (3.15) составит, с:

.

Частота ударов по (2.16), :

.

Коэффициент использования мощности рассчитывается по формуле, %:

,

где − теоретическая частота ударов, принятая ранее равной 50 .

Скорость жидкости в сливном трубопроводе (до аккумулятора слива) по (3.17) будет равна, м/с:

.

Время, затрачиваемое на возвращение рабочих цилиндров на пути , определяется по формуле, с:

.

Вместимость сливного аккумулятора определяется по (3.18), м³:

.