Оптимальное проектирование гидравлических механизмов поворота поршневого типа крано-манипуляторных установок многоцелевых транспортно-технологических машин - Статья

Целевая функция (полная масса механизма) складывается из ряда слагаемых - масс его отдельных конструктивных элементов, которые выражаются соотношениями: - масса цилиндрического корпуса гидроцилиндра: ; масса рабочей жидкости внутри гидроцилиндра: , где - плотность материала корпуса, торцевых крышек, поршня, штока-рейки, выходного вала, крепежных деталей, шестерни, рабочей жидкости соответственно; - внутренний диаметр гидроцилиндра; - диаметр делительной окружности шестерни; - толщина стенки корпуса, торцевой крышки с отверстием и глухой торцевой крышки; - толщина поршня; - ход поршня; - диаметр выходного вала, штока-рейки, крепежных деталей; - длина выходного вала и штока-рейки; - количество крепежных деталей; - ширина шестерни. где - допустимое напряжение на разрыв материала стенки; - коэффициент Пуассона; - наибольшее рабочее давление жидкости в механизме; - давление жидкости в холостой полости механизма; - коэффициент диаметра штока, определяемый в зависимости от рабочего давления жидкости [5]; - максимальный угол поворота, регламентируемый техническим заданием на проектирование механизма поворота; , - коэффициенты ширины колеса (рекомендуется [8]: для прямозубых колес = 6…10, для колес высокой твердости = 0,4…0,9); - пробное давление (рекомендуется ); - шаг расстановки крепежных элементов [5]; - допустимое напряжение на разрыв материала крепежной детали [5]; - допустимое давление для плоских прокладок уплотнения стыка корпуса с крышкой [5]; - прокладочный коэффициент [5]; - коэффициент учета усилия трения в уплотнениях механизма (рекомендуется = 1,04…1,08); - статический крутящий момент сопротивления повороту со стороны полезной нагрузки; - допустимое напряжение на кручение валов из конструкционных сталей (рекомендуется = 12…20 МПА [8]); - длина хвостовика выходного вала. Указанные размеры и параметр являются неуправляемыми параметрами, из которых формируется вектор: Окончательно задача оптимизации гидравлического механизма поворота поршневого типа сводится к минимизации одной из целевых функций в зависимости от конструктивного варианта проектируемого механизма: - двухпоршневого (рис. условие ограничения углового ускорения выходного вала при разгоне: , где - минимальное число зубьев (для некорригированных передач = 17); - максимально допустимое соотношение размеров ; - предел текучести; - предел выносливости материала рейки; - допускаемое контактное напряжение в зависимости от вида упрочняющей обработки [9]; - допускаемое предельное контактное напряжение в зависимости от вида упрочняющей обработки [9]; - базовый предел выносливости материала зубьев в зависимости от вида упрочняющей обработки [9]; - предельное напряжение при изгибе, не вызывающее остаточных деформаций или хрупкого излома зуба, в зависимости от вида упрочняющей обработки [9]; - исходное предельное напряжение, не вызывающее излома зубьев от малоцикловой усталости, в зависимости от вида упрочняющей обработки [9]; - коэффициенты безопасности при расчете на контактную выносливость, выносливость при изгибе, прочность при изгибе максимальной нагрузкой, малоцикловую выносливость (рекомендуется = 1,1…1,2; = 1,6…2,2; = 1,75; = 1,55 или 1,75 [9]); - коэффициент снижения предела выносливости материала рейки (ориентировочно = 3,3…3,5); - коэффициент перегрузки по преодолеваемому крутящему моменту на выходном валу гидродвигателя; - коэффициент перегрузки по наибольшему за срок службы преодолеваемому крутящему моменту; - коэффициент полезного действия подшипников качения выходного вала; - сжимающее осевое усилие, возникающее в штоке-рейке при повороте; - площадь поперечного сечения нарезанной части штока-рейки; - допустимое напряжение на разрыв материала рейки; - критическое напряжение в штоке-рейке при потере устойчивости; , - установившаяся угловая скорость и угловое ускорение при разгоне выходного вала, регламентируемые техническим заданием на проектирование механизма поворота; - расход рабочей жидкости в механизме поворота; - момент инерции вращающихся масс, приведенный к выходному валу механизма поворота; - число поршней.