Gépelemek 1 2. házi feladat:
Kettősműködésű hidraulikus munkahenger
Zángó Tamás 2009.11.25
Tartalomjegyzék 1. A munkahengerekrıl általánosan .......................................................... 3 2. Piackutatás és a munkahenger kiválasztása ......................................... 4 3. Munkahenger méretezése..................................................................... 5 3.1. A henger falvastagságának meghatározása ................................................5 3.2. Hengerfedél meghatározása ........................................................................5 3.3. A dugattyúrúd átmérıjének meghatározása ................................................6 3.4. A dugattyúrúd ellenırzése kihajlásra ...........................................................6
4. A tömítésekrıl általánosan .................................................................... 8 5. Tömítések kiválasztása ......................................................................... 8 5.1. Henger és fedél tömítése .............................................................................8 5.2. Csıház tömítése ..........................................................................................8 5.3. Dugattyúrúd tömítése ...................................................................................9 5.4. Szennylehúzó győrő ....................................................................................9 5.5. Dugattyú tömítése ........................................................................................9 5.6. Dugattyú megvezetése ................................................................................10
6. Felhasznált irodalom ............................................................................. 10
2
1. A munkahengerekrıl általánosan A munkahengerek olyan hidraulikus elemek, amelyek a hidraulikus energiát mechanikai energiává alakítják, és eközben egyenesvonalú mozgást végeznek. Alkalmasak arra, hogy viszonylag egyszerő eszközökkel, biztonsággal fejtsék ki a legnagyobb erıket. A hidraulikus munkahengereket gyakran alkalmazzák szerszámgépekben, mezıgazdasági és földmunkagépeken, rakodó- és emelıgépeken, darukon, prés- és fröccsöntı gépekben, hajókon, zsilipeken, manipulátorokon, valamint egyéb célokra.
A munkahengerek csoportosítása: belsı szerkezeti felépítés szerint: •
egyszeres mőködéső hengerek: sajátossága, hogy a dugattyú visszavezetése külsı terhelés, illetve a rendszer önsúlya segítségével történik. • kettıs mőködéső hengerek: a dugattyúfelületnek nyomóolajjal való váltakozó igénybevétele révén az erı mindkét lehetséges mozgási irányban átvihetı dugattyúrúd kivezetése szerint: • egyoldali dugattyúrúd-kivezetéső • kétoldali dugattyúrúd kivezetéső véghelyzetben tanúsított viselkedésük szerint: • külsı szabályozású löketfékezés • belsı szabályozású löketfékezés lökethossz szerint: (L: lökethossz, D: dugattyúrúd átmérıje) • kis lökető (L/D <1) • normál lökető (L/D <15-30) • nagy lökető (L/D> 30)
3
2. Piackutatás és a munkahenger kiválasztása A megadott adatoknak megfelelı általános rendeltetéső kettısmőködéső munkahengert a Bosch-Rexroth cég katalógusából választottam. A piackutatás során a következı honlapokat kerestem fel: • http://hu.ahp.de • http://www.parker.com • http://www.boschrexroth.hu • http://www.boschrexroth.com A választott munkahenger:
CD160B160/70CD160B160/70-505Z11/01HHUM1 505Z11/01HHUM1UM1-1A A munkahengerhez tartozó adatok: Wirkungsweise Baureihe Befestigungsart Kolbendurchmesser Kolbenstangendurchmesser Hublänge Konstruktionsprinzip
CD T3 MP5 160 70 505 F
Geräteserie
11
Leitungsanschluss / Ausführung
B
Leitungsanschluss / Lage an Kopf Leitungsanschluss / Lage an Boden Kolbenstangenausführung Kolbenstangenende
1
Differentialzylinder Baureihe T3 nach ISO 6020/2, DIN 24554 Gelenkauge am Boden D = 160 mm d = 70 mm Hublänge = 505 mm Kopf und Boden mit Zuganker verbunden mit Führungsbuchse 10 bis 19 unveränderte Einbau- und Anschlussmaße Rohrgewinde (ISO 8138) EE = G 1 DT = 47 (max. 0,5 mm tief) oben - bei Sicht auf Kolbenstange
1
oben - bei Sicht auf Kolbenstange
H H
Endlagendämpfung Dichtungsausführung
U M
Option 1 Option 2
W W
Gehärtet und maßhartverchromt Gewinde (ISO/DIN) für Gelenkkopf CGKA KK = M48 x 2 A = 63 NV = 60 Ohne Standard-Dichtsystem (geeignet für Mineralöl nach DIN 51 524 HL, HLP und HFA) Ohne Option Ohne Option
4
3. Munkahenger méretezése Tervezési adatok: Névleges nyomás Névleges hengerátmérı Névleges lökethossz Maximális dugattyú-sebesség Üzemi hımérséklet Hengeroldali befogás Dugattyúoldali befogás
Pn = 6,3MPa D = 160 mm L = 505 mm v = 0,9 m/s T = 20-80 °C csuklós csuklós
3.1. A henger falvastagságának meghatározása: Anyaga: varrat nélküli acélcsı (C35) Felületi érdesség: Ra 0,32 (köszörülve) Biztonsági tényezı: n=2 Gyártási technológiából származó korrekciós tényezı: c1=0,3 Gyártási technológiából származó korrekciós tényezı: c2=0,8 Folyáshatár: REH = 430 MPa A minimális falvastagság meghatározása kazánformulával:
s min =
s min =
D⋅P + c1 + c 2 R EH 2 −P n 160[mm] ⋅ 6,3[MPa ] + 0,3 + 0,8 = 3,48[mm] 430[MPa ] 2 − 6,3[MPa ] 2
Szabványos érték: s min = 3,5[mm]
3.2. Hengerfedél méretezése: Anyaga: acélöntvény (Aö500F) Felületi érdesség: Ra 0,32 (köszörülve) Biztonsági tényezı: n=2 Folyáshatár: REH = 280 MPa A minimális fedélvastagság: h min = 0,6 ⋅ D ⋅
P R EH n
5
hmin = 0,6 ⋅ 160[mm] ⋅
6,3[MPa ] = 20,36[mm] 280[MPa ] 2
Szabványos érték: hmin = 20,4[mm]
3.3. A dugattyúrúd átmérıjének (d) meghatározása: ϕ = 1,25
ϕ ⋅ D2 − D2 D2 ϕ= 2 ⇒d = = 64[mm] ϕ D −d2 Szabványos érték: d = 70[mm]
3.4. A dugattyúrúd ellenırzése kihajlásra: A kihajlás ellenırzést a legkedvezıtlenebb beépítés esetére végezzük el. Ez a dugattyúrúd szélsı helyzete, kitolt állapotban. A rúd akkor megfelelı, ha: Fkrit ≥3 F ahol F a kitolást elvégzı erı:
[
]
D 2π 160 2 mm 2 ⋅ π F= ⋅P = ⋅ 6,3[MPa ] 4 4
F = 126,67[kN ] Anyaga: C25 Felületi érdesség: Ra 0,16 - 0,32 Biztonsági tényezı: n=2 Folyáshatár: REH = 430 MPa Dugattyúrúd átmérı: d=70 mm
6
Mivel mindkét végén csuklós befogású a hengerem, a kihajlás számolásakor az alábbi szilárdságtani modellt használom:
l=a teljes rúdhosszal Katalógusból: XO = 337 ± 1,25[mm] Teljes kihajlási hossz: l = XO + L = 842 ± 1,25[mm] Anyagra jellemzı: λ f = 60 Az inerciasugár meghatározása:
i=
I = A
d 4π 64 = d = 17,5[mm] 4 d 2π 4
A karcsúsági tényezı kiszámítása: 70 2 [mm 2 ] ⋅ π 4 = 48,11 λ = 842[mm] ⋅ 4 70 [mm 4 ] ⋅ π 64
A kritikus erı meghatározása:
λ < λf σ krit = R EH = 430[MPa ] Fkrit = σ krit ⋅ A = σ krit ⋅
[
]
d 2π 70 2 mm 2 ⋅ π = 430[MPa ] ⋅ = 1654,83[kN ] 4 4
Ellenırzés kihajlásra: Fkrit = 13,06 ≥ 3 F
A rúd megfelel.
7
4. A tömítésekrıl általánosan A tömítések feladata: két tér elkülönítése, két tér közötti közegáramlás megakadályozása vagy mérséklése. A tömítések funkciója: a tömítettség biztosítása, a tömítetlenségi út lezárásával.
A tömítések csoportosítása: a tömítıelemek relatív mozgása szerint: • nyugvó (statikus) tömítések • elmozdulást megengedı tömítések • mozgó (haladó vagy forgó) tömítések kivitel szerint: • érintkezı tömítések • nem érintkezı tömítések alkalmazási terület szerint: • csıkötések • hidraulikus / pneumatikus munkahengerek • tengelyek • egyéb, osztott elemek tömítései
5. Tömítések kiválasztása 5.1. Henger és fedél tömítése ISC O-Ring Méret: d1 = 150[mm] d 2 = 5[mm] Anyag: 72 NBR 872 Cikkszám: 445657 Üzemi nyomás: 10 MPa
5.2. Csıház tömítése Merkel Guide Ring SB Méret: d = 70[mm] DF = 75[mm] D1 = 71,6[mm] H = 9,6[mm] L = 9,7[mm] Anyag: HGW HG517 Cikkszám: 24131051 Üzemi hımérséklet: -40°C / +200°C
8
5.3. Dugattyúrúd tömítése Merkel Omegat OMS-MR Méret: d = 70[mm] D = 85,1[mm] H = 5,9[mm] L = 6,3[mm] C = 5,5[mm] R 1 = 1,2[mm] Anyag: PTFE B602 / NBR Cikkszám: 24178450 Üzemi hımérséklet: -30°C / +100°C Maximális dugattyú sebesség: 5 m/s Üzemi nyomás: 40 MPa
5.4. Szennylehúzó győrő Merkel Wiper AUAS Méret: d = 70[mm] D = 80[mm] H 1 / L = 7[mm] H = 10[mm] Anyag: 94 AU 925 Cikkszám: 24901 Üzemi hımérséklet: -30°C / +110°C Maximális dugattyú sebesség: 2 m/s
5.5. Dugattyú tömítése Merkel Omegat OMK-MR Méret: D = 160[mm] d = 139[mm] H = 7,7[mm] L = 8,1[mm] C = 10,5[mm] R 1 = 2[mm] Anyag: PTFE GM201 / NBR Cikkszám: 24075673 Üzemi hımérséklet: -30°C / +100°C Maximális dugattyú sebesség: 5 m/s Üzemi nyomás: 40 MPa
9
5.6. Dugattyú megvezetése Merkel Guide Strip KF Méret: D = 160[mm] d F = 155[mm] d1 = 158,8[mm] H = 9,6[mm] L = 9,7[mm] Anyag: PTFE B500 Cikkszám: 24168887 Üzemi hımérséklet: -40°C / +200°C
6. Felhasznált irodalom • •
SIMRIT tömítéskatalógusok Tóth Sándor – Molnár László – Bisztray Sándor – Marosfalvi János: Gépelemek 1
10
