Какие бывают гидроцилиндры?

Тема данной статьи - объемные гидродвигатели, предназначенные для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию исполнительного механизма. Выходным (подвижным) звеном может быть как шток, так и корпус (гильза) гидроцилиндра

Различают гидроцилиндры поступательного действия: поршневые, плунжерные, телескопические и поворотного действия (моментный). Моментный - это объемный гидродвигатель возвратно-поворотным относительно корпуса движением силового органа, которым часто является пластина, заделанная в вал.

Устройство поворотного действия крайне редко применяется в гидроприводах самоходных машин, поэтому рассмотрим лишь гидроцилиндры поступательного действия.

В зависимости от рабочего цикла, скоростей и усилий, которые должны развивать исполнительные механизмы на строительных, дорожных, коммунальных и других самоходных машинах, применяют изделия различных типов с различными способами их включения в объемную гидропередачу.

Гидроцилиндры классифицируются следующим образом:

Гидроаппарат

Определение

Условное обозначение или схема

Одностороннего действия

 

Движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении

а) гидроцилиндр без указания способа возврата штока

Гидроцилиндр одностороннего действия без указания способа возврата штока

б) с возвратом штока пружиной

Гидроцилиндр одностороннего действия с возвратом штока пружиной

в) плунжерный

Гидроцилиндр одностороннего действия плунжерный

г) телескопический

Гидроцилиндр одностороннего действия телескопический

Двустороннего действия

Движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно в двух противоположных направлениях

а) с односторонним штоком

Гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком

б) с двусторонним штоком

Гидроцилиндр двустороннего действия с двусторонним штоком

в) телескопический

Гидроцилиндр двустороннего действия телескопический

С торможением

Снабжен демпфирующим устройством, обеспечивающим уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода

а) с постоянным торможением в конце хода с одной стороны

Гидроцилиндр с постоянным торможением в конце хода с одной стороны

б) с постоянным торможением в конце хода с двух сторон

Гидроцилиндр с постоянным торможением в конце хода с двух сторон

в) с регулируемым торможением в конце хода с одной стороны

Гидроцилиндр с регулируемым торможением в конце хода с одной стороны

г) с регулируемым торможением в конце хода с двух сторон

Гидроцилиндр с регулируемым торможением в конце хода с двух сторон

Гидроцилиндры могут быть одностороннего и двустороннего действия, поршневые с односторонним или двусторонним штоком и телескопические (рис. 1).

В изделиях одностороннего действия обратный ход совершается под действием внешней нагрузки, а двустороннего действия - под действием рабочей среды (как и прямой ход).

Поршневые гидроцилиндры. Схемы 

Рис.1. Схемы поршневых гидроцилиндров с односторонним (а), двусторонним (б) штоком и телескопического (в)

Для привода рабочих органов самоходных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Усилие на штоке, и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость. Обычно противоположная полость при этом соединяется со сливной линией.

Модели с двусторонним штоком применяют в основном для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов, причем подвижным звеном является корпус гидроцилиндра.

Для получения больших ходов применяют телескопические модели, состоящие из двух и более гидроцилиндров. Под телескопическим силовым гидроцилиндром в общем случае понимают силовой гидроцилиндр, общий ход штоков которого превышает длину его корпуса.

Основными параметрами являются:

  • номинальное давление Р ном.,
  • диаметр цилиндра (поршня) D,
  • диаметр штока d и ход штока L.

Диаметры D и d определяют усилие, развиваемое при заданном давлении.

Если отношение между диаметром поршня и штока D/ d=v2, то для гидроцилиндров с односторонним штоком можно обеспечить равенство усилий и скоростей при движении в обе стороны. Для этого необходимо при выдвижении штока рабочую жидкость подавать в обе полости, а при обратном - только в штоковую полость. Такой способ включения называют дифференциальным.

Максимальная скорость штока не должна превышать 0,5 м/с. Если технологический процесс машины требует больших скоростей, то следует применять специальные типы систем уплотнений.

Уровень номинального давления - основной параметр при выборе рассмотриваемого нами вида оборудования. Однако, при оценке технического ресурса решающими являются режимы работы при максимальном и пиковом давлениях.

Максимальные давления ограничиваются предохранительными клапанами, а пиковые давления определяются динамической характеристикой предохранительных устройств и жесткостью гидросистемы. В некоторых машинах возникают реактивные давления в гидроцилиндрах, зависящие, от кинематических схем этих машин. Они могут вызвать повреждение уплотнений и, как следствие, нарушение герметичности системы. Поэтому , когда создаются или применяются гидроцилиндры, необходимо учитывать номинальный уровень давления, так как его технический ресурс в конкретной машине будет зависеть от учета влияния этого уровня давления.

По условиям применения можно выделить три основные группы, предназначенных для:

  • привода в действие рычажных механизмов рабочего оборудования, совершая повторяющуюся циклически полезную работу (одноковшовые экскаваторы, фронтальные погрузчики, лесопогрузчики и т.п.);
  • перемещения рабочих органов, совершая полезную работу в процессе движения (скреперы, автогрейдеры, бульдозеры и другие);
  • установки рабочих органов (или всей машины) в определенное положение или выносных опор, обеспечиваю щих устойчивое положение машины.

Следовательно, режим работы, характеризующийся средним уровнем давления за рабочий цикл, скоростью движения штока, максимальным и пиковым давлениями в полостях, а также количеством включений в течение рабочего дня и климатическими условиями, - являются существенными факторами, влияющими на выбор гидроцилиндра и, как следствие, на его эксплуатационные свойства.

Основные требования к гидроцилиндрам изложены в ГОСТ 16514-87.

По способу крепления штока и корпуса к элементам машины различают следующие исполнения:

  • на проушинах с шарнирными подшипниками;
  • на проушинах с шарнирным подшипником и цапфой на корпусе;
  • на проушине с шарнирным подшипником и с подготовкой задней крышки гидроцилиндра под сварку с требуемой деталью;
  • с подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и на проушине с шарнирным подшипни ком;
  • с подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и с креплением;
  • с подготовкой под сварку наружного конца штока и задней крышки с требуемыми деталями.

Уплотнения

Уплотнения гидроцилиндров самоходных машин должны быть достаточно герметичными, надежными, удобными для монтажа, создавать минимальный уровень трения, иметь небольшие размеры и совместимость с рабочей жидкостью.

В неподвижных соединениях применяются, как правило, резиновые кольца круглого сечения.

В подвижных соединениях поршня и штока применяют резиновые и резино-тканевые манжеты, которые устанавливаются вместе с защитными кольцами из фторопласта.

Эти кольца препятствуют выдавливанию манжет из посадочных канавок в результате воздействия высокого давления рабочей жидкости.

На передней крышке устанавливают штоковый грязесъемник.

В последнее время широкое распространение получают прогрессивные системы уплотнений.

На рис. 2 приведены системы уплотнения гидравлических цилиндров для средних условий эксплуатации (18 МПа) и тяжелых условий эксплуатации (28 МПа).

Система уплотнения гидроцилиндров для средних условий эксплуатации

Системы уплотнения гидроцилиндров для тяжелых условий эксплуатации

Рис. 2. Системы уплотнения гидравлических цилиндров для средних условий эксплуатации (18 МПа) (а) и тяжелых условий эксплуатации (28 МПа) (б)

Поршневое уплотнение двойного действия для средних условий работы (рис. 2а) содержит фигурное резинотканевое кольцо, по бокам которого установлены фасонные кольца противовыдавливания и примыкающие к ним опорно-направляющие кольца из стекло-наполненного полимера.

Этот компактный уплотнительный узел устанавливается в простую по геометрии посадочную канавку с нежесткими допусками. Срок службы таких уплотнений составляет 20 лет.

В качестве штокового уплотнения применяется система из опорно-направляющего (компенсационного) кольца, уплотняющего фасонного резино-тканевого кольца совместно с кольцом противовыдавливания и резинового грязесъемника.

Поршневое уплотнение для тяжелых условий работы (рис. 26) содержит опорно-направляющее кольцо из феноло-альдегидного полимера и специального уплотнения, состоящего из фторопластового динамического уплотнительного элемента, усиливающего элемента из специальной резины и двух колец противовыдавливания.

Такие высокоэффективные уплотнения применяются при высоком давлении (до 60 МПа), требуют незначительных размеров посадочных канавок и легко собираются в моноблочном поршне.

Штоковый уплотнительный узел содержит опорно-направляющее буферное, уплотнительное кольца и грязесъемник. Буферное кольцо содержит фасонный круглый элемент из фторопласта и подпорного круглого резинового кольца. Буферное кольцо служит для компенсации скачков давления, возникающих в рабочих полостях гидроцилиндра. Это кольцо существенно увеличивает срок службы штоковых уплотнений и повышает их надежность. Уплотнительное U - образное манжетное кольцо выполнено из полиуретана.

Грязесъемник выполнен из полиуретана с металлическим армированием.

Описанные типы систем уплотнений существенно повышают качество и отвечают современным требованиям эксплуатации.

 

Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!

При перепечатке текста и использовании фотографий обязательна активная ссылка на exkavator.ru

Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
Заметили ошибку? Выделите участок текста и нажмите Ctrl+Enter, чтобы оповестить редакцию сайта.
Оцените, пожалуйста, статью:
Оценивших: 11, оценка: 4,55 из 5
Нам очень важно ваше мнение
4,55
5
1
11
Подписаться на новости
рынка спецтехники
Подписаться