Гидроцилиндры — объемные гидродвигатели, б которых шток или плунжер совершает ограниченное возвратно-поступательное движение. В гидросистемах зерноуборочных комбайнов применяют гидроцилиндры двухстороннего (табл. 10) и одностороннего действия. В гидроцилиндрах двухстороннего действия поршень со штоком движутся в обоих направлениях под действием рабочей жидкости. Шток в них может быть односторонним или двухсторонним.
Гидроцилиндры одностороннего действия бывают плунжерные и телескопические. В этих гидроцилиндрах плунжер движется под действием рабочей жидкости только в одном направлении, а обратно он возвращается под действием внешних сил или пружин.
Поршневые гидроцилиндры (рис. 95), применяемые на зерноуборочных комбайнах, в большинстве имеют гильзу, сваренную со штуцерами и задней глухой головкой. Штуцера приваривают к гильзе до, а глухую головку после получения окончательной частоты внутренней поверхности гильзы. Деформация гильзы от сварки распространяется только на тот участок, до которого поршень при движении не доходит.
Передняя головка гидроцилиндра соединена с гильзой на резьбе.
Таблица 10
Поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия
| Назначение | Диаметр, мм | Ход поршня, мм | Меж центровое расстояние, мм | ||
| 34-9-7А СКГ-9-7 | Для перемещения вариатора скорости | ||||
| Для очистки сеток воздухозаборника | |||||
| Для поворота управляемых колес (со сферическими наконечниками) | |||||
| Для перемещения рамки транспортера валковой жатки (с вилками) | |||||
| Для поворота управляемых колес | |||||
| Для выравнивания молотилки крутосклонного комбайна | |||||
В гидроцилиндре 34-9-4 (рис. 96) головки с гильзой соединены тремя стяжными болтами с гайками и пружинными шайбами. Внутренние поверхности гильзы обработаны до класса чистоты 0,16 (V10). Такую чистоту поверхности получают методом раскатки без применения абразивных материалов. Раскатка основана на использовании пластических свойств металла и его способности под воздействием внешних сил получать остаточную деформацию без разрушения. При раскатке поверхностный слой гильзы уплотняется, твердость и износостойкость его увеличиваются, исправляются отклонения, получаемые при предварительной механической обработке, а все неровности от резца завальцовываются и поверхность получается без острых гребешков, что способствует уменьшению износа уплотнений.
Передние головки отливают из высокопрочного чугуна. Для удобства закручивания и выкручивания передних головок из гильзы на их выступающей наружу поверхности предусмотрены шестигранники.
Рис. 95. Поршневые гидроцилиндры вариатора ходовой части:
а — гидроцилиндр 34-9-7А; б — гидроцилиндр СКГ-9-7; в — гидроцилиндр ГА-38000; 1 и 20 — глухие головки; 2 и 15 — гайки; 3 — шайба; 4, 5, 12 к 13 — резиновые кольца круглого сечения; 6 — поршень; 7, 10, 17, 21 и 22 — приварные штуцера; 8 — гильза; 9 — шток; 11 — передняя головка; 14 — грязесъемная манжета; 16 и 23 — ушки; 18 — трубка; 19 и 24 — сферические ролики.
Рис. 96. Поршневой гидроцилиндр 34-9-4:
1 — глухая головка; 2, 5, 9 и 15 — резиновые уплотнительные кольца; 3 и 12 гайки; 4 — шайба; 6 — поршень; 7 — стяжные болты; 8 — гильза; 10 — передняя головкам; 11 — шток; 13 — вилка; 14 — грязесъемная манжета; 16 — медная прокладка; 17 — штуцер.
Поршни отливают из чугуна. Рабочую поверхность штока закаливают, хромируют и шлифуют или обрабатывают методом раскатки. После раскатки происходит поверхностное уплотнение, поэтому термообработка не требуется. Со стороны резьбы под вилку штоки имеют лыски для ключа.
В качестве уплотнений для поршневых гидроцилиндров применяют резиновые кольца круглого сечения, а для предохранения их от пыли и грязи установлены грязесъемные манжеты.
Для соединения с механизмами комбайнов поршневые гидроцилиндры имеют вилки, ушки и наконечники. В гидроцилиндрах 34-9-7А и СКГ-9-7 (см. 95, а, б) в глухой головке просверлено отверстие, в которое вставляют ось кронштейна молотилки. На выступающий конец штока навернуто ушко 16 с отверстием под ось.
В гидроцилиндре ГА-38000 (см. рис. 95, в) в глухой крышке и ушке выполнены сферические отверстия, в которые вставляют ролики 19, имеющие снаружи сферическую поверхность. Для монтажа роликов в ушках выполнено два паза, ширина которых соответствует ширине роликов. Через эти пазы вставляют ролики так, чтобы сферы ролика и ушка совпали, после чего ролики поворачивают, устанавливая их в нужное положение.
В гидроцилиндре 34-9-4 на глухом днище из ковкого чугуна отлито два ушка с отверстием под ось, а на его шток навернута вилка с отверстиями под такую же ось. Гидроцилиндр ГА-25010 со стороны глухого днища и на выступающем наружу штоке имеет резьбу, на которую навертывают наконечники при установке гидроцилиндра в систему гидроусилителя рулевого управления и вилки при установке гидроцилиндра в валковых жатках ЖВН-6-12 или ЖНС-6-12 для перемещения рамки траспортера.
В стальном корпусе 16 (рис. 97) наконечника установлен палец 26. Внутри шарнира палец имеет коническую поверхность, сопряженную с сухарем 22. Наружная поверхность сухаря сферическая и сопряжена со сферой корпуса наконечника. В сухаре центр сферической поверхности лежит на оси конической поверхности. Сферическая поверхность сухаря через палец прижата к сфере корпуса наконечника цилиндрической пружиной 20, зажатой между опорной пятой 18 и заглушкой 19, которая одновременно закрывает отверстие в корпусе наконечника. Заглушку в корпусе наконечника закрепляют пружинным стопорным кольцом 17, входящим в кольцевую выточку корпуса наконечника. Наконечник не требует регулировок, так как зазоры, образующиеся при износе его деталей, автоматически выбираются пружиной.
Рис. 97. Поршневой гидроцилиндр ГА-25000:
1 — масленка; 2, 13 и 27 — гайки; 3 — грязесъемная манжета; 4, 5, 10 и 11 — резиновые уплотнительные кольца; 6 — головка; 7 — гильза; 8 и 15 — приварные штуцера; 9 — шток; 10 — поршень; 12 и 25 — шайбы; 14 — глухая крышка с резьбовым хвостовиком; 16 — корпус наконечника; 17 — стопорное кольцо; 18 — опорная пята; 19 — заглушка; 20 — пружина; 21 — заклепка; 22 — сухарь; 23 — защитная обойма; 24 — защитная накладка; 26 — палец.
Для уплотнения наконечника со стороны пальца применяют защитную накладку 24, зажатую между торцом корпуса 16 наконечника и торцом деталей, к которым крепят палец. Между торцом деталей и защитной накладкой устанавливают защитную шайбу 25.
Снизу защитной накладки расположена защитная обойма 23, центрирующая ее по расточке корпуса. Накладку изготовляют из формовой резины. Внутренняя поверхность ее имеет слой ткани «Палатка», хорошо связанный с резиной. Эта ткань прорезинена с обеих сторон савинитом и прографирована с внутренней стороны для снижения коэффициента трения. Трущиеся детали наконечника смазывают через масленку 1 солидолом.
Со штоком гидроцилиндра или с хвостовиком задней головки гидроцилиндра наконечники соединяют на резьбе и закрепляют в определенном положении одним стяжным болтом, сжимающим разрезную резьбовую часть корпуса наконечника. Наконечники взаимозаменяемы. С обеих сторон они имеют правую резьбу. Межцентровое расстояние регулируют ввертыванием штока в наконечник или его вывертыванием. Если такой регулировки недостаточно, то ввертывают или вывертывают заднюю головку гидроцилиндра.
Плунжерные гидроцилиндры (табл. 11) зерноуборочных комбайнов и валковых жаток выполнены по одной конструктивной схеме (рис. 98), за исключением специального гидроцилиндра 34-1-5-4.
Наружный цилиндр состоит из трубы и приваренной к ней задней глухой головки. Труба внутри и снаружи не обработана. В отверстие глухой головки ввернут штуцер, для уплотнения которого применяют медную прокладку.
На резьбу трубы навертывают переднюю головку, отлитую из высокопрочного чугуна. Соединение головки с трубой уплотняют резиновым кольцом круглого сечения, размещенным в канавке головки.
Плунжеры малых диаметров (гидроцилиндров 34-9-5 и ГА-15000А) выполнены цельными, а больших диаметров (гидроцилиндров 34-9-9 и СКПР-9-9) — пустотелыми.
Рис. 98. Плунжерные гидроцилиндры:
а — гидроцилиндр 34-9-5 подъема и опускания мотовила; 6 — гидроцилиндр 34-9-9 подъема и опускания жатки; а — гидроцилиндр 34-1-5-4 вариатора мотовила; 1 и 11 — глухие крышки; 2, 12 и 28 — медные прокладки; 3, 13 и 29 — штуцера; 4 и 15 — упорные кольца; 5 и 16 — наружные трубы; 6 и 23 — плунжера; 7 и 19 — головки; 8, 9, 18, 20 и 25 — резиновые уплотнительные кольца; 10, 21 и 24 — грязесъемные манжеты; 14 — донышко плунжера; 17 — труба плунжера; 22 — головка плунжера; 26 — корпус гидроцилиндра; 27 — штифт.
Таблица 11
* Встроен в вариатор мотовила.
Пустотелые плунжеры состоят из трубы, донышка и головки, сваренных между собой. Сварные швы в плунжерах выполнены так, что после сварки их верхний, наиболее прочный и наиболее герметичный слой не срезается.
Для уплотнения плунжеров применяют резиновые уплотнительные кольца круглого сечения, установленные в канавки головки, а для предохранения их от попадания грязи в головках установлены грязесъемные манжеты.
Наружная поверхность плунжеров обработана с чистотой 0,16 (V10) методом раскатки и хромирована. Ход плунжера ограничивает упор его в глухую головку и упор в переднюю головку кольцом прямоугольного сечения, вставленным в канавку плунжера.
Гидроцилиндр 34-1-5-4 (рис. 98, в) встроен в вариатор мотовила. В гидроцилиндре на наружной поверхности корпуса 26 размещен неподвижный в осевом направлении шкив вариатора с упорным подшипником. Внутренняя расточка корпуса служит направляющей для штока 23. На конце штока установлен упорный подшипник. Через упорные подшипники усилие гидроцилиндра передается на подвижный в осевом направлении шкив вариатора.
Проворот штока ограничен штифтом 27. Подвод масла с торца гидроцилиндра через штуцер 29.
Телескопический гидроцилиндр ГА-04000Б (рис. 99) применяют в гидросистеме самоходного шасси СШ-75. С помощью этого гидроцилиндра поднимают и опускают кузов, а также валковые жатки и жатки навесных зерно-и кукурузоуборочных комбайнов.
Основное преимущество телескопического гидроцилиндра — малые габариты в сдвинутом состоянии и сравнительно большой ход при выдвижении плунжеров.
Телескопический гидроцилиндр трехступенчатый. Диаметры плунжеров 90, 75 и 60 мм. Суммарный ход всех плунжеров 1000 мм, в том числе по ступеням 365, 415 и 220 мм. Межцентровое расстояние при полностью вдвинутых плунжерах 750 мм, при полностью выдвинутом плунжере первой ступени 1115 мм, при полностью выдвинутых плунжерах первой и второй ступеней 1530 мм, при полностью выдвинутых всех плунжерах 1750 мм. Гидроцилиндр имеет сферические опоры, выполненные в головке плунжера третьей ступени и в днище 26 гидроцилиндра.
Наружный цилиндр состоит из трубы 20, сваренной с надставкой 19 и днищем 26. Труба внутри и снаружи не обработана. Труба имеет радиальное отверстие, против которого к ней приваривают штуцер 23 с конической резьбой для ввертывания в него вентиля. На резьбу надставки навертывают головку 18, отлитую из высокопрочного чугуна. Соединение головки с надставкой уплотняют резиновым кольцом 17 круглого сечения, размещенным в канавке головки.
Рис. 99. Телескопический трехступенчатый гидроцилиндр ГА-04000Б:
1 — головка плунжера третьей ступени; 2 — запорные полукольца; 3, 4 к 9 — грязесъемные манжеты; 5, 7 и 11 — защитные шайбы; 6, 10, 12 и 17 — резиновые уплотнительные кольца; 8, 13, 22 и 24 — вкладыши; 14 — плунжер первой ступени; 15 — плунжер второй ступени; 16 — труба плунжера третьей ступени; 18 — головка первой ступени; 19 — надставка; 20 — труба гидроцилиндра; 21 — донышко плунжера третьей ступени; 23 — штуцер; 25 — упорное кольцо; 26 — днище гидроцилиндра.
Плунжеры представляют собой трубы, наружная поверхность которых обработана до чистоты 0,16 (V10) методом раскатки. При выдвижении плунжеров из гидроцилиндра ход их ограничен буртиками, имеющимися на конце плунжеров.
При вдвигании плунжера первой ступени внутрь гидроцилиндра его ход ограничен упором в днище; плунжера второй ступени — упорным кольцом 25 круглого сечения, размещенным в канавке плунжера первой ступени; плунжера третьей ступени — упором головки 1 в торец плунжера второй ступени.
Направляющей плунжера первой ступени служит головка 18. Плунжеры второй и третьей ступеней опираются на вкладыши 8, 13, 22 и 24, размещенные в канавках плунжеров. Вкладыши 22 и 24 состоят из двух разрезных чугунных полуколец шириной 8 и толщиной 4 мм, а вкладыши 8 и 13 — из трех разрезных чугунных сегментов шириной 30 и толщиной 5 мм.
Плунжер третьей ступени пустотелый с приваренным с торца донышком 21. В плунжер ввернута головка 1 со сферической опорой.
Для уплотнения плунжеров применяют резиновые кольца 6, 10 и 12 круглого сечения с защитными шайбами 5, 7 и 11, а для предохранения их от загрязнений устанавливают грязесъемные манжеты каркасной 9 и бескаркасной 3 и 4 конструкции.
Телескопический гидроцилиндр при работе с кузовом работает без запорных полуколец 2, которые хранят в это время на шасси. Для работы с навесными уборочными машинами вторую и третью ступени запирают полукольцами 2. При этом внутренние буртики запорных полуколец должны входить в кольцевую канавку и охватывать фланец головки 1. Стягивают полукольца четырьмя болтами М6Х35 с гайками и пружинными шайбами.
Гидроцилиндр ГАк-46000 (рис. 100) применяют для выравнивания молотилки крутосклонного комбайна СКК-5. Гидроцилиндр двойного действия. Его особенность — наличие запорных клапанов непосредственно в глухой головке и специальных опорных цапф.
В гидроцилиндре к гильзе 10 приварено кольцо 11 с двумя цапфами, выполненными соосно. Цапфами гидроцилиндр шарнирно соединяют с промежуточной скобой, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с кронштейном балки, закрепленной на молотилке, Гидроцилиндр и кронштейн опорной балки связаны промежуточной скобой в двух взаимно-перпендикулярных осях, что позволяет иметь пространственный наклон гидроцилиндра при работе.
Рис. 100 Гидроцилиндр выравнивания крутосклонного комбайна СКК-5:
1 — поршенек; 2 — втулка; 3, 20 и 33 — шарики; 4 — пружина; 5 — пробка; 6 — днище; 7 — круглая гайка; 8, 14, 26 и 31 — шайбы; 9 — поршень; 10 — гильза; 11 и 13 — кольца; 12 — головка; 15 — шток; 16 — сферическое кольцо (ролик); 17 и 18 — каналы; 19 — корпус клапана: 21 — направляющая; 22 — пружина; 23 — регулировочный винт; 24 — глухой канал: 25 — грязесъемная манжета; 27, 28, 30 и 32 — резиновые уплотиительные кольца; 29 — проволока; 34 — отверстие.
Внутренняя поверхность гильзы обработана до класса чистоты 0,16 (V 10). С торца к гильзе приварено днище 6, в которое вставлены запорные клапаны. Бесштоковая полость гидроцилиндра соединена с одним из клапанов отверстием 34. Другой клапан со штоковой полостью связан промежуточной трубкой, имеющей наружный диаметр 16 мм и толщину стенки 2,5 мм. Эта трубка приварена с одной стороны к бобышке глухой головки, другой — к бонке, приваренной к гильзе (на рис. 100 трубка не показана).
С противоположного конца в гильзу вставлена чугунная головка 12. Давление жидкости воспринимает стопорное кольцо 13 круглого сечения, вставленное в расточку гильзы. От перемещения внутри гильзы головку удерживает шайба 14, закрепленная на торце головки четырьмя болтами с пружинными шайбами. Шайба установлена так, что конусная фаска на ее наружном диаметре направлена в сторону стопорного кольца.
Внутри гильзы размещен поршень 9, посаженный на шток 15 и зажатый круглой гайкой 7, удерживаемой от откручивания стопорной шайбой 8. Для обеспечения высокой эксплуатационной надежности уплотнение движущихся поршня и штока выполнено из двух резиновых колец круглого сечения с защитными шайбами, изготовленными из второпласта или кожи.
Поршень отлит из серого чугуна. Шток 15 по наружной поверхности обработан методом раскатки. Головка штока кованая. Для обеспечения пространственного наклона гидроцилиндра в головке штока вставлен сферическое закаленное кольцо 16 (ролик).
В днище гидроцилиндра размещены два запорных клапана шарикового типа. Каждый клапан состоит из втулки 2, шарика 3 и пружины 4. Для монтажа шарика с пружиной в торце втулки выполнено резьбовое отверстие под пробку 5.
Между втулками размещен поршенек 1, имеющий с обеих сторон толкатели. Расстояние между торцами толкателей меньше, чем расстояние между шариками. При отсутствии крена молотилки обе полости выравнивающего гидроцилиндра перекрыты запорными клапанами. Это повышает безопасность работы на крутосклонном комбайне, так как при повреждении подсоединенных к гидроцилиндру шлангов или трубопроводов комбайн самопроизвольно не наклоняется.
При нагреве масла в гидроцилиндре, обе полости которого закрыты запорными клапанами, из-за температурного расширения жидкости в нем могут возникнуть большие давления. Для предотвращения этого в днище гидроцилиндра установлен предохранительный клапан, через который масло из запертой штоковой полости сливается в магистраль, соединяющую гидроцилиндр с распределителем системы выравнивания.
В глухой канал 24 днища вставлен корпус 19 клапана. В осевом канале этого корпуса размещен шарик 20 и пружина 22 с направляющей 21. Гнездом для шарика служит кромка осевого отверстия диаметром 2 мм, соединенного с радиальным отверстием такого же диаметра. Радиальное отверстие размещено в расточке корпуса, соединенной через канал 18 и трубку со штоковой полостью гидроцилиндра. Радиальные отверстия, соединяющие внутреннюю полость корпуса 19 клапана и канал 17, связаны с распределителем системы выравнивания и с расточками и каналами, размещенными между шариком запорного клапана и поршеньком.
При возникновении в гидроцилиндре давлений, превышающих допустимые, жидкость из штоковой полости, преодолевая сопротивление пружины 22, отрывает шарик 20 от гнезда и перетекает в канал 24, соединенный с распределителем. В результате слива излишнего объема масла из гидроцилиндра давление масла, вызванное его температурным расширением, падает до рабочего, и шарик вновь садится в свое гнездо. Клапан регулируют на давление открытия 100 кгс/см2 с помощью винта 23, который после регулировки стопорят контргайкой.
В качестве уплотнений в гидроцилиндре применены резиновые кольца круглого сечения. Кольца от грязи предохраняет грязесъемная манжета 25.
Гидропривод очистки сеток воздухозаборника зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос». При работе в поле сетки воздухозаборника быстро забиваются, нарушая тепловой режим двигателя комбайна. На комбайнах «Нива» и «Колос» сетки воздухозаборника водитель очищает без остановки комбайна. Для этого внутри воздухозаборника установлено два клапана, приводимых в движение специальным гидроцилиндром, управляемым распределителем (рис. 101). Валы 2 и 9 клапанов 3 и 7 соединены шпонками с рычагами 1 и 8. Тягами 13 и 10 рычаги соединены с рычагом 12, приводимым в колебательное движение гидроцилиндром 6. При нейтральном положении клапанов (рис. 101, а) воздух засасывается через переднюю и боковые сетки. При засорении сеток воздухозаборника, что определяют по приборам, показывающим тепловой режим двигателя, водитель поочередно переводит клапаны в крайнее положение. Сетки очищаются в результате ударов клапанов по боковым стенкам (рис. 101, 6) или по передней стенке (рис. 101, в), а также за счет создания противопотока воздуха из воздухозаборника наружу. Для этого в воздухозаборнике имеются отсекатели 4, 5 и 11. В конце хода клапан доходит до отсекателя, образуя запертый объем воздуха между клапаном, отсекателем и сеткой воздухозаборника (на рис. 101 заштрихованная зона). Этот воздух сжимается и выдавливается через сетку наружу, способствуя очистке сеток воздухозаборника. Для очистки сеток воздухозаборника по каждой из них наносят 2—3 легких удара.
Рис. 101. Механизм привода клапанов воздухозаборника комбайнов «Нива» и «Колос»:
а — нейтральное положение клапанов; 6 — удар клапанов по боковым стенкам; в — удар клапанов по передней стенке; 1, 8 и 12 — рычаги; 2 и 9 — валы; 3 и 7 — клапаны; 4, 5 и 11 — отсекатели; 6 — гидроцилиндр; 10 и 13 — тяги.
Гидроцилиндр ГА-24000А механизма привода клапанов воздухозаборника состоит из гильзы 5 (рис. 102) и поршня 6, соединенного с обеих сторон со штоками 2 и 7, которые через головки 4 и 8 имеют выходы наружу. Поршень и головки отлиты из высокопрочного чугуна. Для соединения штоков с поршнем в штоках выполнены кольцевые канавки и буртик, а в поршне — пазы. Такое соединение штоков с поршнем позволяет каждому штоку перемещаться по направляющей головок без защемлений из-за несоосности поверхностей штоков и отверстий в направляющих.
Рис. 102. Гидроцилиндр механизма привода клапанов воздухозаборника:
1 — вилка; 2 и 7 — штоки; 3 и 15 — упорные кольца; 4 и 8 — головки; 5 и 12 — гильзы; 6 — поршень; 9 — шайба; 10 и 13 — шайбы; 11 — пружина; 14 — крышка; 16, 17, 19, 22 и 23 — резиновые уплотнительные кольца; 18 и 21 — полости гидроцилиндра; 20 — дроссельное отверстие; 24 — грязесъемная манжета.
Шток 2 имеет на конце резьбу для навертывания на него вилки 1 с контргайкой. На хвостовике штока 7 выполнен буртик. С обеих сторон на хвостовик штока надеты шайбы 10 и 13, в которые упирается центрирующая пружина 11. Пружина размещена в гильзе 12, закрытой снаружи крышкой 14.
Головку 4 и крышку 14 в осевом направлении с одной стороны удерживает торец проточки в гильзах, с другой — упорные кольца 3 и 15. Головку 8 в осевом направлении с одной стороны удерживает также торец проточки в гильзе, с другой — шайба 9, зажатая между торцами гильзы 5 и проточки гильзы 12. Для уплотнения узла применены кольца круглого сечения, предохраняемые от грязи и пыли грязесъемной манжетой 24.
С противоположной стороны шток 7 не уплотнен грязесъемной манжетой, так как он выходит в пространство гильзы 12, соединенное с атмосферой через узкие щели в соединении крышки 14 с гильзой 12. К гильзе приварено два штуцера.
Через дроссельное отверстие 20 в поршне обе полости гидроцилиндра всегда соединены между собой. Под действием возвратной пружины поршень цилиндра занимает среднее положение (рис. 103, а). Так как обе полости гидроцилиндра имеют штоки одинакового диаметра, то вытесняемое из одной полости масло полностью перетекает в другую. Вместе с поршнем гидроцилиндра в нейтральное положение устанавливаются оба клапана воздухозаборника.
При поступлении жидкости от распределителя в левую полость 21 гидроцилиндра его поршень перемещается вправо (рис. 103, б), сжимая возвратную пружину 11 и переводя клапаны воздухозаборника в крайнее положение, при котором они очищают боковые сетки воздухозаборника.
Часть потока масла из левой полости гидроцилиндра через дроссельное отверстие 20 переливается в правую полость 18 и далее на слив.
При переводе секции распределителя в нейтральное положение поршень гидроцилиндра, механизм привода и клапаны воздухозаборника под действием возвратной пружины гидроцилиндра возвращаются в нейтральное положение (рис. 103, в).
Рис. 103. Схема работы гидроцилиндра механизма привода клапанов воздухозаборника:
а, б и в — различные положения поршня (наименование позиций см. рис. 102).
Аналогично работает гидроцилиндр и при подводе масла в правую его полость 18.
В случае неисправности гидроцилиндра или для замены уплотнительных колец гильзу 12 (см. рис. 102) отсоединяют от гильзы 5. Без необходимости гильзу 12 с крышкой 14 не разбирают. Отвинчивают вилку 1 с контргайкой, удерживая шток 2 ключом за лыски. Вынимают штоки 2 и 7 в сборе с поршнем 6 и центрирующей пружиной 11.
Перемещая штоки вдоль радиального паза поршня, отсоединяют штоки от поршня. Между шайбой 13 и пружиной 11 вставляют приспособление в виде плоской шайбы с радиальной прорезью и сжимают пружину до тех пор, пока шайба 13 не переместится радиально вдоль своего паза. Затем отпускают и снимают пружину с хвостовика штока. Со штока снимают шайбы 10 и 9. Головку 8 со штока 7 снимают со стороны, с которой на штоке имеется защитная фаска под углом 30°. Вынимают стопорное кольцо 3 и из гильзы головку 4 в сборе с уплотнениями. Проверяют пригодность колец и грязесъемной манжеты для дальнейшей эксплуатации и при необходимости заменяют их. Собирают гидроцилиндр в обратном порядке.
Специальные гидроцилиндры для вертикального и горизонтального перемещения мотовила. Для зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос» разработана гидросистема подъема и опускания мотовила с гидравлической синхронизацией перемещений поддержек. При этом для подъема и опускания мотовила применен поршневой 13 (рис. 104) и плунжерный 6 гидроцилиндры. Штоковая полость поршневого гидроцилиндра соединена с полостью плунжерного гидроцилиндра, а бесштоковая — с распределителем.
Рис. 104. Схема горизонтального и вертикального перемещения мотовила с гидравлической синхронизацией движения опор мотовила:
1 и 17 — поддержки мотовила; 2 и 16 — опоры мотовила; 3, 6, 13 и 15 — гидроцилиндры; 4 и 14 — штанги; 5 и 12 — двуплечие рычаги; 7, 8, 9, 10, 11 — трубопроводы.
При нагнетании жидкости в бесштоковую полость поршневого гидроцилиндра поршень со штоком перемещается вверх, поднимая левую поддержку 17 мотовила. В это же время вытесняемая из штоковой полости поршневого гидроцилиндра жидкость нагнетается в плунжерный гидроцилиндр. Плунжер этого гидроцилиндра выдвигается и поднимает правую поддержку 1 мотовила. При соединении бесштоковой полости поршневого гидроцилиндра со сливом под действием веса мотовила шток и поршень гидроцилиндра перемещаются вниз. Жидкость из бесштоковой полости поршневого гидроцилиндра идет на слив, а освобожденный объем штоковой полости этого гидроцилиндра заполняет жидкость, нагнетаемая плунжерным гидроцилиндром при его опускании. Плунжерный гидроцилиндр такой же, как и на серийных жатках. В поршневом гидроцилиндре диаметры поршня и штока подобраны так, что разность площадей сечения их равна площади сечения плунжера. Благодаря этому жидкость, вытесняемая из бесштоковой полости поршневого гидроцилиндра, поднимает плунжер на такую же величину, на какую поднимается шток поршневого гидроцилиндра, обеспечивая синхронность подъема обеих поддержек мотовила. Рассогласование высоты подъема поддержек устраняется автоматически. Для этого в поршневом гидроцилиндре на хвостовике штока размещены поршни 22 и 27 (рис. 105). Эти поршни пружиной 26 поджаты к торцовой кромке хвостовика штока 15 и шайбе 33, Между поршнями, гильзой 42 и хвостовиком штока установлены резиновые уплотнительные кольца 23, 31, 32 и 41 круглого сечения. Снаружи в поршнях выполнены кольцевые канавки 35 и 38, соединенные радиальными отверстиями с межпоршневой камерой 36.
Рис. 105. Гидроцилиндры горизонтального и вертикального перемещения мотовила с гидроблокировкой:
1 и 15 — штоки; 2 и 16 — грязесъемные манжеты; 3, 5, 9, 11, 17, 18, 23, 31, 32 и 41 — резиновые уплотнительные кольца; 4 и 19 — головки; 6, 10, 20 и 25 — штуцера приварные; 7 и 42 — гильзы; 8, 22 и 27 — поршни; 12 и 33 — шайбы; 13 и 29 — гайки; 14 и 30 — глухие головки; 21 — упорное кольцо; 24, 28, 34, 35, 37, 38, 39 и 40 — отверстия и канавки; 26 — пружина; 36 — межпоршневая камера.
В хвостовике штока имеется осевой канал 40, соединяющий сквозные радиальные отверстия 34, 37 и 39. Среднее отверстие постоянно соединяет осевой канал с межпоршневой камерой, а крайние отстоят от торцовой кромки хвостовика и торца шайбы 33 на расстоянии большем, чем до уплотнительных колец 41 и 32. В гильзе 42 с двух сторон просверлены радиальные отверстия 24 и 28, соединенные между собой расточкой, выполненной в приваренных к гильзе штуцерах 20 и 25.
При крайних положениях штока одно из радиальных отверстий соединено со штоковой или бесштоковой полостью, другое — с соответствующей канавкой 35 или 38 одного из поршней. Эти канавки соединены радиальными отверстиями в поршнях с межпоршневой камерой 36. Положение обеих поддержек мотовила синхронизируется при крайних положениях мотовила. При достижении штоком крайнего вдвинутого положения (мотовило опущено) кольцевая канавка 35 в поршне совпадает с осевым отверстием 24 в гильзе. Межштоковая камера 36 через радиальные отверстия, кольцевую канавку в поршне и осевое отверстие в гильзе соединена со сливом. Если плунжерный гидроцилиндр не дошел к этому моменту до упора, то под действием веса мотовила выдавливаемое из гидроцилиндра масло перемещает поршень 22, преодолевая сопротивление пружины 26, при этом масло из межпоршневой полости свободно сливается через распределитель.
После того как откроется радиальный канал 39, масло из штоковой полости через осевой и радиальные каналы в хвостовике штока переливается из штоковой полости в бесштоковую и далее через распределитель на слив в гидробак. Так жидкость перетекает до тех пор, пока плунжер не дойдет до упора. При последующем подъеме мотовила нагнетаемое масло вначале перемещает поршень 22 до его упора, а затем шток.
Аналогично синхронизируется положение поддержек мотовила по высоте при полностью выдвинутом положении штока поршневого гидроцилиндра.
Для зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос» разработана и испытана также гидросистема горизонтального перемещения мотовила с гидравлической синхронизацией перемещения по горизонтали. В этой гидросистеме применены два поршневых гидроцилиндра 3 и 15 (см. рис. 104). Штоки этих гидроцилиндров соединены с опорами 2 и 16 мотовила, а глухие головки цилиндров — с двуплечими рычагами 5 и 12, другие плечи которых связаны со штангами 4 и 14. Такое крепление гидроцилиндров обеспечивает сохранение зазоров между шнеком жатки и лопастями мотовила при его подъеме или опускании. Штоковая полость гидроцилиндра 15 соединена с бесштоковой полостью гидроцилиндра 3. Подводится и сливается масло из гидроцилиндров в бесштоковую полость гидроцилиндра 15 и штоковую полость гидроцилиндра 3. Диаметры поршней и штоков обоих гидроцилиндров подобраны так, что площадь сечения поршня гидроцилиндра 3 равна разности площадей сечения поршня и штока гидроцилиндра 15.
Гидроцилиндр 15 оборудован одним обычным поршнем, а гидроцилиндр 3 — двумя поршнями, аналогичными поршням гидроцилиндра 13 вертикального перемещения мотовила. Гидроцилиндры 13 и 15 отличаются только длиной хода. Синхронизацию горизонтального перемещения поддержек по величине хода, а также автоматического устранения рассогласования параллельности установки мотовила относительно режущего аппарата осуществляет гидросистема горизонтального перемещения аналогично гидросистеме вертикального перемещения мотовила.
Сборка и испытание гидроцилиндров. Перед сборкой проверяют отсутствие на трущихся и сопрягаемых поверхностях деталей гидроцилиндров забоин, заусенцев или других механических повреждений. Детали промывают и все каналы продувают сжатым воздухом. Трущиеся и сопрягаемые поверхности смазывают дизельным маслом. Резиновые уплотнительные кольца круглого сечения устанавливают в канавки без перекручивания. При монтаже или демонтаже уплотнительных колец применяют оправки, не имеющие острых кромок.
В телескопическом гидроцилиндре защитные шайбы, изготовленные из кожи, перед постановкой в канавки выдерживают в горячей ванне, наполненной веретенным маслом или смесью, состоящей из 50% автола и 50% осветительного керосина. Температуру ванны выдерживают в пределах 45—55°С в течение 2—24 ч. В поршневых гидроцилиндрах головку и гайку, крепящую поршень на штоке, закручивают до отказа. Грязесъемные манжеты запрессовывают в гнезде без перекосов до упора их в торец расточки.
Гидроцилиндры испытывают на герметичность дизельным маслом ДС-11 или Дп-11 при температуре около 70°С или при более низких температурах, применяя масла, вязкость которых при температуре испытания соответствует вязкости масла ДС-11 или Дп-11 при температуре 70°С.
Поршневые гидроцилиндры испытывают под давлением 75 кгс/см2 не менее 2 мин (каждую полость), плунжерные гидроцилиндры — под давлением 75 кгс/см2 в течение 2 мин и телескопические — под давлением 150 кгс/см2 в течение 5 мин.
При испытании гидроцилиндров проверяют отсутствие течи через уплотнительные кольца, сварные швы и отсутствие потения чугунных деталей.
Собранные и испытанные гидроцилиндры снаружи промывают для удаления масла, загрунтовывают и окрашивают атмосферностойкой краской. Поверхности плунжеров, штоков, сферы телескопического гидроцилиндра, отверстия крепления гидроцилиндров к узлам комбайна, а также резьбу штуцеров и их внутренние отверстия предохраняют от окраски.
Гидроцилиндрами называют объемные гидродвигатели с возвратно-поступательным движением выходного звена. Их самым широким образом используют в виде исполнительных механизмов в различных машинах.
Первый телескопический гидроцилиндр изобрел и запатентовал еще в 19 веке Джозеф Брама, а в настоящее время работающие на этом принципе автомобильные домкраты знает практически каждый водитель.
Гидроцилиндр входит в состав силовых гидросистем различного оборудования: станков, тракторов, экскаваторов, кранов, всевозможной спецтехники.
Гидроцилиндры классифицируются по способу действия на механизмы поступательного и поворотного действия (последние используются редко, в основном в гидроприводах самоходов).
По способу устройства конструкции гидроцилиндры поступательного действия можно разделить на:
- Поршневой
- Плунжерный
- Телескопический
- Специальный
Применение Гидроцилиндров
Устанавливаются на оборудование с рычажным механизмом, используются для перемещения рабочих грузов, а также функционирования механизмов во время движения. Еще одна область применения – установка рабочих грузов и всей машины в целом. Основными параметрами гидроцилиндров являются его диаметр, номинальное давление, диаметр и ход штока.
Гидроцилиндр – сложный механизм, отвечающий за безопасное производство, поэтому осуществлять их ремонт могут специалисты на специализированном оборудовании.
Ремонт гидроцилиндров.
Среди причин поломок гидроцилиндра можно выделить следующие:
перегрузки гидроцилиндра;
использование некачественного масла, вследствие чего выходят из строя внутренние детали, сальники, манжеты гидроцилиндра;
внешние механические повреждения;
простой механизма, в результате чего резиновые изделия растрескиваются, что приводит к утечке масла, а шток подвергается коррозии.
Таким образом, основными неисправностями гидроцилиндра являются протечки вследствие износа манжет и уплотнений, замену штоков, гильз; иногда специалисты производят доработку конструкции.
Сами гидросистемы известны довольно давно и широко применяются во многих агрегатах как промышленного, так и бытового плана. Сами того не осознавая, мы сталкиваемся с ними каждый день на улицах и на работе.
Самый распространённый пример гидроцилиндра, который вы почти наверняка держали в руках, это банальный автомобильный домкрат. Принцип его действия, по своей сути, ничем не отличается от аналогичных гидроцилиндров для прессов или плунжерных систем экскаватора.
Основной областью применения гидравлических цилиндров уже долгое время являются всевозможные прессы. С незапамятных времён их применяли в винной промышленности. Другим известным примером использования прессов можно считать давление масел (подсолнечного или оливкового).
На сегодняшний день такие устройства стали значительно мощнее и их применение в промышленности намного шире. Невозможно представить себе завод или авторемонтную мастерскую, в которых не применяли бы гидравлические прессы.
Не менее распространёнными они стали и в быту. Масса инструментов оснащены гидравлическими цилиндрами. Ну а тот, кто занимается заготовкой соков, наверняка знает о них не понаслышке.
Прессы различной мощности и конструкции , массово производятся всевозможными «Кулибиными» в гаражных условиях. Чаще всего, в таких чудо-устройствах используют старые домкраты от грузовиков, которые, по своей сути, являются теми же гидравлическими цилиндрами и могут выдать довольно серьёзное усилие.
Принцип действия
Принцип работы гидросистем заключается в передаче усилия при помощи перекачки жидкости . Дело в том, что они почти не сжимаются под давлением и, по этой причине, прекрасно подходят для передачи, порой очень больших, усилий.
Согласно закону Паскаля, при подаче, жидкость оказывает равное действие на все одинаковые по площади поверхности, что в конкретном приложении означает – меньшим усилием, на меньшей площади, можно уравновесить большее, на большей площади.
По сути, получается нечто вроде гидравлического редуктора . При этом усилие, приложенное к меньшей плоскости, на большей увеличится пропорционально их размеру.
Именно этот принцип лежит в основе всех гидравлических систем. Помимо кажущейся его простоты и гибкости применения, существует несколько основных плюсов таких устройств:
- чрезвычайно высокая эффективность при работе с большими нагрузками (транспортировке больших грузов или приложении больших усилий);
- возможность обеспечения высокой точности настройки;
- незаурядная надёжность (гидравлические системы легко защищаются от перегрузок с помощью предохранительных клапанов стравливания избыточного давления);
- относительно небольшие габариты оборудования и экономичность при эксплуатации.
Составляющие части гидравлического пресса
Гидравлические системы состоят из нескольких основных компонентов: привода (гидромотора, гидроцилиндра), насоса, аварийного клапана, резервуара.
Производительность всей системы зависит от давления, нагнетаемого насосом масла, диаметра рабочей поверхности поршня, габаритов цилиндра и максимального допустимого давления.
Одной из наиболее важных частей гидравлических систем является жидкость, нагнетаемая насосом и приводящая в движение привод. К ней предъявляется ряд требований, в том числе химический состав, пределы рабочих температур, плотность, склонность к окислению. Важным свойством таких жидкостей является обводнение – способность сохранять рабочие качества системы при попадании влаги.
Семьдесят процентов отказов гидросистем происходят из-за качества и состояния масла. Сорок, из них, непосредственно зависят от эксплуатационных его параметров. Остальные шестьдесят непосредственно связаны с ходом работы.
К числу таких неприятностей относят повышенный износ элементов системы, коррозия металлических поверхностей (что нередко приводит к заклиниванию гидравлических цилиндров или повреждению герметизирующих прокладок), повышенную вязкость масел или их загрязнение водой, пылью или воздухом.
Все это, мягко говоря, не способствует безаварийной работе как системы в целом, так и отдельных её узлов.
Такие системы применяются в следующих сферах:
- В промышленном оборудовании (гидравлических прессах, манипуляторах или формовочных машинах для пластмасс).
- Мобильной технике (в экскаваторах, в кранах, в строительном оборудовании и даже в самолётах).
- В спецтехнике, такой как, тренажёры и испытательные стенды.
Разновидности и особенности гидросистем
В большей части перечисленного выше оборудования установлены гидросистемы с использованием гидроцилиндров.
Все они, в свою очередь, делятся на гидроцилиндры одностороннего или двухстороннего действия .
В зависимости от способа установки и крепления к машине гидроцилиндры можно разделить на два типа: гидроцилиндры жёстко закреплённые; гидроцилиндры шарнирные.
По специфике их работы выделяют несколько видов:
- поршневые;
- плунжерные;
- телескопические;
Цилиндры одностороннего действия рассчитаны на приложение усилия гидравлической жидкости к выходному элементу (поршню или плунжеру), в одном направлении. Обратный ход осуществляется за счёт распрямления пружины или под действием силы тяжести (либо за счёт работы другого цилиндра или механизма).
Надо учитывать, что в случае применения гидравлического цилиндра с возвратной пружиной, усилие прямого хода будет меньше, чем аналогичного по размерам двунаправленного. Происходит это потому, что в момент нагнетания жидкости, помимо прочих нагрузок, преодолевается сила упругости пружины.
Что касается двунаправленных гидравлических цилиндров, то в них используется конструкция с двумя рабочими плоскостями . Это позволяет прилагать усилие в двух направлениях. При этом одна из частей цилиндра подключается к сточному клапану, а другая к нагнетательному.
Для этого варианта цилиндра тоже существует нюанс. При поступательном движении поршня производимое усилие больше, а скорость меньше чем при возвратном. Это связано с разницей рабочих площадей (речь идёт об эффективном сечении поршня) к которым прилагается давление жидкости. При обратном движении, площадь меньше за счёт диаметра «выходного элемента» гидроцилиндра.
Наверное, стоит упомянуть и о телескопических гидроцилиндрах , хоть они и очень редко используются в прессах.
Такая разновидность применяется в случаях, когда требуется вылет штока, значительно превышающий длину корпуса самого цилиндра. Выполнена эта конструкция как несколько вложенных один в другой цилиндров, корпус каждого следующего в которой служит штоком, предыдущей.
Производятся они в вариантах с однонаправленным, так и двунаправленным движением. Такой агрегат проще всего встретить на самосвалах.
В случае изготовления прессов в кустарных условиях, принцип их действия ничем не отличается от их промышленных аналогов. Единственное, что в таких устройствах, в большинстве случаев, применяют ручные насосы . Из-за малых габаритов и сравнительно небольших усилий, нет острой необходимости в громоздких и достаточно дорогостоящих масляных насосах.
Эксплуатация и обслуживание
Мы рассмотрели лишь основные параметры и разновидности гидроцилиндров, применяющихся в прессах, промышленной и спецтехнике. Они являются одной из основных частей гидросистем, но отнюдь не единственной.
Работа этих мощных устройств зависит от качества и состояния множества узлов: насосов, фильтров, клапанов, масляных магистралей. Каждый из них, исполняет свою важную функцию, а потому тоже нуждается в правильной эксплуатации и тщательном обслуживании .
При работе с такими устройствами, как гидроцилиндры, не стоит также забывать о технике безопасности. Имейте в виду, что вы работаете с оборудованием, производящим усилие от нескольких сотен килограмм до нескольких десятков тон. Неосторожное обращение с ними может привести к серьёзным увечьям.
Гидроцилиндры являются объемными гидродвигателями, предназначенными для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую мощность испол-нительного механизма. Различают гидроцилиндры поступательного и поворотного действия.
Корнюшенко С.И.,
д.т.н., профессор РАЕН
Все гидроцилиндры поступательного действия содержат цилиндрический корпус, поршень, шток, переднюю и заднюю крышки, статические и динамические уплотнения поршня и штока, устройства крепления. Конструкция типового гидроцилиндра поступательного действия представлена на рис. 1.
1 – корпус; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – проушина штока; 5 – проушина корпуса; 6 – передняя крышка; 7 – задняя крышка; 8 – порт штоковой полости; 9 – порт поршневой полости; 10 – динамические уплотнения поршня; 11 – динамические уплотнения штока; 12 – ста-тические уплотнения.
Рис. 1. Поршневой одноштоковый гидроцилиндр
Гидроцилиндры с возвратно-поворотным (относительно корпуса) движением содержат силовую пластину, заделанную в вал. Такие гидроцилиндры крайне редко применяются в гидроприводах самоходных машин, поэтому данная статья будет посвящена описанию гидроцилиндров поступательного действия. Наиболее часто применяемые в мобильной гидравлической технике и оборудовании гидроцилиндры поступательного действия с различными устройствами крепления корпуса и штока показаны на рис. 2.
Типы креплений: 1 – с двумя лапами на корпусе и проушиной на штоке; 2 – задним фланцем на корпусе и проушиной на штоке; 3 – передним фланцем на корпусе и проушиной на штоке; 4 – проушина-ми на корпусе и штоке; 5 – вилочными про-ушинами на корпусе и штоке; 6 – цапфами на корпусе и проушиной на штоке.
Рис. 2. Типовые гидроцилиндры поступательного дей-ствия
Выходным (подвижным) звеном гидроцилиндра является его шток, но в некоторых конструкциях шток закреплен, а перемещение осуществляет корпус. Гидроцилиндры поступательного действия разделяются на поршневые, плунжерные и телескопические. Они могут быть одностороннего и двустороннего действия, с автома-тическим торможением в конце хода поршня.
Принцип работы всех гидроцилиндров оди-наков. Как только жидкость поступает в рабочую полость, она воздействует на подвижный эле-мент (плунжер, поршень) и перемещает его. Чем больше величина потока (расход), посту-пающего в гидроцилиндр, тем выше скорость перемещения штока. При действии на подвиж-ный элемент внешней нагрузки в рабочей по-лости растет давление жидкости, следовательно, усилие, развиваемое штоком, увеличивается. Как только величина давления достигнет значения полного открытия предохранительного клапана гидросистемы, движение штока остановится, и вся жидкость через клапан начнет поступать на слив. Если поршень упрется в крышку ци-линдра, давление возрастет до значения настройки предохранительного клапана, он откроется, и рабочая жидкость на-правится в гидробак.
Из описания работы гидроцилиндра видно, что при движении поршня он неизбежно ударяется о крышку – переднюю или заднюю в зависимости от на-правления движения. Если заданная ско-рость поршня относительно небольшая, то такие удары не очень страшны. Если же скорость высокая, то оператору слож-но «поймать» конец хода поршня, чтобы остановить движение до удара. В этом случае в конструкциях гидроцилиндров используют устройства автоматического торможения поршня (демпферы). На рис. 3 показана принципиальная схема такого устройства.
Рис. 3. Схема демпферного устройства
На конце поршня выполняется ци-линдрический хвостовик, а на дне крыш-ки – глубокое осевое отверстие, соединенное с каналом порта гидроцилиндра. Диаметр отверстия превышает диаметр хвостовика на очень небольшую величи-ну. На внешней поверхности хвостовика поршня прорезается осевой треугольный паз с переменной площадью сечения. При движении поршня в сторону крышки рабочая жидкость через осевое отверстие и канал порта поступает на слив. Как только хвостовик входит в осе-вое отверстие крышки, поток жидкости начинает дросселироваться в треуголь-ном пазу (площадь проходного сечения паза изменяется в сторону уменьшения). Движение поршня замедляется, и в самом конце хода он плавно останавливается. Демпфирующие устройства гидроци-линдров имеют различные конструкции, но все они обеспечивают автоматическое торможение поршня в конце его хода. На рис. 3 показана схема нерегулируе-мого демпфера, который обеспечивает постоянное торможение. Но существуют устройства, позволяющие регулировать процесс торможения поршня гидроцилиндра.
К обработке внутренней цилиндриче-ской поверхности корпуса предъявляют-ся определенные технические требова-ния. По международному стандарту ISO овальность должна соответствовать квалитету Н7, а шероховатость 0,4 мкм. Эти параметры обеспечивают отличное скольжение динамических уплотнений поршня по металлической поверхности корпуса. Выполнение цилиндра, напри-мер, по квалитету Н12 с шероховатостью 2-3 мкм может негативно повлиять на эффективность привода, т.е. его КПД.
Потеря эффективности гидроцилинд-ров колеблется от 10 до 20%, т.е. их КПД составляет 0,9-0,8. Эффективность зависит от типа применяемых динами-ческих уплотнений и диаметра поршня. Чем больше диаметр – тем выше КПД гидроцилиндра. Максимальная скорость штока гидроци-линдра не должна превышать 0,5 м/с. Если технологический процесс машины требует больших скоростей, то в таких гидроци-линдрах следует использовать специальные типы динамических уплотнений. Основными параметрами гидроцилиндров являются: номинальное давле-ние (р), диаметр поршня (D), диаметр штока (d) и ход штока (l). Диаметры поршня и штока определяют рабочие площади и, следовательно, усилия, раз-виваемые гидроцилиндром.
Если в гидроцилиндрах с односторонним штоком отношение между диамет-рами поршня и штока составляет ве-личину т.е. , то можно обеспечить равенство усилий и скоростей при движении в обе сторо-ны. Для этого необходимо при выдви-жении штока рабочую жидкость подавать в обе полости гидроцилиндра, а при обратном – только в штоковую. Такие гид-роцилиндры называют дифференциаль-ными.
В зависимости от характера рабочего цикла, скоростей и усилий, которые должны развивать исполнительные ме-ханизмы строительно-дорожных, ком-мунальных и других самоходных машин и оборудования, применяют гидроци-линдры различных типов. В таблице 1 приведена классификация гидроцилинд-ров поступательного действия.
Таблица 1. Классификация гидроцилиндров поступательного действия
| Гидроцилиндр | Конструктивное исполнение |
| 1. Одностороннего действия | Гидроцилиндр, в котором движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости возможно только в одном направлении: |
| 1.1 – поршневой без указания способа возврата штока | |
| 1.2 – поршневой с возвратом штока пружиной | |
| 1.3 – плунжерный с возвратом штока под действием внешней нагрузки | |
| 1.4 – телескопический с возвратом штока под действи- ем внешней нагрузки | |
| 2. Двустороннего действия | Гидроцилиндр, в котором движение выходного звена под действием потока ра- бочей жидкости возможно в двух противоположных направлениях: |
| 2.1 – с односторонним штоком | |
| 2.2 – с двусторонним штоком одного диаметра | |
| 2.3 – с двусторонним штоком разных диаметров | |
| 2.4 – телескопический | |
| 3. С автоматическим торможением | Гидроцилиндр, снабженный демпфирующим устройством, обеспечивающим автоматическое уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода поршня: |
| 3.1 – с постоянным торможением в конце хода с одной стороны | |
| 3.2 – с постоянным торможением в конце хода с двух сторон | |
| 3.3 – с регулируемым торможением в конце хода с одной стороны | |
| 3.4 – с регулируемым торможением в конце хода с двух сторон |
Каждый тип гидроцилиндров может иметь множество конструктивных ис-полнений. Они зависят от технических требований, которые предъявляются разработчикам для установки на разно-образные машины и оборудование, а также творческих способностей про-ектировщиков. На рис. 4 показано устройство некоторых плунжерных, те-лескопических и двухштоковых гидро-цилиндров.
а) б) в)
а) плунжерные; 6) телескопические; в) с двусторонним штоком.
Рис. 4. Конструкции гидроцилиндров
Для привода рабочих органов само-ходных машин наиболее широко при-меняют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком (рис. 1). 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 слив-ной гидролинией. Плунжерные гидроцилиндры могут быть только одностороннего действия с односторонним штоком. Возврат штока в исходное положение осуществляется от усилия пружины или веса рабочего оборудования. Плунжерные гидроци-линдры часто используются для фиксации рабочих органов самоходных машин. Для привода некоторых исполнительных механизмов они применяются в паре. Когда работает один, другой за счет сил реакции возвращается в исходное по-ложение. Гидроцилиндры с двусторонним што-ком в мобильной технике используются в основном для привода поворота колес. Схема их установки в рулевом механизме машин показана на рис. 5.
Рис. 5. Гидроцилиндры с двусторонним штоком для поворота колес
В стесненных местах мобильной техники часто требуется установить ком-пактный гидроцилиндр, но с большим ходом штока. В таких случаях применяют телескопические гидроцилиндры. Под телескопическим в общем случае пони-мают силовой гидроцилиндр, полный ход штока которого превышает длину корпуса. Его конструкция состоит из несколь-ких концентрически вставленных друг в друга подвижных цилиндрических сек-ций. В исполнении одностороннего действия эти секции представляют собой полые плунжеры. При подаче рабочей жидкости секции выдвигаются последо-вательно: сначала – с большей площадью (периферийная), затем – с меньшими. Центральная секция выдвигается последней. Схема работы телескопического гидроцилиндра показана на рис. 6.
Рис. 6. Схема работы телескопического гидроцилиндра
Втя-гивание секций осуществляется за счет действия внешней нагрузки (массы ра-бочего органа). В исполнении двустороннего действия на внешних поверхностях секций вы-полнены буртики, с помощью которых образуется штоковая полость. Они иг-рают роль поршня. Наличие штоковой полости обеспечивает телескопическому цилиндру двустороннее действие, поз-воляя втягиваться секциям под действием потока рабочей жидкости. Телескопические цилиндры часто при-меняются в автосамосвалах, мусоровозах и другой технике. На рис. 4, б показана конструкция трехсекционного телеско-пического гидроцилиндра для автоса-мосвала на базе шасси КАМАЗ. Количество разнообразных конструк-ций аналогичных гидроцилиндров значи-тельно превосходит все другие гидро-компоненты.
Материал заимствован из международного специализированного журнала
«CТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
№ 1 (109) ФЕВРАЛЬ 2015 г.
Гидравлические системы являются основным видом силовых систем большинства видов техники. Начиная от авиационной отрасли и заканчивая строительной техникой – повсеместно нашил применение силовые системы, использующие в качестве рабочего тела жидкость.
Сама гидравлическая система подразделяется на два блока: командный и исполнительный. Командный блок любой гидросистемы представляет собой совокупность электрического или аналогового прибора управления (набор золотников и кранов) и систему трубопроводов с обратными клапанами и дополнительным оборудованием в виде аккумуляторов и смесителей.
Что касается исполнительного блока гидравлических систем, то сюда входят, как правило, гидроцилиндры и комплектующие к ним, а так же элементы их крепления. Одним из производителей широкого спектра гидравлического оборудования является компания “ФорсАр” – hydroprom.com .
Зачастую элементы крепления имеют сложные кинематические схемы. Примером таких схем может послужить тот же поворотно-наклонный ковш экскаватора или погрузчика.
Общая схема устройства гидроцилиндра
Отдельное внимание заслуживает конструкция и применение гидроцилиндра. Гидроцилиндры – это основной тип исполнительных блоков гидросистем. Конструкция классического гидроцилиндра проста: это шток, с присоединенным к нему на одном конце поршнем, а на другом конце цапфой. Шток той стороной, на которой присоединен поршень, вставлен в трубку, так называемый цилиндр. Цилиндр с торца заглушен и в заглушку монтируется резьбовой штуцер. Место, где шток вставляется в цилиндр, заглушается таким образом, что бы между заглушкой, цапфой, и движущимся штоком было полностью герметичное соединение.
Таким образом, шток имеет свойство перемещаться в цилиндре, двигая тем самым поршень. Кроме штуцера, который монтируется в торцевой заглушке, в так называемой «камере над поршнем», так же монтируется штуцер в камере «под поршнем». Штуцер подпоршневой камеры зачастую устанавливается прямо на самом теле цилиндра, а не на штоковой заглушке.
После того как вся вышеуказанная конструкция собрана, можно всю систему заполнять жидкостью. Так же нужно помнить, что, несмотря на отсутствие давления в системе, она должна быть полностью заполнена использующейся в системе жидкостью, будь-то масло, вода или другой тип жидкости.
Принцип работы гидроцилиндров
Работа же гидравлического цилиндра происходит следующим образом. Шток обладает свободой хода на выдвижение из цилиндра – прямой ход, и втягивание в цилиндр – обратный ход. При подаче давления жидкости в камеру над поршнем, поршень, вместе со штоком, начинает выдвигаться из цилиндра, совершая полезную нам работу. В это же время из камеры под поршнем там, где к поршню крепится шток, жидкость сливается.
В том случае, когда шток полностью выдвинут из цилиндра, можно совершать работу по обратному ходу. Это достигается подачей давления жидкости в камеру под поршнем, через штуцер нижней заглушки – буксы. Так же нужно помнить, что в совокупности гидроцилиндр всегда будет развивать меньшее усилие на обратном ходе, нежели усилие, развиваемое при ходе прямом. Это обусловлено тем, что, как мы знаем, давление – это сила, действующая на площадь. В нашем случае сила это давление жидкости, а площадь – это площадь поршня.
Таким образом, площадь поршня снизу меньше площади сверху потому, что снизу поршня к нему крепится шток. Будучи ограниченным данным обстоятельством, гидроцилиндры всегда имеют силовой прямой ход и только вспомогательный обратный.
Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, гидравлические цилиндры быстро развиваются, и на сегодняшний день их существует великое множество. Одно-, двух-, трехкамерные цилиндры. Все они нашли применение в определенных отраслях.
Не избавлены так же гидроцилиндры и от недостатков. Первое – герметичность. Одной из причин зеркальной поверхности штока является недопущение утечек в соединении шток-нижняя букса. Учитывая тот факт, что в большинстве своем гидросистема работает под большим давлением, то это становится основной головной болью конструкторов и технологов предприятий-разработчиков.
Второй недостаток конструкции гидроцилиндра – его вес. Поскольку давление в гидросистеме в некоторых видах техники может достигать 500 кгс/см. кв., то сам цилиндр должен его выдержать и не разрушится. Это же касается и резиновых уплотнений букс. Таким образом, технологи и конструкторы постоянно находятся в поиске все новых и новых материалов, что бы не увеличивать толщину стенок конструкции.
Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2016.11.19
