ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИЛОВЫХ ЦИЛИНДРОВ ПУТЕВЫХ, ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Конструкции гидроцилиндров могут быть самыми разнообразными в зависимости от назначения. На конструкцию определяющее влияние оказывают способ подвода жидкости, способ крепления цилиндра и штока на машине, способ соединения крышек с трубой цилиндра, конструкция уплотнений поршня и штока, конструкция других деталей и приспособлений.

Наибольшее распространение в конструкциях машин получили поршневые цилиндры. Они являются цилиндрами двустороннего действия. Поршневые цилиндры могут иметь один или два штока. На рис.9 и рис. 10 представлены конструкции цилиндров, применяемых в строительных, путевых, погрузочно- разгрузочных и горных машинах.

В некоторых случаях подвести жидкость к цилиндру внешними штуцерами нельзя. Тогда применяется подвод через полый шток (см. рис.10, в).

Весьма специфической является конструкция телескопических цилиндров. Телескопические цилиндры бывают одностороннего и двустороннего действия. Их применяют в тех случаях когда требуется при небольших габаритных размерах получить значительную величину хода, т.е. когда желаемый ход превышает допустимую установочную длину. Выдвижение секций цилиндра, если он питается от источника постоянного расхода будет происходить с разными скоростями и если преодолеваемая сила постоянна, при разном давлении. На рис. 11 показан телескопический цилиндр одностороннего действия.

При выдвижении первым смещается до упора поршень 2 с малой скоростью v₁ = Q/S₁ при меньшем давлении p₁ = F/S₁. После полного выдвижения поршня 2 начинает перемещаться до полного выдвижения поршень 3 с площадью S₂. При этом скорость увеличивается до v₂ = Q/S₂ а давление возрастает до значения p₂=F/S₂ . Обратный ход секций (вдвигание) происходит либо под действием силы F, либо путем подачи расхода Q через линию 4 в полости 6 и 7 через рукав 5.

Телескопический цилиндр двустороннего действия представлен на рис. 12. Его полый шток 1 перемещается по втулке 2 до упора в нее поршня 5, после чего начинает перемещаться промежуточный цилиндр 3 по аналогичной втулке цилиндра 4 до упора в нее поршня 6. Таким образом общее перемещение штока составит Н₁ + Н₂. Поршни уплотнены манжетами 7. Штоковые полости питаются через канал 10, трубку 8 и отверстие в промежуточном цилиндре 3. Рабочая жидкость в поршневые полости поступает по каналу 9 и штоку 1.

Простейшим по конструкции видом цилиндров являются плунжерные цилиндры. Поршень у них отсутствует, а усилие передается непосредственно плунжером, касающимся цилиндра в месте уплотнения - см. рис. 13.Плунжерные цилиндры в большинстве случаев устанавливаются вертикально и опираются на подвижную часть машины. При таком расположении рабочий орган поднимается благодаря давлению жидкости, воспринимаемому плунжером и цилиндром, а опускается под действием веса конструкции, связанной с выдвигающейся частью при соединении полости цилиндра с трубопроводом, отводящим рабочую жидкость в бак.

Рис. 10

Типовые конструкции гидроцилиндров

1- проушина, 2- масленка, 3-грязесъемник, 4- гайка накидная, 5- втулка поджимная, 6- штифт, 7- шефронные манжеты, 8- втулки, 9-кольцо, 10-втулка, 11-пробка, 12-шток, 13-корпус, 14-втулка демпфера, 15-демпфер, 16-манжета, 17- кольцо защитное, 18-анифрикционное покрытие, 19- поршень, 20- манжетодержатель, 21- кольцо уплотнительное, 22- гайка, 23- кольцо стопорное, 24- крышка задняя, 25-подшипник

Рис. 11

Типовые конструкции гидроцилиидров

1-втулка, 2-подводящий штуцер, 3-упор, 4-уплотнение, 5-поршень, б-уплотнительное кольцо, 7-конус, 8- шток, 9-труба корпуса, 10-уплотнение, 11-передняя крышка, 12-гайка, 13-уплотнение штока, 14-грязесъемник, 15-резьбовой конец штока, 16-втулка, 17- стопорная гайка, 18-хвостовик, 19-проушина задней крышки, 20- задняя крышка, 21-гайка, 22,23-резиновые кольца, 24-шпилька, 25- планка, 26- шаровой шарнир, 27-хвостовик штока, 28- трубка, 29- трубчатый шток, 30- болты, 31- фланец, 32- уплотнения.

Рис. 11 Телескопический цилиндр одностороннего действия

Рис. 12 Телескопический цилиндр двустороннего действия

Рис. 13 Плунжерный гидроцилиндр

1 – корпус; 2- шток; 3- втулка; 4- манжета; 5, 6- уплотнительное кольцо; 7- замок; 8- проставка; 9- пружинное кольцо; 10- грязесъемник

Особым типом гидроцилиндров являются т.н. гидродомкраты, применяемые в качестве аутриггеров в транспортных и строительно-дорожных машинах. Один из вариантов представлен на рис.14. Характерной особенностью таких гидроцилиндров является малое отношение диаметра поршня к диаметру штока.

Вообще говоря, отношение диаметров поршня и штока выбирается из конструктивных соображений и проверяется расчетом (см. выше). Это соотношение лежит как правило в диапазоне 1.2 ¸ 1.8, а стандартные соотношения, применяемые наиболее часто, составляют 1,33. и 1,66.

Конструкции цилиндров отличаются одна от другой не только принципом действия, но и своими элементами. К числу отличительных элементов можно отнести узлы крепления крышек, конструкции поршней, штоков, плунжеров и демпферных и тормозных устройств.

Рис. 14, а Гидродомкрат (аутриггер)

Рис. 14, б Гидродомкрат (аутриггер)

Наиболее распространенное крепление крышек к цилиндру фланцевое (рис. 15,а). К трубе приваривается фланец, к которому с помощью болтов крепится крышка. Вариант этого крепления, но без приварки фланца, показа на рис. 15, б. Фланец крепится с помощью разрезного кольца, вставленного в канавку трубы и охваченного его заточкой. В конструкциях цилиндров применяется крепление с помощью шпилек, стягивающих обе крышки (рис.15,в). Соединение с помощью разрезных наружных (рис. 15, г) и внутренних (рис. 15, д) колец очень удобно, так как позволяет обходиться без сварки деталей цилиндра. Крепление крышек внутренней (рис. 15, е) и наружной (рис. 15, ж) резьбой является довольно распространенным решением.

Рис. 15

Конструкции крепления крышек гидроцилиндров

Наиболее простой способ крепления крышек к цилиндру - это сварной (рис. 15, з), однако он имеет существенные недостатки, так как затрудняет чистовую обработку зеркал цилиндра и может

сопровождаться изменением формы соединяемых деталей при сварке. Несмотря на это, сварное соединение крышек довольно широко распространено, так как позволяет уменьшить размеры соединения.

В последнее время находят применение крепления передней крышки к цилиндру круглым закладным кольцом.

Одними из наиболее распространенных конструкций поршней цилиндров машин являются приведенные на рис. 11 а и б. Рабочая поверхность поршня (см. рис. 16, б) наплавлена бронзой или латунью. Поршни этих конструкций уплотняются манжетами. Иногда наплавку производят только на центральном пояске поршня, а крайние пояски делают диаметром несколько меньшим центрального. На рис. 16, в изображена конструкция поршня, облегчающая монтаж манжетных уплотнений.

Стремление к экономии цветных металлов привело к созданию сборных конструкций поршней (рис. 16, г) состоящих из нескольких частей, например, двух стальных и одной бронзовой шайбы, прилегающей к рабочей поверхности цилиндра.

Поршень, показанный на рис. 16, д, отличается от поршня, приведенного на рис. 16, в, наличием наплавленного пояска.

Соединение поршня со штоком уплотняется резиновыми кольцами круглого сечения. Для этого в поршнях предусмотрены соответствующие канавки. Как правило, канавки делаются в поршне, а не в штоке, чтобы не ослабить последний.

Рис. 16

Поршни гидроцилиндров

Частым требованием к гидроцилиндрам является способность удерживать нагрузку при неподвижном поршне без подачи жидкости от насоса. Схема фиксирующего устройства на поршне 5 представлена на рис. 17. При равенстве давления в обеих полостях 6 и 7 цилиндра пружины 1 смещают шарики 2 на коническую поверхность 3, и шарики заклинивают поршень. При подаче жидкости от насоса в одну из полостей в ней повышается давление и скользящий уплотняющий элемент 4 смещается. Таким образом, перед началом движения поршня шарики выталкиваются из кольцевой конусной щели и не препятствуют движению поршня. Такая система из-за износа стенок цилиндров применима только при малых нагрузках.

При больших нагрузках положение поршня фиксируется гидравлическими замками, представляющими управляемые обратные клапаны.

Эффективность работы гидроцилиндров, их КПД зависят в основном от работы уплотнений поршней и штоков. Уплотнение, показанное на рис.18 а состоит из резинового кольца 3 с пластиковым упорным кольцом 2 и защитного кольца 1, предохраняющего основное уплотнение от попадания грязи. Конструкция, изображенная на рис. 18 б, представляет пакет V-образных манжет: уплотняющих 6 из резины и разделительных 5 из пластика. Гайкой 4 пакет может сжиматься для компенсации износа. На рис. 18 в и г представлены уплотнения поршней двустороннего действия: уплотнение высокого давления манжетами 7 поршня с направляющим поясом 8 и уплотнение двусторонней манжетой, служащей одновременно направляющим элементом. Последнее предназначено для умеренных давлений. Для надежной и продолжительной работы уплотнений и, следовательно, гидроцилиндров необходима обработка рабочих поверхностей цилиндров и штоков до R_a» 0,2.

Штоки и плунжеры бывают цельными или сварными. Они могут оканчиваться плоским или вильчатым ухом, шаровым или резьбовым концом для присоединения деталей крепления. Штоки и плунжеры изготавливаются из качественной или нержавеющей стали. Поверхность их при необходимости хромируется для придания антикоррозионных свойств и увеличения износостойкости. Штоки больших размеров изготовляются полыми (см. рис. 11, в). Наиболее употребительные конструкции штоков показаны на рис. 11 а - в.

Рис. 17

Поршень гидроцилиндра с фиксирующими устройствами

Рис. 18

Уплотнения штоков (а, б) и поршней (в, г) гидроцилиндров

Корпуса цилиндров, как правило, изготовляют из стальных бесшовных горяче-катанных труб и лишь в особо ответственных случаях применяют кованые цилиндры. Конструкция корпуса зависит от крепления крышек (см. рис. 16), а также от крепления цилиндра на машине. Материал корпусов - высококачественная конструкционная сталь 35 и 45 или легированная сталь типа 30ХГС. На концах внутренней поверхности трубы должны быть предусмотрены пологие фаски (15°).

Цилиндры могут быть снабжены специальными устройствами, к которым относятся тормозные устройства, механические замки, перепускные клапаны. Наибольшее распространение получили демпферные устройства, применяющиеся для смягчения удара в конце хода (см. рис. 11, а).

Для очистки от грязи, попадающей по штоку или плунжеру в цилиндр применяют грязесъемники (чистильщики)(см. рис. 19). Резиновые грязесъемники обычно имеют внутренний диаметр меньше диаметра штока (рис. 19, а - в). Благодаря натягу грязь усом снимается с поверхности штока при втягивании его в цилиндр. Конструкция грязесъемника из полихлорвинила или капрона показана на рис. 19, г.

Рис. 19

Грязесъемники (чистильщики) силовых гидроцилиндров

Грязесъемник из набора стальных пластин (рис. 19, г) рекомендуется для малоответственных уплотнений или как дублер впереди резиновогогрязесъемника. Наиболее распространены резиновые грязесъемники с твердостью резины 80-100 единиц по Шору или резинопластмассовые.

Поиск по сайту: