Конструирование основных элементов гидроцилиндров

Силовой гидроцилиндр содержит в себе следующие конструктивные элементы:

 Соединения головок с гильзой

В большое мере соединение головок с гильзой определяет как технологию обработки гильзы  в частности, так и технологию сборки всего гидравлического цилиндра в целом. Выделяют ряд методов соединения головок с гильзой:

  1. на болтах
  2. на наружной резьбе
  3. на внутренней резьбе
  4. на наружных полукольцах
  5. на внутренних полукольцах
  6. на закладной проволоке
  7. головка глухая
  8. головка приварная
  9. на штифтах
  10. на стяжных шпильках

 Поршень со штоком

Ключевыми моментами, от которых напрямую зависит выбор  конструкции при разработке конструктивного решения узла поршня со штоком, являются: тип уплотнения поршня с гильзой, конструкция поршня и способ крепления поршня к штоку.

Шток представляет собой стержень круглого сечения, на один из концов которого крепится поршень, а на другой – элемент, соединяющий гидроцилиндр с исполнительными механизмами машины. Основные типы наружных концов штоков следующие: конец штока с наружной резьбой, конец штока с внутренней резьбой, конец штока гладкий, конец штока с отверстием под палец, конец штока шаровой, конец штока в форме вилки.

Кроме вышеуказанных типов, применяться еще штоки, у которых проушина, вилка или шарнир сделаны за одно целое со штоком, но по габаритам больше его размера. Они либо откованы, либо приварены.

Шток может быть цельным и полым.

Основные типы уплотнений поршня с гильзой следующие:

  1. манжетные уплотнения
  2. шевронные уплотнения
  3. чашечные уплотнения
  4. круглые кольца
  5. кольца прямоугольного сечения
  6. поршневые кольца
  7. фасонные уплотнения
  8. уплотнения прошлифовкой

По своей конструкции поршни делятся на цельные и составные. На практике встречаются два основных способа крепления поршня к штоку:
1) Соединение при помощи резьбы;
2) Соединение безрезьбовое;

Направляющая штока

При разработке конструктивного решения узла направляющей штока основными факторами, определяющими выбор той или иной конструкции, является: тип уплотнения штока и способ крепления передней крышки гидроцилиндра к гильзе.

Направляющими штока могут служить: сама головка гидроцилиндра, втулка, запрессованная в
головку, втулка, развальцованная в головке, наплавленная направляющая и съемная втулка.

Демпферное устройство

Силовые гидроцилиндры часто используются для перемещения механизмов , имеющих большие массы и скорости и, соответственно, вызывающих высокой величины силы инерции. Для остановки движущейся массы без удара используют разные способы торможения и демпферные устройства.

Таким образом, изменяя параметры потока, меняя эффективные площади поршня или вводя дополнительную нагрузку, можно осуществить торможение поршня по заданному закону.

Основные способы гидравлического торможения поршня:
1) торможение при помощи кольцевого зазора;
2) торможение при помощи дросселя, встроенного в гидроцилиндр;
3) Торможение при помощи дросселя вне гидроцилиндра;
4) торможение при помощи ряда отверстий;
5) торможение двойным поршнем;
6) торможение при помощи различных устройств на поршне;
7) торможение при помощи уменьшения давления на входе в систему противодавлением.

Грязесъемник

гидроцилиндр, гидравлический цилиндр, шток цилиндра

Производство гидроцилиндров

При выдвижении штока из гидроцилиндра на него может попасть пыль и грязь. При втягивании штока ус манжеты не препятствует попаданию грязи внутрь гидроцилиндра. Попадание грязи и пыли в гидроцилиндр способствует быстрому выходу из строя уплотнений штока и поршня. А так же загрязнению всей гидросистемы. Для предотвращения попадания грязи и пыли в гидроцилиндрах применяются грязесъемники и защитные кожухи. Один из наиболее часто встречающихся видов- обычная U- образная манжета, расположенная так, чтобы она одним из своих усов счищала грязь со штока при его втягивании. Такая манжета при выдвижении штока может вывернуться из канавки, поэтому ее часто армируют, заключают в стальной каркас или делают с более прочным основание. Эти грязесъемные манжеты обычно изготавливаются из маслостойкой резины, полихлорвинила и других эластичных материалов. Так как кромки этих манжет эластичны, они при большом количестве грязи на штоках быстро изнашивается. Были попытки создать скребковые металлические грязеочистители. Однако на практике получалось, что от пыли эти шайбы, зацементировавшиеся в одном положении, с одной стороны открывали большой зазор, а другой- скребли шток.

На некоторых моделях для очистки штока цилиндра от грязи применяют фетровые и войлочные набивки.

Для получения преимуществ эластичных манжет и скребковых грязеочистителей в гидроцилиндрах применяются комбинированные грязесъемники. Они состоят из тонкого латунного скребкового кольца, плавающего между двумя прокладками из резины. За ним расположена эластичная грязесъемная манжета. Все это находится в жестком металлическом корпусе. Наружный диаметр скребкового кольца несколько меньше внутреннего диаметра кожуха, что обеспечивает его самоустановку.

Для защиты штоков от попадания стружки, летящих камней, а также от пыли и грязи применяются защитные кожухи. Защитные кожухи бывают составные и цельные. Эти кожухи обычно изготовлены из ткани с металлическими кольцами. Цельные кожухи изготавливаются из маслостойкой резины в пресс-формах. Кожухи одним своим концом крепятся на штоке, а других- на головке гидроцилиндра.

На основании анализа конструкции грязесъемников и их работы можно дать следующие рекомендации.

Для защиты гидроцилиндров от попадания грязи и пыли по штоку рекомендуется применять комбинированные грязесъемники, состоящие из металлического скребка и эластичной манжеты, имеющей профиль рабочего уса, подобный профилю манжет по ГОСТу 6969.

Устройство для удаления воздуха

Воздух, который успел накопиться в гидравлическом цилиндре во время сборки, монтажа, а также длительной остановки, требуется удалить из гидроцилиндра для достижения устойчивой работы гидросистемы. При правильном монтаже гидроцилиндра и его подводящих трубопроводов накопление воздуха в гидроцилиндре можно уменьшить. Подвод рабочей жидкости необходимо производить в верхних точках гидроцилиндра. Накопившиеся при длительной остановке гидроцилиндра воздух удаляется, в этом случае после нескольких перемещений поршня на холостом ходу из одного крайнего положения в другое. Однако для большей надежности, а так же исходя из того, что вышеизложенные рекомендации не всегда выполнимы, в гидроцилиндрах для удаления воздуха применяются конструктивные дополнительные средства. Шариковый клапан, который устанавливают в гильзе цилиндра около головки. При немного отвернутом винте шарик приподнимается и пропускает воздух, который затем по зазору в резьбе выходит наружу. Конусный клапан встраивается в подводящий штуцер. Для облегчения прохода воздуха из верхних точек гидроцилиндра к подводящему отверстию в головках иногда делают специальные сверления.

Для удаления воздуха из гидроцилиндра можно применить змеевик из тонкой трубки, которая входит в полость цилиндра. Значительное гидравлическое сопротивление трубки обеспечит минимальный расход жидкости и беспрепятственный выход воздуха, вязкость которого значительно ниже вязкости жидкости.

Устройство для подвода рабочей жидкости

В самом общем случае подвод рабочей жидкости к гидроцилиндру осуществляется через головки или через бобышки, приваренные к гильзе. В штуцерах применяется резьба по ГОСТу 6111, которая обеспечивает герметичность без применения добавочных уплотнений при давлениях до 300 кг/см2. Однако при конусной резьбе трудно обеспечить заданное угловое положение угольника или тройника. Широко применятся в штуцерах метрическая резьба. Штуцеры с метрической резьбой уплотняют в корпусах гидроцилиндров прокладками из маслостойкой резины, фторопласта или мягкого цветного металла. Применяется также фланцевое присоединение штуцеров к гидроцилиндру.

Для трубопроводов, которые по условиям монтажа могут иметь различные положения относительно гидроцилиндра, применяют угловые шарнирные соединения. Как правило желательно иметь подводящие рукава к гидроцилиндру одинаковой длины. В этом случае подводящие штуцеры располагаются у одной головки (передней или задней), к этой головке подходят два рукова одинаковой длины, а с другой головкой соединяются металлическим трубопроводом. Примером такого подвода жидкости служит тракторный гидроцилиндр типа ГЦ.

В некоторых гидроцилиндрах подвод жидкости от одной головки к другой осуществляется при помощи двойной стенки.

В гидроцилиндрах с неподвижным штоком подвод жидкости осуществляется через пустотелый шток. Кроме того, подвод жидкости через шток может быть осуществлен и при подвижном штоке.

В тех случаях, когда к качающемуся гидроцилиндру необходимо подвести рабочую жидкость, не применяя гибких рукавов, ее подводят через палец проушины задней головки или через палец проушины штока

Устройство для крепления гидроцилиндра к машине

В зависимости от способа установки и крепления к машине гидроцилиндры можно разделить на два типа:

1) гидроцилиндры жестко закрепленные;

2) гидроцилиндры шарнирные;

Жестко закрепленные гидроцилиндры имеют следующие виды крепления: на лапах, крепление на основании головок, фланец и передней головки, фланец посередине, фланец у задней головки, крепление неподвижным штоком, крепление при помощи удлиненных шпилек, на резьбе у передней головки, на цапфах.

При способе крепления на лапах, лапы могут быть расположены у основания гидроцилиндра или по его оси, могут располагаться у головки гидроцилиндра или у гильзы. Они могут быть выполненными за одно целое с головкой или гильзой, а также съемными. В гидроцилиндрах с прямоугольными головками можно обойтись вообще без лап, так как основанием для крепления могут служить сами головки, в которых просверлены крепежные отверстия.

При торцовом креплении гидроцилиндра используют фланец, который располагают у передней головки, посредине или у задней головки. У гидроцилиндра со шпильками торцовое крепление может быть осуществлено при помощи шпилек, скрепляющих головки с гильзой, однако в этом случае шпильки должны быть удлинены. В некоторых случаях гидроцилиндры крепятся на цапфах. При этом необходимо иметь на гильзе один или два бурта. Гидроцилиндр устанавливается буртами в седле и сверху на бурты надевают хомут, который крепится с цапфе болтами.

В строительных и дорожных машинах, на тракторах, горных машинах и многих других применяют гидроцилиндры с шарнирным креплением. Шарнирное гидравлическое оборудование бывает следующих видов: с проушиной у задней головки, с вилкой у задней головки, с цапфой у передней головки, с цапфой посредине, с цапфой у задней головки, с шаровой опорой у задней головки, с шаровой опорой у задней головки, с щаровой опорой у гильзы. Проушина, вилка, цапфа, шаровая опора могут быть за одно целое с головкой (гильзой) или съемными.

Часто для предохранения гидроцилиндра от изгиба в заднюю проушину вставляют сферический подшипник. Этот тип шарнира приближается к шаровому. Цапфы у передней и задней головок обычно изготавливаются сварными. Цапфы посредине могут быть приварены к гильзе, а так же съемными.

 

 

Другие похожие публикации на эту тему

Комментировать: