/
Text
ИДРОЦИЛИНДРЬ
V^B.A.Марутов
С.А.Павловсний
62/. 2z
MZ9
н. Л. МАРУТОВ, С. л. ПАВЛОВСКИЙ
инженеры
ГИДРОЦИЛИНДРЫ
КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ
I .4-v . .аСД.Я j
113ДЛТЕЛЬСТВО <М А Ш11 Н О С Т Р О Е Н II Е»
Москва 1966
таи опислиы и проанализированы
*'^Xh «иовны» элементов гидроаилиндра. пред
конструкции телескопических н поворотных
'"р^т^иы"вопросы расчета на прочность основных
гндроцмлиндра. даны рекомендации по выбору
Lwhxtob милей. технические требовании к ним. а
таки* типовые технологические приемы изготовления
ос ионных деталек* ,
Книга рассчитана иа инженерно-технических работни-
ков занятых проектированием и эксплуатацией машин
с гидравлическим приводом, а также может быть исполь-
зована студентами вузов к техникумов.
Pcar-iivHi инж. А. Я. Гуревич
ПРЕДИСЛОВИЕ
Задача создания материально-технической Спазм коммунизма
неразрывно связана с дальнейшим неуклонным ростом техниче-
ского прогресса в машиностроении и повышением производитель*
ностп труда. Для решения этой грандиозной гадачн гнюбходимо
повышать темпы механизации работ, внедрять в промьтленность
автоматизацию производственных процессов, применяй, новей-
шие достижения науки и техники, широко использовать специа-
лизацию и унификацию.
Современные машины отличаются большой энергоемкостью
при сравнительно малых габаритах. Эту -.злачу помогает разре-
шить гидропривод, который во многих случаях превзошел по
своим качествам другие типы приводов и оказался простым и
надежным средством для получения возврапю-постунагельного
и вращательного движения.
В настоящее время гидропривод широко применяется в авиа-
строении, станкостроении, тракторостроении, сельхозмашино-
строении, строительных и дорожных машинах, горных машинах,
металлургии и т. д.
Одним из основных узлов гидравлической системы машины
является силовой гидроцилиндр.
Некоторые вопросы конструирования и расчета гидроцилин-
дров отражены в работах Башты Т. М., Богдановича Л. Б..
Брона Л. С., Ермакова В. В., Зайченко И. 3.. Хаймовича Е. М.
и Хори на В. II. Однако поскольку вышеуказанные авторы рас-
сматривали в своих работах общие вопросы гидроприводов, про-
блемы конструирования силовых гидроцилнидров они рассмот-
рели лишь частично.
Отсутствие работ по силовым гидроцнлнндрам служило при-
чиной тому, что конструкторы, занятые проектированием гидро-
фицнрованных машин, создавали многочисленные образцы гидро-
цилиндров, не соответствующих современным требованиям ма-
шиностроения, слабо учитывали отечественный и зарубежный
опыт.
В настоящее время ведется работа по отраслевой унификации
силовых гидроцилнидров. Кроме того, институтом BHIII К'трой-
дормаш разработана и введена с 1962 г. нормаль машиностроения
г
с эластичными уплотнениями для
м .. ""X,"Uh.,4 МН 2251 61 МН22иЯ
. г^тн.-ь"«JJ,и могуг бить использованы
1 н.т“’“2деш»Ш. «ИИ» “ сеР"""” Производ.
во многих машинах
спм не ^г««"э0’ан"ннге сделана попытка обобщить опыт, на-
S предлагаемой ьнн - (| чару6ежном машиностроении но
копленный н отечеств«е • ета (|- 113ГОТОвлення силовых гидро-
вопросу конструирован . |
цилиндров- ..о|1СТ|,укцнй элементов гидронилиндра не по-
Мжсообрзин м книг(| все кот-тру к тинные реже-
•*-:::“Лап’|Гщтнн<»внлнсь на наиболее типичных кон-
ж . п,.че.е и изготовлении.
CTPi-K,T«uXi-lV и VI написаны инженером Марутовым В. А.
Глава V написана инженером Павловским С. А.
Международная система единиц СИ
ГОСТ 9867-61 устанавливает международную систему единиц.
1» геоетаы от системы единиц МКГСС и международную
можно воспользоваться таблицей
Содержит единиц
системы МКГСС
Ддива .... метр
Масса ... килограмм
Работа .... джоуль
Сала .... ньютон
Мсшость вап
Скорость метр в секунду
Ускорение > » »
в квадрате
Угловая ско-
кг
дм
н
вт
м!сек
м/сек1
0,102 кГ-секЧм
0,102 кГ-м
0,102 кГ
0,102 кГм/сек
1 м/сек
I м/сек*
рость .......। радиан в секунду
Даче»* ньютон на
Объемный рас- I
юз ...........I
квадратный метр
метр кубический
в секунду
рад,'сек
н/м1
м3/сек
0,102 кГ/м*
1,000028-10-3 л/сек
ГЛАВА I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ УСТРОЙСТВА
И РАБОТЫ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Гидроцилиндр является объемным гндродвигателем. и котором
ведомое звено (шток, плунжер, вал) совершает ограниченное воз-
вратно-поступательное движение.
Гидроцилиндры делятся на силовые и моментные.
Силовые гидроцилиндры
Силовой гидроцилиндр это объемный гидродвигатель. в кото-
ром ведомое звено (шток, плунжер) совершает прямолинейное
возвратно-поступательное движение относительно корпуса гидро-
цилиндра.
Моментный гидроцилиндр это объемный гидродвигатель, в ко-
тором ведомое звено (вал) совершает возвратно-поворотное дви-
жение относительно корпуса гидронилиндра на угол, мень-
ший 360°.
Силовые гидроцилиндры делятся на гндроиилиндры двухсто-
роннего действия и гидроцилиндры одностороннего действия.
Гидроцилнндры двухстороннего действия
Гидроцилиндры двухстороннего действия делятся на:
а) гидроцилиндры с двухсторонним штоком;
б) гидроцилиндры с односторонним штоком;
в) гидроцилнндры телескопические,
г) гидроцилнндры комбинированные.
Гидроци.шндры с двухсторонним штоком
В гидроцилиндре, выполненном по схеме рис. 1. скорость
перемещения поршня зависит от количества жидкости, поступаю-
щей в единицу времени, и определяется выражением
“° щи-л
к„|ЧЛ.,„, »„;,«КГП. .... " ‘"'""UP. В
"SJTSS! !£*" "'|ик“'............«P»™"» » Ира-
.......... „ нир,.цилиндра поршень со пионом 6уд„
в)Ю И •К'НУ'О но-тоу направлениях с одинаковой скоростью
,,.умещаться нw а aaHHoro типа являются увеличенные
Недлтзтьом "U )пок {^положен по обе стороны цилиндра.
., мг>нч и» * , б ll0piUenb неподвижен, а цилиндр жестко
B-'^3'.kubh»hoh частью рабочего органа.
скреплен с н«а«- к цилиндрам, выполненным по
схеме рис. 1, б, жидкость может
подводиться как гибкими рукава-
ми,так и через полые штоки. Гидро-
цилиндр с двухсторонним штоком
может быть выполнен и со што-
ками неодинаковых диаметров.
Гидроци.шндры с односторонним
штоком
В гидроцилиндрах, выполнен-
ных по схеме рис. 2, а, при мини-
мально выбранном диаметре штока
Рве I Схемы пцроцилиндров с скорости перемещения поршня в
вухстороиним штокоч обоих направлениях отличаются
незначительно.
При увеличении диаметра штока скорости прямого и обратного
ходов с, и о, при подводе равного количества жидкости к по-
лостям цилиндра будут резко отличаться:
lOQi .
яО1 ’
40<?«
(1)
01
Если Q, = Q., то
xt-'Acrye позволяет осуществлять быстрые
«оста засоса *1ещения при относительно малой производитель-
• *гоаал« опаковых скоростей перемещения поршня
с односторонним штоком
.... Tn?10UUjb штока была в 2 раза меньше площади
должен быть включен по
У способу, изображенному на схеме рис. 2, б.
При движении поршня вправо обе полости цилиндра соеди-
няются друг с другом, поршень перемещается со скоростью
Рис 2. Схемы гидроцилиндров двухстороннего действии
с односторонним штоком
v м/мин, вытесняя из штоковой полости жидкость, объем которой
равен
п ел (D’ - </»)
Ql --------40----•
Эта вытесненная жидкость поступает в поршневую полость
цилиндра вместе с жидкостью, нагнетаемой насосом, объем кото-
рой составляет Q.; отсюда
n(D“ — d1) у лО’у
---40---=_40~
40<?а
nd»
влево
40(2;
откуда
v -
При перемещении поршня
v = n(D*-d*) *
Если скорости перемещения поршня в обе стороны равны, то
40(?1 = 40Q,
nd’ л (D! — d’) '
дП-' 2nrf*. т. е. s« гле s" 11 s“- ||Л°Щадн соот-
попшив и штока.
•”7 ла,«.м 1нЛференцна.11.иыи способ включения ци.
1 ГДй » ” »-»«. к»™ .ребуе™ „б„„еч“
\.................. |ф|< .«.«иге.п.ки, УСИЛИЯХ
.Ч.С«7*""' иГГ«м.'"»1'. »Р" >" '"'"к •»>«•» Работать «а
растяжение.
Гс лконичакие гидроцилиндры двухстороннего действия
Телескопический гндроцнлнндр двухстороннего действия вы-
плтнчетс* но схеме рис. 3.
Рис- 3. Схема телескопического гндроцилннлра двухстороннего действия
Последовательность выдвижения поршней следующая: О,,
D:. . .. О„. Скорости 1-го, 2-го, . . n-го поршней будут
определяться выражением
--- м!мин. (2)
- Пг1^’"ь“':ть обращая аидвяжеияю Скоро-
стз втягивания равны г
oi’.s.............«X?
...
Админ.
Речевые ппнжепи^10Р°""СГ0 силового действия делятся на:
□Л"ЫС- телеск°пические.
^золвеииса. но сх«е“^ °дностоР°нние В гидроцилиндре,
"* •‘Лмжвии чм»»..-- С' ’•а- ск°роеть перс-Метення поршня
* -"3> времени количе1гва жидкости, поступающей
’ " опР«еляется выражением (I).
Гидроцилиндры плунжерные. В плунжерных гидроцнлиндрах.
выполненных по схеме рис. 4, б. скорость перемещения плунжера
определяется по формуле
где d — диаметр плунжера в см.
Гидроцилиндры телескопические односторонние Телескопи-
ческий гндроцнлнндр одностороннего действия выполняется по
схеме рис. 4. в. Последовательность выдвижения штоков следую-
щая: D D,.........D„.
Соответственно скорости штоков определяются формулой (2).
Комбинированные
гидроцилнндры
В тех случаях, когда для получе-
ния необходимого усилия нельзя уста-
новить гидроцилиндр с большим диа-
метром, но при этом длина цилиндра
не ограничивается, применяют сдвоен-
ные и строенные гидроцилнндры (рис. 5),
Последовательное соединение гидроци-
линдров увеличивает эффективную пло-
щадь, а следовательно, и тяговое или
толкающее усилие на штоке.
Усилие и скорость перемещения
поршня в последовательно соединенных
гидроцилиндрах определяются по фор-
Рис 4 Схемы п1дрош1.тннА-
рое одностороннего действия
мулам
Р P(F, ; Ft) кГ;
где р — давление жидкости в кПсм*;
Fi и Ft — эффективные площади цилиндров в смг;
Q — количество жидкости, поступающей одновременно
в последовательно соединенные
гидроцилнндры, в л!мин.
Рис. 6. Схема многоскоростного гидро-
цилиндра
Рис. 5. Схема сдвоенного гидро-
цилиндра
Для получения различных скоростей перемещения поршня при
питании от насоса постоянной производительности применяются
многоскоростные гидроцилнндры. Принципиальная схема много-
скоростного гндроцнлнндра изображена на рис. 6.
„ жидкое» I» трубопрями»» I и 2 получаем нац.
„.ы£?» с««Р"’‘ »Р“"'« 40Q
* J®?'
Пон подвозе ЖИДКОСТИ по трубопроводу / получаем скорость
Р 40(?
°*' я(О2-^)'
При подводе жидкости по трубопроводу 2 получаем наиболь-
шую скорость
Скорость обратного хода при подводе жидкости по трубопро-
3 ж
Для установки приводимого механизма в определенных про-
межуточных положениях применяются трехпозиционные гидро-
Принципиальные схемы
«upon показаны на рис. 7. а и 6
мЙа ®Р"'- 7- “• ’Р« ™«г
•мн дмааи«ШН крышке основного |
Е«а“Ра1аХ”^°тарого“од”т
Ьыи оба iiiZT ‘нс*ье положе
" W eSS* ‘и,еют одинаковые
‘.•левого положения
трехпозиционных гндроци-
о, три положения можно получить уста-
се псипрылоп гидронилиндра дополнитель-
г в заднюю крышку основного
огр™™™.™ хода. Выбо-
*•<» получить ’юблр ™НЫ Х0Да допо-1,|нтелы1ого цилиндра
'/л цвдиндпа пни?”116 положение основного цилиндра.
К»т опинакозые диаметры, то при двнже-
к среднему установочное усилие
слагается только и < толкающего усилия заднего цилиндра умень-
шенного на величину тянущего усилия переднего цилиндра:
Р - (Iх).
При движении из среднего положения в конечное установоч-
ное усилие равно полному усилию переднего цилиндра'точно так
же, как и при движении из крайнего положения к среднему и из
среднего к нулевому. J
Трехпозициопиыс гидроцилнндры выполняются н но схеме
рис. 7, б. При подводе жидкости по каналу 1 шток гидронилиндра
устанавливается в крайнем левом положении; при подводе жид-
кости по каналу 2 шток гидронилиндра устанавливается в край-
нем правом положении; при подводе ЖИДКОСТИ одновременно по
каналам 1 и 2 шток гидроцилиндра устанавливается в определен-
ном среднем положении.
В конструкции гидронилиндра. изображенной На рис. 7.•,
поршень фиксируется в разных положениях при помощи сливных
пазов, расположенных вдоль стенки цилиндра. В целях умень-
шения автоколебаний применяется гидронилип ip , дефферея-
циальным штоком. Поперечные пазы гидронилиндра при помощи
кранов /, 2, 3, 4 н 5 соединяются со сливом, кран 1 и дроссели 6
и 7 соединяют гидроцилиндр с одной из полостей.
При закрытых кранах 1. 2. 3, 4 н 5 поршень занимает край-
нее правое положение; при открытом кране / (остальные закрыты)
поршень занимает крайнее левое положение. Промежуточные
положения обеспечиваются при открывании одного из кранов.
При этом поршень перемещается до тех пор, пока его'кромка не
установит такое открывание щели в поперечном пазу, соответ-
ствующем открытому крану, при котором установится равновесие
между внешней нагрузкой, силой давления жидкости в поршне-
вой и штоковой полостях. При этом жидкость поступает через
дроссель 7 н сливается через щель, образованную кромкой поршня
и пазом. Колебания нагрузки вызывают автоматическое пере-
мещение поршня лишь в пределах десятых долей миллиметра при
кольцевом пазе. Переход от одного фиксированного положения
к другому обеспечивается закрытием одного и открытием другого
крана, около паза которого необходима фиксация поршня. С целью
обеспечения регулирования скорости перемещения поршня в обе
стороны в схему включены дроссели 6 и 7.
Очень часто в различных механизмах поворота, зажима, в ру-
левых машинах поступательное движение поршня силового гидро-
цилиндра преобразуется в угловое и поворотное перемещение.
В этих случаях применяются гидроцилнндры бесштоковые. К бес-
штоковым гидроцилиндрам относятся:
1) гидроцилнндры с двухсторонним поршнем и реечной пере-
дачей;
... aavxcropoHHiiM плунжером н реечной
S) i ндроиилиндры c
передачей; копвошипно-шатунным механизмом;
3» ।. винтовой передачей;
?! "Slmw- < передачей.
•' М-Ч4'*1" 'Л*.' ,.чемы rilUM»H» l"" Ч”,в ‘ -M»y-UT”POHHUM
'‘р«чсЛ ..........................• рис- “•
V
г>
Рис. 8. Схемы поворотных
гндроцилнндров с реечной
передачей
Крутящий момент на выходном валу шестерни для гидроци-
лнндра по схеме рис. 8. а определяется по формуле
М «Гем. (3)
Крутящий момент на выходном валу шестерни для гидро-
цилиндра по схеме рис. 8, б и в
М = кГсм. (4)
где р — перепад давлении на поршне в кГ/см2;
D — диаметр поршня в сж;
.9* ~ Диаметр делительной окружности шестерни в ан.
гловая скорость выходного вала шестерни для гидроцилиндров
<рис. в, в) определяется по формуле
® = рад!сек,
па^етР де-1НТ&1ьн°й окружности шестерни в см;
Ч - расход жидкости в см2/сек;
и ~ диаметр поршня в см.
• В fopioex О) « И) оиы трепня пе учтены
Рис 9 Схемы пыроцн.тиид-
роке кримшипио шатунным
и к«лисчим мгтлнимами
Принципиальная схема гндроцилиндра с двухсторонним плун-
жером н реечной передачей июбраженз на рис. 8, г.
Для поворота выходного вала на угол *30' можно применить
гидроцнлнндры с кривошипно-шатунным
мами. Принципиальные схемы таких
гидронилиндров изображены на рис. 9.
Угловая скорость выходного вала
гндроцилиндра определяется но формуле
4Q >/
" -дат
где Q — расход жидкости в см'/сек-.
D — диаметр поршня в сы;
/ — радиус кривошипа в см.
Крутящий момент на выходном валу
определяется из выражения
кГсм.
Принципиальная схема гидроци-
линдра с винтовой передачей изображена на рис. 10. Крутящий
момент на выходном валу гндроцилиндра (рис. 10) определяется
но формуле
где Р — усилие, развиваемое поршнем;
d — средний диаметр винта;
s — шаг винта;
f — коэффициент трения.
Угловое перемещение выходного вала определяется нз выра-
жени я
где v — линейная скорость поршня
в см/сек-,
s — шаг винта в см.
Рнс. 10. Схема гндроцилиндра
с винтовой передачей
Иногда для превращения возвратно-поступательного движе-
ния в возвратно-вращательное применяют силовые гндроцилин-
дры с цепной передачей. Принципиальная схема такого гидро-
цилиндра изображена на рис. II. Крутящий момент на выход-
ном валу звездочки определяется по формуле
Л1 £- (<j — ri?) рг кГем.
niaMcW большего поршня u wi;
"f"
Рис- II. Схема гидроцилипяра с цепной передачей
Угловая скорость выходного вала определяется из выражения
ы — рад/сек.
Момент ные гидро ц и л и и д р ы
Для получения периодических угловых и возвратно-поступа-
тельных движений применяются моментные лопастные гпдроци-
лпиры. которые могут быть однолопастнымн и многолопастнымн.
Применением мвоголопастных моментных гидроцилнидров можно
Рмс. 12. Схемы лопастных моментных гидроцилнидров
соответственно увеличить крутящий момент, однако угол поворота
при этом уменьшается. Принципиальные схемы однолопастного
и многоместных гидроцилнидров показаны на рис. 12. Кру-
"f.Валу однол°иастного цилиндра рассчитывается
ио следующей формуле:
М n^L-±L
' 8
Для многолопапного гндроцнлнндра
М -"-((/-J1) /гГсм,
где г — число лопастей.
Угловая скорость на валу однолопастноги цилиндра сюре
делается из следующего выражения:
«оооо ,,
“ 1.,г„/“>*«
где Q — расход в л/мин.
Для многолопастиого цилиндра
800QQ
6г (У« - <,-«)
рад!сек.
Комбинированный гндроцнлнндр (рис. 13) выполнен в виде
силового цилиндра двойного действия, в котором возможно полу-
чение двух независимых регулируемых движений — вращатель-
ного и возвратно-поступательного.
Рис. 13. Схема комбинированного гндроцнлнндра
Это осуществляется с помощью одного поршня, в котором
между двумя глухими днищами образованы две продольные сег-
ментные полости. Каждая полость разделена лопастью, входящей
в продольный паз сектора на стенке цилиндра. Насос подает
жидкость через золотник / в полости а или б, благодаря чему
15
no
н^пиателыюе перемещение поршня 2. Одновре-
пост» 10Т11|(К •? жидкость подается в полости „
мс.. .. ст ’^рота. благодаря чему обеспечивается вра-
SUSSS
§2 УСИЛИЕ. СОЗДАВАЕМОЕ ГИДРОЦИЛИНДРОМ
Движущее усилие на штоке гидронилиндра определяется
♦*“='* Р pF-R^R'-W,
rw> « - рабочее давление жидкости в кГ/ем-,
тх F- рабочая площадь поршня или плунжера в см-,
о _ сопротивление уплотнения штока в кг;
р — сопротивление уплотнения поршня в кг;
R - сопротивление от вытекания масла из противополож-
‘ ной полости гидроцилиндра в кг.
Для гидронилиндра двухстороннего силового действия (см.
пне 2 о) при подаче жидкости в полость, противоположную
штоку, и гтя гидроинлиндров поршневых одностороннего сило-
вого действия (см. рис. 4, а)
Для гидронилиндра двухстороннего силового действия (см,
рис. 2, а) при подаче жидкости в полости со стороны штока и для
гидроцилиндров с двухсторонним штоком (см. рис. 1)
- Л(Р«-<Р)
Для плунжерного гидроцилиндра (см. рис. 4, б)
Усилие трения Ru манжетных уплотнений штока зависит от
давления рабочей жидкости, коэффициента трения, величины
рабочей поверхности:
RUI = pndlp кГ,
где d! — уплотняемый диаметр в сж;
‘ ~ угона уплотнения в он;
** ~~ К^^ицнент трения манжет о рабочую поверхность
• -ж- г,И*-2?ения /?г- Ман«етных уплотнений поршня следует
дочитывать по данной формуле. В случае применения
металлических поршневых колеи можно пользоваться выра-
жением
/?„ fi.idb (гк + р) кГ.
где d — диаметр цилиндра в см-.
b — ширина поршневого кольца в с.и;
2 — количество поршневых колец;
k — удельное давление кольца на стенки цилиндра;
И — коэффициент трения для чугунных поршневых колец
ио стальной втулке.
Сопротивление R от вытекания масла из противоположной
ПОЛОСТИ
«. Р.(^-4)кГ.
где р„ — давление подпора в кГ/слс* которое в случае непосред-
ственного слива через золотник в бак равно гидравли-
ческому сопротивлению магистрали слива.
Давление, необходимое для работы гндроцнлнндра. опреде-
ляем из выражения
р 0,785 (Ds-d»)
Если в системе работает несколько гндроцилнндров. го их
диаметры следует подбирать исходя из равенства рабочих дав-
лений. В этом случае система будет работать на максимальном
к. и. д. и с наименьшими тепловыми потерями. Если по каким-
либо соображениям это условие выдержать невозможно, то
при работе различных цилиндров в системе каждый раз будет
устанавливаться давление, не равное давлению насоса или давле-
нию настройки предохранительного клапана, а давление, соответ-
ствующее внешним усилиям. Если же при этом производится ре-
гулирование скорости на выходе, то в гидросистеме до гидро-
цилиндра устанавливается давление, равное давлению настройки
предохранительного клапана, а за гидроцилиндром — давление
подпора, которое дополнит внешнее усилие на шток гидроцилиндра.
§ 3. К- п. Д. СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Индикаторная мощность силового поршня
N = PV,
где Р — внешнее усилие на штоке;
V — скорость поршня;
Р = pF,.
где р — индикаторное давление;
Fi — площадь поршня.
N pVF,.
Мощность, фактически реализуемая в силовом гндроцнлиидре
V. PiFF„
где/>1 _ давление в силовом гндроцнлиидре:
pt = Ро — Ар,
где _ давление, развиваемое насосом;
Ар — потери давления в магистрали.
Л'> -= (р. - Др) VF,.
Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в гидп0
цилиндре и преодоление сил от противодавления, ' р
: л-^)ел„
где р. — противодавление;
F. — площадь противодавления:
Ft = F, - F.
здесь F — площадь штока;
Рз=-=у^,
где.Д Т ~ c-VMMa с«л трения в гидроцилиндре,
п. п. д. силового гндроцилиндра равен
*1 = -^;
««Роеть перемещен»,
Vr~^fr .
О' расхщ ЖВД№П1
в л!мин.
Фактическая скорость
~ ^7^ м1мин-
где Qj, — фактический расход в л/жия;
<2* Qr-X?.
2 9 —сумма утечек через шток и порик-т..
Объемный к. п. д. силового гндроцилиндра
В гидроцилиндрах с уплотнениями tn маслостонкой резины
пли другими мягкими уплотнениями утечки почти отсутствуют,
и поэтому их объемный к. п. д. равен единице.
При уплотнении поршня металлическими поршневыми коль-
цами объемный к. и. д. снижается до 0,95—0,98.
38/2*
§ 4. ВЫБОР ГЛАВНОГО, ОСНОВНЫХ И РЕКОМЕНДУЕМЫХ
ПАРАМЕТРОВ ГНДРОЦИЛИНДРА
Главный параметр. За главный параметр обычно принимают
один из параметров, определяющий важнейшие конструктивные
н эксплуатационные качества машины или агрегата и являющийся
общим для всех типов машин и агрегатов. Главный параметр
должен быть постоянной величиной, не зависящей от других
параметров и в то же время определяющий наиболее полно экс-
плуатационную характеристику агрегата н его основные размеры.
Главным параметром ряда силовых гндроцилиндров является
внутренний диаметр цилиндра D. Внутренний диаметр цилиндра
является стабильной величиной и определяет технологическую
и эксплуатационную характеристику гндроцилиндра.
Ряды внутренних диаметров силовых гндроцилиндров. приме-
няемых отечественными организациями и зарубежными фирмами,
приведены в табл. 1.
Основной характеристикой ряда является величина
Ряд, который соответствует ряду предпочтительных чисел
R10 по ГОСТу 8032-56 со знаменателем ряда 1,25, имеет лучшую
характеристику — незначительное отклонение от среднего зна-
чения . Исходя из вышеизложенного, для силовых гидроцилин-
дров рекомендуется следующий основной ряд внутренних диа-
метров по ГОСТу 6540-64: 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100; 125; 160;
200; 250; 320 и 400.
2* 19
3
5
g
АНХЯ
IS-SKM8
ицщ'яог.'о»аь
BISS ti’Jl <JK-1
WX€1
эиине
i HW <
§ oi Sort
gl Igl ‘So’S!
S> т rt in er. or
882g 1 IВ 18g
« lg 1 ’3 S 'Б 'fc 1 ‘S
S
I I 3 I 13 1 I * I I § I § I 18 | 11 I §
I । । | IB I I s। ।2g[ 18 । । । । ।
ТГзТ^ I 1 8 18 . g I I 8 rf~||
? |S l IS I I 8 |8 Ig I I 8 |8 |g
? ,3
I 8 |8 ig । । 3 || |§
I 8 ;8 |g | | 8 || । ।
? |S
3 13 I 13 I Г 8 । 8 । g | | 3 11 I I
13 I I 8882g I I
I g 18 ,! 8 I 8 I § I I 8 I 8 I I
SSSSSSS sgggggg 83883
?|Sl§ I I I 8|§ |§ I I s1° I I
I I I |8 I I I 8|g|g|| 8 | 8 | |
s I |
IgglglS Iggll
3882g? | Sgg | |
l«|S||S| |8|S|§| iglgl
? S IS H I g I 8 I g I I g I § Ill
В качестве дополнительного ряда ГОСТ 6540-6» предусматри-
вает следующие диаметры- 28; 36; 45; 55; 70. 90 ПО- 140 180
220; 280 н 360.
Действующая нормаль машиностроения n.i iнтроцплнндры
(МН 2251-61) охватывает диаметры основного и дооолтпелыюго
рядов: 40; 50; 60; 70; 80 , 90. 100; НО. !. - и ад».
Основные параметры. Основными параметрами ряда nupouit-
динаров являются:
1) диаметр штока d.
2) рабочее давление р;
3) ход поршня 3.
Диаметр штока. Если диаметр поршня !> определяет усилие
на штоке гидроцилиндра при ходе поршня вперед, то диаметр
штока d определяет усилие на штоке гндроцнлнндра при ходе
поршня назад:
Р' = pF'
Ряд диаметров штоков также следует выбирать из ряда пред-
почтительных чисел. Рекомендуемый ряд диаметров штока, со-
гласно ГОСТу 6540-64, приведен в табл. 2.
Таблица 2
Отношение площади поршневой полости к площади штоковой
полости (т|>) определяет отношение скоростей прямого и обратного
хода.
Таким образом, при выборе диаметра штока необходимо поль-
зоваться величиной ф.
Рекомендуемый ряд диаметров цилиндров в штоков в зависи-
мости от ф приведен в табл. 3.
Оптимальное рабочее давление для гидроцилиндров. Рабочее
давление является стабильной величиной и определяет эксплуа-
тационную характеристику гидроцилиндров. Ступени рабочего
давления, являясь основным параметром ряда гидроцилнидров,
также должны укладываться в ряд предпочтительных чисел.
Влияние различных факторов на экономичность гидропередач
в зависимости от величины давления рабочей жидкости было
исследовано одной из зарубежных фирм на нескольких цилин-
драх одинаковой мощности, предназначенных для подъема груза
21
чие диаметры штоков
высоту 0.5 » 3» «да» " '° же »₽»’• 0е"»»»»
jSSpi««»»“ “ табл- "• На
Таблица 3
•Г -I.'-S ф = 1.М Ф 1.6
36 40 45
45 50 55
55 60 70
70 80 90
90 100 110
ПО 125 140
Рис. 14. Графики зависимости:
а - ив шадарв от давления; б - стоимости обработки от давления
рис. 14, а представлен график, выражающий зависимость веса
цилиндров от величины давления рабочей жидкости, при построе-
нии которого было принято, что все сравниваемые цилиндры изго-
товлены из одних и тех же материалов. В результате исследования
было установлено, что общий к. п. д. при увеличении давления
Таблица 4
Основные размеры цилиндров для различной величины давления
рабочей жидкости
Наруж-
цилиндра
520
320
250
245
Ход
поршня
500
500
500
500
липдра
ухудшается, так как потерн на трение в уплотнениях увеличи-
ваются. При повышении давления от 50 до 450 кГ’см* трение
в уплотнениях увеличивалось в 4 раза, а к п. д. всей гидропере-
дачи понижался на 10—15%. Сравнивалась также стоимость обра-
ботки цилиндров в зависимости от величины давления при исполь-
зовании одних и тех же методов (предварительной токарной
обработки и окончательного хонингования» Результаты этого
сравнения представлены графиком на рвС, 14. 6
Из графика можно сделать вывод, что для большинства цилин-
дров оптимальная величина давления рабочей жидкости состав-
Рис. 15. Статистические дайны применения рабочего давле-
ния в гндроцилиндрах в США с 1957 по 196.1 г
ляет 250—300 кГ/см*. Можно предположить, что дальнейшее
улучшение свойств материалов н развитие методов обработки
приведут к повышению оптимальной величины давления.
Статистические данные применения рабочего давления в гндро-
цилиндрах различных фирм США за период 1957—1963 гг. пока-
заны на рис. 15.
Учитывая все вышеизложенное, а также состояние и общие
перспективы развития гидропрнводостроенпя в СССР, рекомен-
дуется применять в гндроцилиндрах в период 1965—1970 гг.
следующие ступени рабочего давления: 63. 100, 160 . 250 к/7сл*.
Ход поршня. Вопрос организации серийного производства
унифицированных гндроцилиндров на специализированных заво-
дах вызывает необходимость принять размеры ходов поршня
также из ряда нормальных линейных размеров. Это упрощает
технологию и дает возможность заводу-изготовителю иметь на
складе задел готовых гндроцилиндров.
До проведения отраслевых унификаций силовых гидроцнлин-
дров в вопросе выбора величин ходов поршня так же, как и в во-
просе выбора главного параметра, не было никакого порядка.
В настоящее время многие отрасли машиностроения стремятся
упорядочить этот вопрос, следствием чего явилась разработка
23
П -абт 5—9 приведены ряды ходов
ри» "которых отечественных органнмииЛ
^Жбежных фирм- таблни. л также анализ применяв-
Анализ вышеуказанных ; в различных отраслях машнно-
жхтн гидрошминдро» по д х£)Да иоршня укладываются
строения показывают. Таблица 5
Хох поршня no МН 2251-61
Таблица 6
Ход поршня по типажу гндроцилнндров для горных машин
’Хол поршня о мм
— 60 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630
во 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630
100 80 юо 125 160 200 250 320 400 500 630
125 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800
160 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000
200 200 250 320 400 аОО 630 800 1000 1250 1600
Таблица 7
Ход поршня гндроцилнндров народного предприятия
«Гидраулик», ГДР
Хол поршня (илроиидиндров ПО ТГЛ I09M ГДР
Ход поршня гидроцнлиндроя фирмы Лашем. ФР1
в ряд R10 нормальных линейных размеров по ГОСТу 6636-60.
а также соответствуют ГОСТу 6540-64 на основные размеры
гидравлических и пневматических цилиндров.
Возникает вопрос о выборе верхних и нижних пределов.
Верхние пределы выбираются вполне обоснованно; они ограни-
чиваются величиной в 10 диаметров цилиндра:
S < I0D.
Это обусловлено расчетом силового гндроиилнндра на продоль-
ный изгиб с совместным сжатием под действием усилия, разви-
ваемого гидроцилиндром при рабочем давлении до 200 кПсмг.
а также технологией изготовления. Нижние пределы ходов
выбираются по их применяемости.
25
хозяйственное
мне, скорость потока
Га&шца Ю
Диаметры подводящих
отверстий
К "’РаМе,|““
2) заделку шток“- тоы подводящих отверстий выбираются
^комендуемыс ы А скорости поршня И максимальной
„ мн.к-.оккта ’’^ХТв фОХОДНОМ отверстии. В так"Х 0ТРае-
ск^ти,юп’ка*И^ксГХостроение. тракторное и сельско-
лях «ашанострХнн<йрХ? дорожное и горное машинострое-
' MdlU."!'жЕкти в нагнетательных трубопроводах,
с целью уменьшения потерь напора,
принимается до 5 м/сек.
Скорость перемещения поршня в
гидроцилиндре может быть разной.
Однако на практике скорость поршня
более 5 м/мин встречается редко. Если
принять максимальную скорость вы-
движения штока v равной 5 м/мин, а
скорость потока жидкости в проходном
отверстии Пр равной 5 м/сек, то из выра-
жений
100
125
' 160
5.12
6.5
юл
13,0
16.25
20.8
26.0
32,5
12
20
Mt,
где Q — расход жидкости через проходное отверстие в л/мин\
d — диаметр проходного отверстия в Л1.и;
D — диаметр поршня в см,
получим
d 4.6 4,6D j/^y- = 1.29D мм,
при диаметре поршня D в мм получаем
d^0,13D.
Рекомендуемые диаметры подводящих отверстий, вычисленные
сходя из вышеуказанных условий, приведены в табл. 10.
Одним из рекомендуемых параметров гидроцилнндрэ является
заделка штока в цилиндре — расстояние от середины поршня
до середины направляющей штока при выдвинутом штоке.
ри монтаже силовых гидроцилнидров в гидросистемах сле-
_/е: применять такие методы крепления, которые бы не допу-
^ти вовсе или сводили до минимума боковые нагрузки на шток.
J рузки приводят к быстрому выходу из строя уплотнений
и износу деталей цилиндра. При наличии боковых нагрузок сле-
дует максимально улучшать направление штока и увеличивать
его заделку в цилиндре. Увеличение заделки ведет к увеличению
габаритов гидроцилнидров по длине. поэтому необходимо выбрать
оптимальную величину заделки Н.
Для верхнего предела хода поршня, ограниченного в 10 диа-
метров. рекомендуется величина заделки ие меньше 10% от
максимального хода S:
Главный, основные и рекомендуемые параметры для силовых
гидроцилнидров сведены в табл. 11. Таблица составлена с учетом
Гоб-шча И
Главный, основные н рекомендуемые параметры для ряда
силовых гидроцилиндров
100
125
1б(
250
Диаметр штока
3 Й -о
♦ -9-
18 20 22
22 25 28
28 32 36
ЗЬ 41 1.
45 bl 5Ь
55 61 7-
71 81 9<
91 1(Х III
ПО 12.- 140
25" 32"'
1160
Н.|
200
12511601200!
16"2""25(
200 250 320
1000 125"!
1250 1600р
40X500 6... ...
5J0|630 800 1000
20 100
(12000 25 ! 125
12500 32 1160
100 125 160200 250
100 125 160 200] 250
,e"2-X1250'321». 4-Ю
200'250 32" 4-ю
IbV 200 250 320 400 5(MI 630
,6с2О"25'32"4'Ю 500 63"
i2"4 > 63" »o< I
400'5o"630 BlOionoll'
160
160 200
40о
ГОСТа G540-64, нормали машиностроения на гидроцилнндры
(МН 2251-61), а также опыта конструирования гидроцилнидров
в СССР и за рубежом.
ГЛАВА II
ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ
ГНДРОЦИЛИНДРОВ
Силовой гндроцнлиндр состоит из следующих основных кон-
структивных элементов:
1) соединения головок с гильзой,
2) поршня со штоком:
3) направляющей штока;
4) демпферного устройства;
5) грязесъемнпка;
б) устройства для удаления воздуха;
7) устройства для подвода рабочей жидкости;
8) устройства для крепления гндроцилиндра к машине.
$ I. СОЕДИНЕНИЕ ГОЛОВОК С ГИЛЬЗОЙ
Соединение головок с гильзой в значительной степени опреде-
ляет технологию обработки гильзы, а также технологию сборки
всего гндроцилиндра. В конструкциях гидроцилиндров приме-
няются следующие методы соединения головок с гильзой:
I) 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.
Соединение головок с гильзой на болтах. Основные конструк-
Г^зние решения соединения головок с гильзой на болтах пока-
на ,рйс’ 6’ ^РимеР применения этого метода крепления
на рис 17. Из рисунков видно, что данный метод
' » .Л 1Я..,р. ует налияия У торца гильзы утолщенного пояса
— фланца, который может быть получен путем отливки
гильзы, приварки, высадки гильзы или путем использования тол-
стостенной заготовки с последующей обточкой средней части
гильзы по наружному диаметру. Литая гильза имеет повышенный
вес и не гарантирована от раковин и пористости. При обточке
гильзы из толстостенной трубы много металла уходит в стружку.
Рис. 16. Соединения головок с гндьюй на баи
Высадка гильзы довольно трудоемкая операция, требующая
наличия специальных машин. При соединении головок с гильзой
на болтах наиболее часто применяются приварные фланцы.
Соединение головок с гильзой на наружной резьбе. На
рис. 18 а — г изображены основные конструктивные решения узла
Рис. 17. Конструкция гндроцилиндра на балах
соединения головок с гильзой на наружной резьбе. Наиболее
широкое применение на практике получили конструктивные
решения, приведенные на рис. 18. а и б. Примером применения
данного метода крепления головки с гильзой могут служить
гидроцилиндры завода «Красный экскаватор» (рис. 19, а) и гидро-
цилиндры по МН 2251-61 и МН 2255-61 (рис. 19. б). Метод крепле-
ния крышки с гильзой на наружной резьбе имеет следующие
недостатки:
1) необходимость обработки гильзы по наружному диаметру;
2) усложняется ориентировка штуцеров;
3) часто головка центрируется по двум поверхностям (рис. 19, а);
29
Рис. 18- Соединения головок с гильзой на наружной резьбе
Рис. 19. Конструкции гидроцилиндров:
-«.«..I „ „„ ВД1 б1 h мн ми1
4) при иаворачиваиин головки возможно закручивание vium.
нательного колыш (рис. 19, а).
Соединение крышек с гильзой на внугреиней резьбе. На
рис. 20. а г изображены основные конструктивные решения
узла соединения крышек с гильзой на внутреннЙ резьбе. Наиболее
широкое применение на практике получили конструктивные ре-
шения. показанные на рис. 20. а и б. Лучшим является кон-
структивное решение на рис. 20. б. так как в этом случае упро-
щается головка, н при ее навинчивании отпадает опасность скру-
Рис. 21. Соединения головок с гильзой на наружных полукольцах
чивання уплотнительного кольца. Конструктивное решение на
рис. 20, г применяется обычно в гидроцилиндрах плунжерного
типа.
Соединение крышек с гильзой на наружных полукольцах. Со-
единения на наружных полукольцах изображены на рис. 21.
Наиболее часто на практике применяется конструктивное реше-
ние, показанное на рис. 21, а. На проточенный конец гильзы 1
надевается фланец 2, который при сборке продевается вправо
до упора таким образом, чтобы он открыл канавку под полуколь-
цом. В канавку вставляется два полукольца 3, и фланец при сдвиге
влево охватывает их, после чего на гильзу надевается уплотне-
ние 4 и головка 5. Фланец 2 н головка 5 стягиваются болтами.
Недостатки этого метода крепления следующие:
1) необходимость обработки трубы по наружному диаметру;
2) проточка канавки под полукольца ослабляет сечение гильзы
и влечет за собой увеличение ее толщины.
31
..unini очень топкая пли "э алюминне-
В гех случаях, к«‘^' "J ,етруктнвное решение (рис. 21. в),
вых сплавов ''^''’'^V nubay надевается фланец 2. который
Гильза / имеет бурт на • j * че|.о |Ш бурт надеваются
свободно проходят над б)^ сдв||ге влев0 ОХНатывает их.
два полукольца 3 н ф-танеи к гяп1вается с фланцем болтами.
На гильзу надевается mo „ головка имеют квадрат-
Обычно при стягнва in hi£ гндроц1|ЛИндра. так как болты
“»“мр“”- Реже "р"“ен”от К1”'м“е
Рнс. 22. Гндроцплнндр конструкции ЭНИМС
На рис. 22 изображен силовой гидроцилиндр с соединением
головок с гильзой на наружных полукольцах, применяемый
в станкостроении.
В тех случаях, когда хотят иметь круглую головку неболь-
шого диаметра, применяют конструктивное решение (рис. 21, е
и ж). где головка с фланцем соединена резьбой.
На рис. 21, з, и, к, л изображены соединения гильзы с голов-
кой при помощи охватывающих полуколец. К гильзе / приклады-
вается головка 2, на бурты гильзы и головки надеваются два
полукольца 3, которые сверху охватываются цельным кольцом 4.
Соединение крышек с гильзой на внутренних полукольцах.
Конструктивные решения узла соединения головок с гильзой на
внутренних полукольцах показаны на рис. 23. Наибольшее рас-
пространение получило конструктивное решение, приведенное
на рис. 23. а. В гильзу / вставляется головка 2, головка прого-
няется вправо до тех пор, пока левый ее торец не пройдет мимо
канавки под кольца. В проточку вставляются полукольца 3,
головка поршнем сдвигается влево и запирает полукольца. На
головку надевается втулка 4 и стопорится пружинным кольцом 5
Ч - ' MranMaM и ОДН(. це*Ъч. е |1ЙД^ЗмЦ
Недостаток этого метода крепления заключается в TtL. что при
сворк,. „»в«.ли»о „рогон.п, го.х»к> ща, , ГЖ
и при этом уплотнительное '
кольцо 6 прогоняется мимо 5
подводящего отверстия, ко-
торое своей кромкой может
его повредить. i
Конструктивное решение I
на рис. 23, б позволяет иметь
меньший ход головки. Если
головку 3 выполнить без ус-
тупа под полукольца 2. а ус-
туп сделать на крышке /, то
вообще не потребуется смещать головку 3 при сборке. для |1рел.
отвращения выпадания крышки / она стопорится бо нами Гидро-
цнлиндры с соединением на внутренних полукольцах широко
распространены в угольном машиностроении. 11а рис. 21 показан
гидроцилиндр Копейского завода угольного машиностроения.
Рис. 2'1. Гпдроцилпндр конструкции Копейского западл угольного
машиностроения
Соединение головки с гильзой на закладной проволоке. Этот
метод крепления показан па рнс. 25. В гильзе /ив передней
головке 2 делаются проточки, для заведения проволоки в гильзе
предусмотрено окно. В гильзу вставляют головку до совпадения
проточек, после чего в проточку через окно вставляют прово-
локу 3. Проволока может быть круглого или прямоугольного
сечения. На рис. 26.а показан гпдроцилпндр фирмы Ортман-
В. А. Марутол 0G7
р»с °5. Соединение головки с гильзой
* из закладной проволоке
Г1ПА1 с креплением головки с гильзой на одной заклал
Mh '"T н. рис. 26. (> изображен гпдроцилиндр с кр
ной проволок ||;1 диух 1аКлаЛ11ых проволоках, рдб^Г
Метод крепления голо-
вок с гильзой на заклад,
ной проволоке оригинален
сравнительно прост и ком’
пактен, однако с увеличь
пнем рабочего давления в
гидроцилиндрах необходи-
мо увеличивать и сечение
проволоки, что ведет за
собой трудность ее заводки
и удаления.
Задняя головка глухая.
Плунжерный гпдроцилиндр с глухой задней крышкой изобра-
жен па рис. 27. Гидроцилнндры такой конструкции применя-
ются очень редко. Недостатки такой конструкции следующие:
Рис 26 Конструкции гидроцилиндров:
и Optica»-Ммллгр (США); б—фирмы Тисон (Дания)
1) гильзу необходимо либо отливать, либо точить из бол-
ванки с отходом в стружку более 80% металла;
2) глухая гильза не технологична.
Глухие гильзы применяются в основном на плунжерных гидро-
цилиндрах одностороннего действия, где отпадает необходимость
в обработке гильзы изнутри.
Рис. 27. Конструкция гидроцнляндра с глухой заяпей головкой
Головка приварная. В гндроинлиндрах приваривается в основ-
ном задняя головка, что проще и технологичней. Гидроцилинд-
ры’с приварной задней головкой нашли широкое распространение.
На рис. 28 изображен пример применения приварной зад-
ней головки в гндроцилинд-
рах. А-ЦЙ
Метод крепления крышки с
гильзой путем сварки имеет еле- -X’ ’ Иц, .
дующие недостатки: ...'
1) возможность поводки s' '
гильзы; / । W^Hl^*** “ п
2) усложняется обработка | ц ... JI-------II- -
глухого отверстия. \ Уч. >7 \ _ Ц )
Преимущества данного мето- Т. >—I
да крепления — простота и ма- у ИЗ
лые габариты. -И 4.. . ...-J
Соединение головок с гиль- рис 28. Конструкция гндроцн.тиндра
зой на штифтах. Гпдроцилиндр с приварной, амяей гаммой
с креплением головок на штиф-
тах изображен на рис. 29. В гильзе / в сборе с головкой 2 свер-
лятся по периметру глухне отверстия, в которые запрессовыва-
ются цилиндрические штифты 3. Штифты имеют в верхней части
отверстия для соединения их проволокой. Такой метод соединения
головок с гильзой применяет французская фирма Испано-Сюиза.
Соединение головок с гильзой на стяжных шпильках. Метод
соединения головок с гильзой на стяжных шпильках является
одним из самых простых н технологичных как в изготовлении.
Рис 29. Соединение
головки с гильзой на
. ПК1. Данный метод крепления обладает рядом суще-
гак и в еЛ’1'к‘1'X ' 110 сравнению с вышеизложенными мето-
ственных вренмущсчг
u“n......—-
стенной труоы we- г 0ТСуТСТвие приварных деталей;
4) простота ориентировки штуцеров;
5) простота сборки и разборки;
6) максимальная унификация деталей
гндроцнлнндра при компоновке их в раз-
личных исполнениях по типу крепления к
машине.
На рис. 30, а — г показаны основные
конструктивные решения соединения крышек
с гильзой на стяжных шпильках. Наиболее
простым является конструктивное решение,
изображенное на рис. 30. а. так как в этом случае не требуется
обрабатывать гильзу по наружному диаметру и головка полу-
чается наименьших габаритов. Однако внутреннее давление в
гндроиилнндре деформирует гильзу и увеличивает зазор между
уплотнительным кольцом и гильзой, создавая опасность выдавли-
вания кольни в зазор. Опыт эксплуатации гндроцнлнндра с та-
ким конструктивным решением позволяет рекомендовать их на
давление до 200 кГ/см3.
Рмс 30 Соединения головки с гильзой на стяжных шпильках
Конструктивные решения (рис. 30, в и г) обеспечивают допол-
нительную герметизацию (уменьшение зазора между головкой
и гнльзои) с увеличением рабочего давления.
Примеры применения соединения головок с гильзой на стяж-
ных шпильках показаны на рис. 31, а и б.
и х,,3 рнс 32 показано, как изменением только одной детали
г*п\1«.1Г'ИТЬ JeB"T'’ испо-1ие,,ий гндроцнлнндра но типу
крепления к машине. ’
инным головок с гильзой по различным вышеука-
ра/ючей жите очень часто применяется подвод
>• .И |1И/Ле₽СЗ бобы"1Ку’ ириваренную к гильзе. В этом
У, ,г/ десять аариантов ориентировки штуцеров.
при массовом производстве, так как пеоб-
ходим» иметь н заделе 10 вариантов гильз. При соединении голо-
вок с гильзой па шпильках получаем все 10 вариантой ориенти-
ровки штуцеров простым поворотом ioiobok при сборке
Анализ различных типов крепления головок к гильзе, их
достоинств и недостатков позволяет дать следу тощие рекомен-
дации.
Для стационарных машин, где вес н габариты не играют особо
важную роль, рекомендуются гидроцилнндры наиболее техноло-
Рнс. 31. Конструкции гндроцилнндров:
а — гндроцнлнндр тракторный; б — гндроцплиндр фирмы Мартой (ШмшнП
гичные и простые с креплением головки к гильзе на стяжных
шпильках и на наружных полукольцах.
Для самоходных машин, где особую рать играют габариты
и вес, рекомендуются гидроцилнндры с креплением головки
к гильзе на внутренней резьбе, наружной резьбе и внутренних
полукольцах.
Учитывая то, что почти каждый из вышеперечисленных типов
крепления имеет свои достоинства, в специальных гидроцилин-
драх можно применять тот тип крепления, который наиболее вы-
годен для конкретных условий.
Уплотнение неподвижного соединения крышки с гильзой. Ана-
лиз основных конструктивных решений узла соединения головок
с гильзой показывает, что основным типом уплотнения головки
„ Лобвазное кольцо круглого сечения. Резино-
„ |Н.,мы ял1чекя' сечення имени ряд конструкт!...ях нренму-
ЖХ.Х-МОЫЙ М*)1’”1* _пторЫх являются
«ест». основными благодаря чему представляется в.нмож-
И малый габарит, ш1|ть габар11ТЫ узла уплотнения гильзы
вым значительно у«*
- самог”
Конструктивные варианты уплотнения неподвижного соеди-
нения крышки с гильзой при помощи круглых колец показаны
на рис. 16-3!.
Начальная герметичность при отсутствии давления создается
за счет контактного давления, достигаемого предварительным
сжатием круглого кольца. Под давлением жидкости плотность
«ггажта увеличивается Для предохранения круглых колец от
шджпваиия в зазор применяют защитные кольца. В иеподвиж-
соединении крышки с гильзой защитное кольцо помещается
°J“?*.CTOPO,,U <Р-с. 33, в). В соединении крышки с гиль-
KButr*'оСоитись и без защитного кольца, если центрирующую
Р ть крышки выполнить с разными посадками, например,
диаметр D, (рис. 33. б) по X». а диаметр D, по С». Защитные
кольца рекомендуется применять для давлений свыше 100 кГ см*.
При высоких давлениях возможно значительное расширение гильзы
гндроцилиндра по диаметру. Это приводит к увеличению перво-
начального зазора г (рис. 33, а), что может при отсутствии защит-
ных колен выдавить уплотнительное кольцо в зазор. Защитные
кольца изготовляют из эластичного материала, обладающего до-
Рис 33. Уплотнение неподвижного соединения головки с гильюб
при помощи круглого кольца
статочной жесткостью. Чаще всего они изготовлены из кожи,
капрона, нейлона и фторопласта-4. Защитные кольца могут быть
разрезными и цельными. Стыки разрезных колец выполняются
внахлестку.
Кроме_ круглых колец для уплотнения соединения крышки
с гильзой применяются уплотнительные прокладки из фторо-
пласта-4. Эти прокладки долж-
ны быть защищены от выдавли-
вания в стыковой зазор, для чего
их помещают в специальные ка-
навки (см. рис. 30, г). Такой
тип уплотнения чаще всего
встречается у гндроцилиндров
с фланцами и стяжными шпиль-
ками н широко применяется в
США фирмами Виккерс. Мил- р"с 34 Типы ^«лччккнх трубок
лер и др.
Для уплотнения неподвижных соединений гндроцилиндров
высокого давления, работающих в условиях высоких температур,
применяют различные упругие металлические прокладки, а также
пустотелые металлические кольца круглого сечения. Существует
три типа уплотнений из полых трубок.
Тип первый — полая трубка, свернутая в кольцо, концы
трубки сварены. Это уплотнение может выдерживать давление
до 30 кПсм* в зависимости от толщины стенок трубок.
Тип второй — кольца первого типа, наполняемые газом под
давлением 42 кПсм*. Эти кольца применяются в системах с таким
же давлением (рис. 34, а).
Наибольшее распространение получили уплотнительные кольца
третьего типа. В этих кольцах для выравнивания давления в трубке
о,п.-тия соединяющие внутреннюю По.
ёмкого давления (ряс, 34. 6).
.„л, . "" „логнсииП. (Лично имеют круглое
„и. прииекят«• * * ;акЖ1. трубки ккадратиого сечения.
«ж» <Я«Й „ТУТ (МП. плоскими проетраистнек.
ааячняге-Ж»» ““".ММИИе , „чисти размеров кадей,
чп.чи Гре*'"’"""- трубок нужно учесть следующие ре-
»""«< "l"‘ .“.'^'StoTKH змжнм и ии вдоль контура
кечей L.U1UU „ радиусу и поперечные следи
„„из. ззк как.;„,каналами для утечек; для погашения
уяляклу-я потеякка.™” „тм.днческве покрытия
да дал*,-- „
Материалы трубок и покрытия
Материал трубки, покрытие
Низшее температуры
I Средние -температуры
I От низкой до высокой тем-
пературы
Высокая температура
Радиоактивная среда
Коррозионная среда
Жидкие металлы
Вакуум (средняя темпера-
тур)
Вакуум (высокая темпера-
тура) '
Материал — нержавеющая сталь; покры-
тие — тефлон или серебро
Практически любые материалы и любые
покрытия
Материалы — инконель, инконель X; по-
крытие — серебро, золото, платина
Материал — инконель, инконель X. туго-
плавкие металлы; покрытие — серебро, зо-
лото. платина
Материал — нержавеющая сталь; покры-
тие — серебро, золото, платина
Материал — нержавеющая сталь; покры-
тие — тефлон
Материалы — нержавеющая сталь, инко-
нель, инконель X; покрытие — серебро или
медь
Материал — любой; покрытие — тефлон,
серебро
Материал — инконель, инконель X; по-
крытие — серебро, золото, платина
Основные данные для колец третьего типа указаны в табл. 13.
Эти уплотнения могут работать при давлении до 3500 кПсм2.
Выбор материала уплотнения и покрытия зависит от темпе-
ратуры н уплотняемой среды.
Примеры конструкций ухтов с применением уплотнений с по-
.ми металлическими кольцами показаны на рис. 35. Первона-
••‘•-.«се уплотнение создается с помощью болтов. В уплотнениях
- '-U! 'Р" УВ€ЛИЧЯП,Я Давления в системе трубка допол-
• ю реформируется, в результате чего уплотнение становится
пдекшм. Величина предварительного сжатия колеи
- острого определенной, так как если уплотнение сжать
Таблица IS
Основные paiMcpu колец ipetbeto imiu
11
Продолжение табл. 13
ТолШ»"-* 1 маприал Нержавеюща» сталь Алюминий Удельная 7,9—45 4.5 .«'формация 0.15-0.18 0.08
7.91 ,.я Нержавеющая сталь 36 о.13
9.53 0,89-1.2-1 Нержавеющая сталь 9-31.5 0.13
2.03-3.05 Нержавеющая сталь 59.4-136.8 0.203-0.18
очень сильно, то неполностью используется сила упругости тру-
бок. Вследствие этого большое внимание при конструировании
соединений с кольцевыми ............—
Ш/М
Рис- Зо. Конструкции узлов
гадроцилиндров с применением
металлических полых колец
уплотнениями уделяется конструкции
' фланца. Чистота обработки рабочих
поверхностей фланца зависит от окон-
чательной обработки колец и от уплот-
няемого вещества. Фланцы для ко-
лец с металлическим покрытием, пред-
назначенных для уплотнения тяжелых
масел и смол, и для колец, покры-
тых тефлоном, предназначенных для
уплотнения обыкновенных гидравли-
ческих масел, должны иметь высоту
микронеровностей не более 0,0012лл.
Фланцы для неплоских колец,
применяемых для уплотнения тяже-
лых масел и смол, для колец с по-
крытием, применяемых для маловяз-
ких жидкостей (вода), и для колец,
покрытых тефлоном, применяемых
для уплотнений газов, должны иметь
высоту микронеровностей не более
0,0006 мм. Для особо тщательных
уплотнений газов высота микронеров-
ностей фланцев должна быть не более
неровностей рабочих -„„„„У’0005?'-''-в сРеДнем величина микро-
мож" б“ть ,,р"-
прмуема-
с г «СЛЬНЫИ оурт. Ьурт служит ОПОрОИ ДЛЯ
кольца н таким образом предохраняет уплотнение от истирания при
колебаниях, а также предотвращает изгиб уплотнительного кольца
црн высоких давлениях. Фланец и бурт образуют канавку для
уплотнения. Размеры этой канавки приводятся в табл. 14.
ГоЛеаци 14
Размеры канавки поя уплотнением (рис. 3$)
Наружный трубки в ж.м уплотнения Дкаметрыш «тар г I иши *
они mln С1»
0,79 101.8 0.0254 0.1524 0.508 05588
1.59 254 0,0254 0.1524 0.1524 1.153
2,38 508 0,0508 0,2286 1.651 1.7528
3.18 1016 0,0508 0.Э.И8 2.286 2.413
3.97 1016 0,050,4 0.3556 2.961 3.048
4,76 1016 0,0508 0.381 3.683 3.81
6,35 1016 0,0762 0.4726 1.953 5,08
6,35 2032 0.0254 1,016 4.953 5.08
7.94 1016 0,0762 0.5842 6.350 6.477
7,98 2032 0.0254 1.016 6.350 6.477
9,52 1016 0.1016 0,7366 7.495 7.62
9,52 5080 0,254 1.016 7.495 7.62
12,70 1060 0,1016 0,9652 9.906 10.16
12,70 5080 0,254 1,016 9,906 10,16
Усилие на болты крепления крышки подсчитывается по выра-
жению
Т qxD ; рп^,
где q — удельная сила, необходимая для сжатия кольца
(табл. 13), в кГ/см;
р — давление в системе в кГ/см-\
D — наружный диаметр кольца в ом.
По этому усилию подбирается диаметр и количество болтов.
Рекомендуемое число болтов 6—8, так как при этом получается
достаточно равномерное распределение нагрузки ио трубке.
§ 2. ПОРШЕНЬ СО ШТОКОМ
При разработке конструктивного решения узла поршня со
штоком основными факторами, определяющими выбор той или
иной конструкции, являются: тип уплотнения поршня с гильзой,
конструкция поршня н способ крепления поршня к штоку.
Основные типы уплотнений поршня с гильзой следующие:
1) манжетные уплотнения;
2) шевронные уплотнения;
43
3> Ч.ш««ые
51 S'npXZ“~bH»™ «ней...;
6) поршневые кольца,
7, фасонные .'".ютненни;
81 ’"’“Гк'Х.Хп^’рш.» да«п» „« иежуе н «осп..
X^Р«а»«« « слосо6а “р“-,е""я
"^"^..«S'up.. — резьбы’.
2) соединение безрезьбовое.
Манжетное уплотнение
с канавкой па полную вы-
соту манжеты
Мч пне 36 изображен цельный поршень с канавкой на полную
высоту манжеты. Поршень обычно бывает изготовлен из стали
бпоиювон и in капроновой наплавкой для предотвращения
с ' заедания и уменьшения коэффициента
трения. Возможно изготовление такого
поршня из серого чугуна или из бронзы.
Данная конструкция имеет тот недоста-
ток, что для натягивания манжеты на
поршень требуется специальное приспо-
собление и очень хорошее качество ре-
зины. в противном случае манжета
может порваться. При изготовлении ман-
жет из капрона, фторопласта и других
синтетических материалов надеть их на
такой поршень невозможно.
Если манжета постоянно находится под давлением нагнетания
или слива, нет необходимости обе стенки канавки под манжету
Рис. 37. Цельный поршень с двумя буртами
ПО-1НУ'°®ЫСОТУ В этом случае достаточно предусмотреть
еЛЬИЫе 6>РТ*"“'- как это показано на рис. 37. а. Необ-
X* *!!?!?• ЧТ° в ,том "У4”® возможно выворачивание
И1И иным ппич^РиС Г|,дР0,и,1индра. а также тогда, когда по тем
виже <е Хи' п ШТ°К С "OpUI,,eM "Риводнтся в поступательное
движение извне при отключенном гидронасосе.
Уплотнение поршня и штока по центрирующей шейке осу-
ществляется при помощи круглого кольца О-образного сечения.
Кольцо может быть установлено в штоке (рис. 36). в поршне
(рис. 37, б), а также в фаске с торца поршня (рнс. 37, а).
На рис. 38, а — а даны конструкции цельного поршня с ман-
жетодержателямн. Наибольшее распространение на практике
получило конструктивное решение, покатанное на рис 38. а.
Преимущество данной конструк-
ции в том, что можно свободно . ____________________
надевать манжеты.
На рис. 39 показан стальной
цельный поршень, на который на-
деты два полукольца I из антикор-
розионного материала.
Конструкции сборного поршня,
изображенные на рис. 40, позво-
ляют легко надевать манжеты, а
также среднее кольцо-поршень из
антифрикционного материала.
Кольцо-поршень / может быть из
Рис 40, Составные поршни
Рис. 39. Цельный поршень
с двумя полукольцами
чугуна, бронзы, капрона, а также из стали с наплавкой брон-
зой пли напыленным капроном.
В СССР па манжеты разработан и введен с 1955 г. IUUI
6969-54 (табл. 15). Этот стандарт распространяется на резиновые
45
St аииажгоГо4ц
э'ог
9'£l
8 9£
8'£8
8'I£
8'62
8’92
8 22
8'02
«эц«иэХ и™-** 1'li”wW
5/ pbm-pDj
Продолжение тлбл. 1$
манжеты диаметром ,.<» 300 мл. предназначенные для обеспечения
(одной манжетой) герметичности уплотнения в гидравлических
устройствах возвратно-поступательного движения, работающих
при давлении до 320 кГ!см* и температуре от 80 до —35е С.
При применении манжет по вышеуказанному стандарту для
более высоких давлений необходимо предусматривать защитные
шайбы из фторопласта для предотвращения выдавливания кромки
манжеты в зазор между поршнем игин.юй Посадочные места
па поршне под манжеты но ГОСТу 6969-54 даны в табл. 16.
Для уплотнения поршней цилин-
дров высокого давления, имеющих боль-
шой зазор между поршнем и гильзой,
например, при изготовлении гильзы ци-
линдра нз холоднотянутой трубы без
последующей механической обработки,
применяются армированные манжеты.
Поршень с такой манжетой изображен
на рис. 41. Выпучивание манжеты 4
в зазор 3 между поршнем / и гильзой 2
устраняется благодаря армирующему
кольцу 5, расположенному под манже-
той в особой выемке. Кольцо .5 в сечении имеет форму равнобо-
кого уголка н изготовляется нз более твердого материла, чем основ-
ная манжета, например, из капрона, нейлона или фторопласта.
Манжеты по ГОСТу 6969-54 обеспечивают достаточную плот-
ность контакта (предварительный натяг без давления) без спе-
циальных распорных устройств. При подводе давления жидкость
поджимает лепестки манжеты к уплотняемым поверхностям
ТоЛлица /6
по ГОСТу 6989-34
Посадочные мест» на поршне под манжеты
ISI
Ши|>пн«(А,)
131.21
•10
I -
5<>
18
18
18
18
18
'?
20X36
20 -1(1
25 15
tn 60
50-70
.so
70 90
221Л _____||
251,5 J
281.5 -0,4 J
321,5 [2
125. 95 125
140 ПО- НО
130- 160
150- 180
170 • 2U0
190 - 220
210 250
(280:240 • 280
1320'280 320 I
49
Манжеты релиновые уменьшенного сечения дли уплотнений гндроцилиндров
(но МН 5334'64)
Sплотине d, О, « h, °' b, b, ",
Но- Доп- Но. MUII. о}‘к". Но- Доп. ". ".
<Т 1>
5 6 8 id 12 14 16 13 14 16 18 20 22 24 5.3 6.3 8.3 10.3 12,3 14.3 16.3 ±0.2 I I 15.5 17.5 19.5 21.5 23.5 25.5 ±0.3 3,5 1 fi 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5 ±0.3 6±0.2 4 2,3±0.2 5.5 3.7±0,2 * 2.5 I - 0.8 0.5 0.5 1
15 18 20 22 25 28 30 25 28 30 32 35 38 40 15.3 18,3 20.3 22.3 25,3 28,3 30.3 ±0.3 26.5 29.5 31.5 33,5 36.5 39.5 41.5 ±0.5 13,5 16,5 IS 5 20,5 23,5 26,5 28 5 ±0.5 7*0.2 4 2.5±0.2 4.7±0.2 5 3 1 0.5 0.5
32 35 38 10 45 50 42 45 48 50 55 60 32.3 35.3 38.3 40.3 45,3 50.3 ±0.4 43.5 46.5 1'1.5 51,5 56,5 61.5 ±0.6 30.5 33,5 36,5 38.3 43,5 48.5 ±0.6
50 .V, 60 65 70 75 65 70 75 80 85 90 50.5 55,5 60,5 65.5 70.5 75,5 ±0,6 67 72 77 82 87 92 ±0.8 48 53 58 63 68 73 ±0.8 9±0.25 5 3.5*0.25 9,5 7±0,25 7,5 4.5 1.5 1,5 0.S
80 90 100 105 110 120 !23 130 140 150 100 110 120 125 130 140 145 150 160 170 80.5 90,5 100,5 105,5 110,5 120,5 125,5 130.5 140,5 150,5 ±0.8 102 112 122 127 132 142 147 152 162 172 ±1.0 78 88 98 103 108 118 123 128 138 148 ±1,0 !0±0,3 5.5 4.5*0.3 9.5* 0,3 10 6 1.5 1.5 0.5
160 180 200 220 180 200 220 240 160.5 180,5 200.5 220,5 ±1.0 182 202 222 242 ±1.2 158 178 198 218 ±1.2
230 250 260 280 300 250 270 280 300 320 230.5 2511.5 260.5 280.5 300.5 ± 1.2 252 272 282 <02 322 ±1.5 228 248 258 278 298 ±1.5
320 330 360 370 400 420 450 470 500 .350 350 S'», too 430 450 480 5( <1 530 321 331 36! 371 401 421 451 471 501 ±1.5 52 362 392 402 432 452 482 502 532 ±1.5 318 328 358 368 398 1 8 448 468 498 tl.3 15*0,4 7±O,4 17 I4±O.4 15 9 2 2 M 04
гуманное распорное действие является
^п—гельиым^н^^^ня „ манжетвых уплотнениях
источником трения.
р,. а "°““ “
веяншии контентной поверхности
г„„_«овффнш.е« трсвия дав резины и = 0.1);
» - дайиве жидкости в «W;
d — диаметр цилиндра (вала) в см.
& в поршневых
“а^='^^^Цоппри«е;еипемал«Гв6врпт.
вые манжеты ио МН S334-64 (рис. 42. табл. 17 и 19). мшда „
Нормальные силы прижатия маижет ^к поверхности трения
|О]э|
1400 17с
1120
880)1120,140011160
88011120] 1400) 1760 2240
18 880111204 400 1761 . I 28
18 11120140011760 2240 2800 3520
Я ! 1760|2240 28001352" ’" " —
1 120
I 400
1 760
2 240
3 520
4 480
5 600
4480)5600 7 040
"—1 II 200
'v vi-
880
I 1'20
I 400
I 760
2 240
2 800
4 480
5 600
7 040
8 960
14 080
1 120
1 400
1 "60
2 240
2 800
3 520
5 600
7 040
8 960
11 200
17 920
I 120
I 400
1 760
2 240
2 800
3 520
4 480
7 040
8 960
II 200
14 080
22 400
Шевронные уплотнения
Л-новные конструктивные решения узла поршня со штоком
, нмененнн шевронных манжет даны на рис. 43. Уплотнение
при применени н шевронных манжет /, опорного
Г?:ь, ;' VSl»” =з 3. на Р.К 43. 6 „зо0р»жЯ, случаи.
"„орчих коле» ВШ0.-1МСТ поршень-хмыи нз ант»-
KOI да р -ш *,„rpn.iq,.. Шевронные манжеты изготовляются
r<=".S»(ГОСТ 404-41). двухсторонне
прорезиненной графитной рез""-)”“ор“11Ь|е „ „ажнмные кольца мо-
гут изготовляться нз других мате-
риалов, чаше всего это антифрикци-
онные материалы, такие как бронза,
капрон, фторопласт.
Рекомендуемое количество манжет
в узле уплотнения в зависимости от
диаметра поршня и давления рабо-
чей жидкости дано в табл. 20.
При повышенных требованиях к
герметичности необходимо постоянно
производить поджим уплотнительных
колец.
43. Поршни с шевронными
манжетами
Недостатком шевронных уплотне-
ний является громоздкость н сравни-
тельно большая сила трения.
В СССР на шевронные уплотнения действует ГОСТ 9041-59.
Этот стандарт распространяется на резино-тканевые шевронные
многорядные уплотнения, предназначенные для обеспечения гер-
метичности в гидравлических устройствах при возвратно-посту-
пательном движении плунжеров, поршней и штоков. Рабочей
средой для этих манжет может быть вода, эмульсия и минераль-
ные масла при давлении до 500 кПсм- и температуре от —30 до
•г 50° С.
Количество манжет в узле уплотнения
Таблица 20
Шевронные манжеты диаметром до 500 мм цельные. Манжеты
диаметром более 500 леи обычно изготовляются разрезными.
Сила трения для резино-тканевых шевронных манжет опреде-
ляется по формуле
Т - ndlk кГ,
где (I — уплотняемый диаметр в см;
I — ширина уплотнения в сн;
k — удельное трение в кПсм*; k 2.2 гГ/сл*.
Чашечные уплотнения
Основные конструктивные решения узла «поршень со штоком»
при применении чашечных уплотнений’даны на рис. 44. В СССР
чашечные уплотнения по ГОСТу 6678-53 применяются при давле-
нии до 10 кГ/см* и в гидроприводах распространения не получили.
Чашечные манжеты изготовляются из ре-
зины, прорезиненной тканн, кожи и фторо-
пласта-4. В зарубежных странах, особенно
в США, чаще применяют уплотнения та-
кого типа. Так, фирмы Виккерс и Мил-
лер применяют чашечные манжеты нз
тефлона (фторопласта-4) на давления до
350 кПсм-.
Для обеспечения лучшего контакта
уплотнения с гильзой цилиндра иногда
применяют распорные пружинящие кольца.
Уплотнение поршня круглыми кольцами
Основные конструктивные решения рИс 44. Поршни е чишсч-
узла «поршень со штоком» при прнмене- ними манжетами
пин О-образных колец даны на рнс. 45. а
и б. Уплотнение поршня резиновыми кольцами круглого сечения
получило в машиностроении широкое применение. О-образные
кольца зарекомендовали себя положительновследствнесвоей просто-
ты, компактности и надежности.
Рнс. 45. Поршни с уплотнениями
н виде круглых колец
В СССР на кольца резиновые
круглого сечения введен ГОСТ
9833-61 (табл. 21) (ГОСТ пере-
издан в марте 1964 г. с измене-
нием № 1. принятым в январе
1964 г). Настоящий стандарт
распространяется на резиновые
кольца круглого сечения, пред-
назначаемые для уплотнения
деталей диаметром до 400 лл в подвижных и неподвижных соеди-
нениях. Круглые кольца по ГОСТу 9833-61 разрешается применять
Таблица 21
„од кольца по ГОСТу BS33-6I для подвижных
неподвижных радиальных соединений________
Таблиц» 22
2!S|=£2RS Й 38 ЙЯ S3 3g
38.5
40.5
28.5
Ю.5
3.0 4.5 6.0
3,5 5.0 6,5
4.5 6.0 7.3
5.0 6,5 8.0
5.5 7,0 8.5
6.0 7.5 9.0
5,5 7,0 8,5
6.0 7,5 9,0
в гидравлических устройствах возвратно-поступательного переме-
щения со скоростью до 0.3 м/сек-, в среде минеральных масел,
жидких топлив, эмульсий, в пресной и морской воде; в диапазоне
температур от —50 до --100J С; при давлении до 100 кГ/см*;
с применением защитных шайб — при давлении до 200 кГ1смй.
Опыт эксплуатации круглых резиновых колец показал, что
при обеспечении требуемой чистоты поверхностей цилиндров (не
ниже V 10 по ГОСТу 2789-59), правильной форме канавок, хорошей
резине и применении защитных шайб они надежно и длительно
работают при давлениях до 350 кГ/см'1 и выше. В подвижных
и пульсирующих соединениях для колец из резины группы 1
при давлении р = 10 кГ/см- и выше и для колец из резины групп 2,
3 и 4 при давлении р 100 кГ'см2 и выше кольца необходимо
предохранять от выдавливания в зазор защитными шайбами,
устанавливаемыми со стороны, противоположной направлению
давления. При двухстороннем давлении защитные шайбы уста-
навливают с двух сторон (рис. 45, б). В соединениях с радиаль-
ным зазором меньше 0,02 мм шайбы можно не устанавли-
вать.
Для неподвижных соединений с круглыми кольцами, как и для
. ззжных. обычно применяют шайбы из фторопласта марки И
'-.г техническую кожу группы 96 по ГОСТу 1898-48. Толщина
мн ори D >'>.чИ 1.5.Ч.Ч, при D 55 + 190 - 2 ни и при I)
- 1Л+400—Зми. Размеры канавок подкольца даны в табл. 22.
Уплотнение поршня резиновыми кольцами
прямоугольного сечения
Основные конструктивные решения узла «поршень со што-
ком» при применении резиновых колец прямоугольного сечения
(рис. 46, а —г) почти такие же, как и для колец круглого сечения.
Однако кольца прямоугольного сечения без дополнительных
проставок при уплотнении поршней применяются редко. Эго
угольного сечения
объясняется тем что они больше, чем круглые кольца, подвер-
жены выдавливанию в зазор и закручиванию. Для уменьшения
возможности закручивания их развивают в глубину или ширину
(рис. 46, а). Для устранения возможности выдавливания кольца
в зазор применяют два кольца (рис. 46, б и в), одно из которых
(внутреннее) изготовляют из мягкой резины, а ийруЖНОВ и <
твердой резины, капрона, нейлона, фторопласта и других мате-
риалов, обладающих высокой прочностью, низким коэффициентом
трения и высокой износостойкостью.
Поршневые кольца
Основное конструктивное решение узла «поршень со штоком»
при применении поршневых колеи дано па рнс. 47. Уплотнение
поршня гндроцилиндра пружинящими металлическими кольцами
является одним из самых простых и долговечных. Поршневые
металлические кольца могут работать в широком диапазоне тем-
ператур, обладают относительно малым трением и при качествен-
ном изготовлении могут обеспечивать сравнительно хорошую
герметичность при давлениях до 300 л/' г.н5. Если срок службы
манжет по ГОСТу 6969—54 в среднем 100 000 двойных ходов при
... чпп Uli то срок службы поршневых
а,ине хода в одну сторону 500 мм. то р
кь.« > А»» Р»“ „оршвецыс «<"'« Н1™и»Л»ЮКЯ ИЗ
Обычно «и.ч1«м « „ („паю,, разные: при-
aep.nuauru ссроп) W“ « I
мыс. косые. -,,,14e«iie кольца применяют в осаоа-
В СССР поршневые металлнчссп
„™ а станк.к-’ГЛМН" можн.. отнести: повышенные
К недостатка» “Р"™я я. повышенные требо-
S"k™Z"'”«>’p™"“ г"’ьз“
TW
поршня металлическими
поршневыми кольцами
Рис. 48. Уплотнение поршня неметал-
лическими поршневыми кольцами
Для уплотнения гидроагрегатов, работающих при сравни-
тельно невысоких давлениях (до 100 кГ/см*), применяют два,
три кольца, а при большем давлении — четыре и больше. Число
колец, рекомендуемых для применения в прессовом оборудова-
нии. дано в табл. 23.
Базовый зазор между кольцом и стенками канавки следует
выбирать от 0.3 до 0,5 леи в зависимости от диаметра цилиндра.
Основные конструктивные размеры поршневых колец по нормали
станкостроения А54-1 даны в табл. 24.
Силу трения поршневых колец можно подсчитать по формуле
Т = яОЬц (zk -f- р) кГ,
где D — диаметр поршня в ел;
Ь — ширина кольца в см;
И — коэффициент трения колец;
г — число колец;
k — удельное трение в кПсмг;
k - 0.8-0.9 кГ/смг;
Р — давление уплотняемой среды в кГ/см*.
Для приближенного расчета усилия трения поршневых метал-
ических колец (комплект из трех колец) можно воспользоваться
Тибрит 2,1
Основные конструктивные размеры поршневых колец
по нормали станкостроения AS4-I
Кроме металлических колец, в гидросистемах для уплотнения
поршней применяют и неметаллические кольца из текстолита,
капрона и фторопласта-4, Срок службы таких колец еше больше,
чем у металлических. На рис, 48, а показаны некоторые конструк-
тивные решения поршня при применении неметаллических ко-
лец. Фторопластовые кольца могут применяться и иеразрезиые
с подпором жидкости изнутри канавки (рнс. 48, б).
63
Гнблица 25
Сила трения поршневых колец в w
Даилепие кГ,
* « № - » 1Ы. •-W Л>
40 1 7 12 16 20 25 «, 50 60 80 100 125 160
50 16 20 25 32 40 50 60 81 106 125 166 206
60 2.5 20 25 32 40 50 60 80 I6X 126 166 206 256
80 3 32 40 50 60 80 100 125 161 206 256 326 406
100 3.5 40 50 60 80 100 125 160 201 256 326 406 506
125 4,5 60 80 100 125 160 200 250 321 406 506 636 806
160 6 5 100 125 160 200 250 120 400 50t 636 806 1006 125(1
200 - Ь 14» 180 230 290 160 160 580 721 926 1166 1446 1806
250 8 7.5 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 25IX)
Фасонные уплотнения поршней
Уплотнекие
поршня Х-обраэным
На рнс. 49 представлено Х-образное кольцо для уплотнения
поршня. Кольца этого профиля сочетают в себе положительные
качества колец круглого сечения и U-образных манжет. Кольцо 1
установлено в канавке 2. Закругления кромок кольца должны
быть образованы не более чем половиной
окружности. Вогнутые поверхности 3 между
кромками также образованы частями окруж-
ностей, радиусы которых должны быть равны
примерно третьей части ширины кольца.
Допустимое отклонение размера радиуса
от указанной величины ±20%.
Радиусы окружностей, образующих про-
фили углов, не должны быть больше половины
радиусов окружностей, образующих профиль
боковых поверхностей 3.
На рнс. 49 видно, что Х-образные кольца
• имеют четыре герметизирующие поверхности
вместо двуху круглых колец и заменяют две U-образныс манжеты.
На рис. 50. а изображен поршень с М-образными манжетами,
а на рис. 50, б — поршень с Е-образной манжетой. Средние части
М-сбразной и Е-образной манжеты выполняют роль упора (ман-
жетодержателя).
На рис. 50, в изображен поршень с уплотнениями в виде прямо-
.<.ольника со срезанным углом, образующим ус. Эти манжеты
имеют хорошее основание и сравнительно эластичную уплотняю-
щую поверхность. Манжеты изготовляются из прорезиненных
тканей.
Уплотнение прошлнфовкон
На рис. 51 изображено конструктив-
ное решение узла «поршень со штоком»
при уплотнении поршня прошлнфовкой.
В гндроцилиндрах некоторых машин,
где имеется возможность компенсиро-
вать утечки за счет избыточной произво-
дительности насоса, а также где рабочее
давление невелико (до 50 к/7с.н4), применяют уплотнение поршня,
достигаемое малыми зазорами между трущимися поверхностями.
Прошлифовка обеспечивает малое трение н при наличии концен-
тричности диаметрального зазора —
относительно хорошую герметичность.
Такие поршни изготовляются по по-
садке Ся и на их поверхности тре-
ния делаются кольцевые проточки
глубиной и шириной 0,3 л.ч. Эти
поршни часто применяются в шлифо-
вальных станках.
Соединение безрезьбовое
Во всех вышеизложенных соеди-
нениях поршня со штоком поршень
закреплялся на штоке при помощи
резьбы, т. е. поршень надевался на
шток, который имел резьбовое окончание, и на эту резьбу наво-
рачивалась гайка, закрепляющая поршень. В некоторых случаях
Рис. 51. Уплотнение прошли-
фовкой
сам поршень наворачивался на шток.
5 В. Л. Марутов 6G7
Привоя.
-•Ч¥£»Ч^
Я^м-Й^ТЯЯ
на полукольца 3 надевается коль-
цо 4, которое стопорится пружин-
ным кольцом 5. На рис. 52, б пока-
зана одна нз модификаций этого
же соединения.
Рис.^52 Соединение поршня со што-
ком Гичрезьбовое
Рис 53. Соединение поршня со што-
ком по ТТЛ 10906. ГДР
На рис. 53 изображено соединение поршня со штоком, приме-
няемое в унифицированных гидроцилиндрах ГДР по ТГЛ 10906.
На шток 1 надеваются два манжетодержателя 2. Манжетодержа-
тели сдвигаются друг к другу так, чтобы оставить открытыми
проточки на штоке. В проточки штока вставляются четыре полу-
кольца 3 (по два в каждую проточку), после чего манжетодержа-
телн надвигают на полукольца, а затем на шток надевают два
полупоршня 4 из антифрикционного материала.
В соединении, изображенном на рис. 54, а, на шток 1 надеваются
два полукольца 2. на полукольца надеваются поршни которые
скрепляются винтом 4. Винт 4 нагрузку не воспринимает - вся
нагрузка передается от поршня на кольцо 2. Рис. 54, б показывает
одну из модификаций этого соединения. В нем поршни 3 скреп-
ляются двумя полукольцами 5.
На основании анализа различных конструкций соединения
поршня со штоком и уплотнения к нему можно сделать следующие
Рекомендации J
Для машня и мманнш». гж 3<,.,r(Jlmllom
должна г.м.ь .«. 200 000 даоАя,,, „р„ я,^«яа."ж*
Л1»»е хо.и 0.S ж, рамжиауи., яршаааль
мн тени"1”"''""" " с «• гост» «йм“
Рис 51 1н-1|>е»/мм-о.- ом-дииеиие поршни си штоком
Для машин и механизмов, где долговечность уплотнений
поршня должна быть доведена до I 000 000 двойных ходов, реко-
мендуется применять цельные поршни с поршневыми кольцами.
Нормализованные гидроцилнндры должны предусматривать оба
исполнения поршня гидронилиндра для удовлетворения потреб-
ностей многих отраслей.
Конструкция штока
Шток представляет собой стержень круглого сечения, па ОДИН
из концов которого крепится поршень, а ня другой «лемент.
Рис, 55. Концы штоков
соединяющий гпдроцилиндр с исполнительными механизмами ма-
шины. Конец штока, к которому крепится поршень, был описан
при рассмотрении узла поршня со штоком. Основные типы на-
ружных концов штоков следующие: конец штока е наружной
5’ да
резьбой, конец штока с внутренней резьбой, конец штока гладкий,
конец штока с отверстием под палец, конец штока шаровой, конец
штока в форме вилки (рис. 55, а, б, в, г, д).
Кроме вышеуказанных типов, применяются еще штоки, у кото-
рых проушина, вилка или шар сделаны за одно целое со штоком.
Рис 56. Конструкция палого штока
но по габаритам больше его диаметра. Они либо откованы, либо
приварены (рис. 55, е, ж, з, и).
Шток может быть цельный и полый. Конструкция полого
штока показана на рис. 56.
§ 3. НАПРАВЛЯЮЩАЯ ШТОКА
При разработке конструктивного решения узла направляющей
штока основными факторами, определяющими выбор тон или иной
конструкции, являются: тип уплотнения штока и способ крепле-
ния передней крышки гндроцнлнндра к гильзе.
Основные типы уплотнений штока следующие:
1) манжетное уплотнение;
2) шевронное уплотнение;
3) воротниковое уплотнение;
4) круглые кольца;
5) кольца прямоугольного сечения.
6) фасонные уплотнения.
Направляющими штока могут служить: сама головка гидро-
цилиндра, втулка, запрессованная в головку, втулка, развальцо-
ванная в головке, наплавленная направляющая и съемная втулка.
Манжетное уплотнение штока
На рис. 57 даны основные конструктивные решения узла на-
правляющей штока с применением манжетных уплотнений. Как
аидно из рис. 57. в, д, е, ж, направляющей штока может служить
сама передняя головка; в этом случае она должна быть изготовлена
из антифрикционного материала — обычно это литые головки из
серого чугуна. В тех случаях, когда головка стальная, применяют
“^л^гк- жз бронзы, латуни или капрона, как это показано на
На рис. 57. 6. г, з. м показаны конструкции направляющих,
которыми служат запрессованные в головку втулки. Втулки
изготовляются нз серого чугуна, бронзы и капрона. Кроме на-
плавки и запрессовки применяется еще и развальцованная ла-
тунная гильза.
На рис. 57. н показана конструкция направляющей с разваль-
цовкой, применяемая в стандартных гндроиилнндрах шведской
фирмы Мартон.
Конструкции иапра-
штока с U образными
манжетами
Очень часто в гндроиилнндрах применяется направляющая
в виде съемной втулки из антифрикционного материала. Такие
направляющие показаны на рис. 57, и, к, л. л<, о. Втулки изготов-
ляются из серого чугуна и бронзы. Такне втулки, в свою очередь,
могут быть биметаллическими.
Для уплотнения штока, как и для уплотнения поршня, в СССР
применяются манжеты по ГОСТу 6969-54. Опыт эксплуатации
гидроцилнидров с различными уплотнениями штоков показал, что
69
манжетные уплотнения являются одними из наиболее надежных
и универсальных. Посадочные места в направляющей штока под
манжеты по ГОСТу 6969-54 даны в табл. 27, а под манжеты по
МН 5334-64 - в табл. 26.
Таблица 26
направляющей инока под манжеты по МН 5334-64
4.»
,40X 501
6x1 I; б
16 <24 16
17"
4-0.3
'
17 0,14
1-0.38
500
100
но
120
130
145
Диаметр д соединения | * S !« а X г Диаметр соединения DK
о«.": I = Оц | Ош| 1 ! А™ §2 Чо
| °ш
в мм
25 35 25
24,- 38 28
'30 x 40'30
.'Лхбг- 5о
S0x65l 50
+0.14
7 •Л'Л:
8 0,07
10 0.1
65X80
70x85
75x90
80X100
90x110
100X120
110x130
125X145
140x160
150X170
160X180
180X200
200,-. 220
220 x 240
250X270
280 X 300
300 x 320
320x350
360 x 390
400X430
450 x 480
500 x 530
125
140
150
160
180
300
320_____
360
1011 /1
Посадочные места напрамапше* штоаа иод мамметы
по ГОСТу 696У 54
40x60
100
но
125
140
160
10- 1»
12x20
16x24
18X30
20X40
22 - 42
25 X 45
28 <48
32X52
55 .75
60 80
70X90
80- 100
90х 120
100- 130
НО - 140
125> 155
140- 170
160- 190
119.1
129.1
139
154
Шевронные уплотнения штока
На рис. 58. а—е изображены основные конструктивные реше-
ния узла направляющей штока с применением шевронных уплот-
нений. Так же. как и для поршней, уплотнение состоит из набора
Рнс. 58. Направляющие штока с шевронными манжетами
шевронных манжет, опорного кольца и нажимного кольца. Этот
тип уплотнения требует, чтобы производился поджим манжет.
Для этой цели иногда применяются нажимные кольца с пружи-
нами (варианты I н 11), как это изображено на рис. о9. Дляуплот-
Рис. 59. Направляющие што-
ка с поджимом шевронных
манжет пружинами
пенни штоков применяются те же шевронные уплотнения, что и
д'" Уплотнения 'поршней, по ГОСТу 9041-59. Рекомендуемое ко-
тнчеётво манжет в узле уплотнения штока дано в табл. 2U.
ВНИИПТМАШ разработал и при-
менил на телескопических гидроцилннд-
рах мелкопрофильные шевронные уплот-
нения. На рис. 60 изображен узел
направляющих штоков шестиступенча-
того телескопического гидроцнлиндра.
Применение мелкопрофильных шеврон-
ных уплотнений в телескопическом
гидроцилиндре позволило при том же
ходе и грузоподъемности сократить его
вес на 50%, диаметр на 20% и длину
на 10%.
На основании испытания уплотне-
ний на работоспособность при семи
исходных сочетаниях материалов дета-
лей пакета (сочетания
приведены в табл. 28)
были выработаны соот-
ветствующие рекоменда-
ции. Пакет мелкопро-
фильных шевронных
манжет должен состоять
из нажимного кольца из
фторопласта-4, манжеты
Рис. 60. Направляющие телескопного гидронилиндра
Материал деталей пакета
Нажимное КОЛЬЦО |
Резина марки 9088 по
ТУ № 536-56
Прорезиненная ткань
ОТ-40
Прорезиненная ткань
ОТ-40
Бронза Бр. АЖ9-4Л
ГОСТ 493-51
Бронза Бр. АЖ9-4Л
фторопласт-4
Фторопласт-4
Манжета
Резина марки 9088 j
Резина марки 9088
ОТП<0Р'“”""’
Прорезиненная ткань
ОТ-40
Резина марки 9088
Резина марки ‘*188
JT""”1- ’*“
О1П4Г“‘““"““
Прорези неииая ткань
ОТ-40
Бронза Бр ДЖ9-4Л
Бронза Бр АЖ9ЛЛ
Фторо-1.13.-1 1
Фторопласт -4
из резины 9088 (можно применять и другие марки с близкими
техническими данными), опорного кольца из фторопласта-4. Опти-
мальное количество манжет в пакете при давлении до 600 кПсмг
равно трем. Минимальный ресурс работы при давлении 350 кПсм'
составляет:
диаметр до 200 мм —20 000 м. при давлении до 600 кГ ел*;
» > 400 .«.и — 16000 л; диаметр до 200 мя - I6U00 и.
Средний процент поджатия пакета — 10—15®» от первоначаль-
ной высоты пакета, максимальный 20—23"». Зазоры между штоком
и направляющей втулкой допускаются до 0,4 ле.к.
Чистота обработки уплотняемых поверхностей должна быть
не менее V9.
Воротниковые уплотнения штока
Основные конструктивные решения узла направляющей штока
при применении воротниковых уплотнений даны на рис. 61. а—г.
В СССР воротниковые уплотнения по ГОСТу 6678-53 применяются
в пневматических цилиндрах на давление не свыше 10 кГ1см~.
В зарубежной практике, особенно в США, имеются примеры при-
ижии» Я гндроиилнндрах воротниковых уплотнений на давления
*' Илене 62 изображено уплотнение штока фирмы Миллер’
изготовляются из резины, про-
резиненной ткани и фторопла-
ста-4.
Рис 62. Направляющая штока фирмы
Миллер (США)
Кольца круглого сечения
и фасонные уплотнения штока
На рис. 63, а—г даны основ-
ные конструктивные решения
узла направляющей штока с при-
менением колец круглого и
прямоугольного сечения. Преимущества и недостатки этих типов
уплотнений были рассмотрены в узле «поршень со штоком».
’ Для уплотнения штока применяются почти такие же фасонные
уплотнения, как и для уплотнения поршня. На рис. 64, а и б
Рнс 63. Направляющие штока с уплотнением круглым» кольцам»
Рис 64. Фасонные уплотнения штоков
даны основные конструктивные решения узла направляющей
штои с применением фасонных манжет На рис. 64, я показано
Lr гилР°иили,|ДР0В высокого давления, применяемое
- и 5. .°И ♦ИРМОЙ Рональд Трист. Данное уплотнение состоит из
.--..тг.яило кольца /, имеющего Т-образную форму поперечного
сечения, и двух подкладочных колец 4 н 5 нз более плотного ма-
териала (кожа, фторопласт, капрон), исключающих затягивание
резины в кольцевой зазор между штоком 2 н крышкой 3
Анализ различных конструкций направляющей штока н уплот-
нения к ней позволяет дать следующие рекомендации
Направляющая штока должна быть в виде съемной втутки из
антифрикционного материала. В качестве уплотнения штока ое-
комендуются манжеты по ГОСТу 6969-54 и МН 5334-64.
§ 4. ДЕМПФЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ ПОРШНЯ
Силовые гидроцилнндры часто используются для перемещения
механизмов, имеющих большие массы и скорости. При этом силы
инерции достигают значительных величин. Для остановки без
удара движущейся массы применяют различные способы торможе-
ния и демпферные устройства.
Уравнение движения поршня в общем случае имеет вид
рЛ-рЛ-R-f.^-. (5)
где Pi —давление в напорной полости;
р2 — давление в сливной полости;
Ft — эффективная площадь в напорной полости;
F. — эффективная площадь в сливной полости;
R — внешняя нагрузка, включающая силу трения в уплот-
нениях и направляющих;
G — приведенный к поршню вес подвижных частей;
v — скорость поршня;
g — ускорение силы тяжести.
Из уравнения (5) видно, что при заданной нагрузке и массе
передвигаемых частей закон движения зависит от параметров по-
тока и гидроцилиндра.
При установившемся движении поршня
PiFt — ptFt — R =0.
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:
I) торможение при помощи кольцевого зазора;
2) торможение при помощи дросселя, встроенного в гидро-
цилиндр;
3) торможение при помощи дросселя вне гндроцнлнндра;
75
4, „..яожшше пр» »«»»» Р"«. ИКР""’’
у.-гройст» на поршне;
* 3=™“е ПР» ,M-“
в систему и .«“пойощ» '"ольиевога зазора часто применяется
,ЯpU S с.Хоб торможения заключается в том.
’"SS5? “тоаящаяся перед поршнем, запирается между
,го жидкость. и плунжером, расположенным на штоке,
аиовкой ГИДР^“- „цдавтивается через кольцевой зазор, образе-
а затем £ га10ВКе и плунжером штока. Схема такого
ванный проточи__* ° Конструктивное решение такого
на рис. 19, б.
ванный - -----
демпфера показана на рис. to. а.
способа демпфирования изображено
Рис. 65. Схемы демпфирования при
помощи кольцевой щели
Когда конструкция гидроцилиндра не позволяет иметь рас-
точку в головке, тогда демпферное устройство выполняется п/о
схеме рис. 65, б, где жидкость вытесняется через кольцевой зазо'р,
образованный внешней цилиндрической поверхностью стакана' 1
и внутренней поверхностью расточки в поршне 2.
Расчет демпфера. Если предположить, что в начале демпфиро-
вания силы инерции расходуются на выдавливание жидкости из
демпфера, то тогда кинетическая энергия движущихся частей
будет равна работе, совершаемой силой сопротивления демпфера:
^--LP.
где М — масса движущихся частей;
v — скорость перемещения;
L — длина кольцевого зазора;
^ — средняя сила сопротивления демпфера.
Ускорение или замедление равно
При параболическом законе изменения скорости
где т~ время торможения.
Среднее давление демпфирования
где d — диаметр плунжера.
Время, необходимое для выдавливания жидкости из демпфера
где IF — объем жидкости;
Q — расход жидкости.
Потеря напора при прохождении жидкости через кольцевой
зазор
Др = р _
где р — среднее давление демпфирования;
ре — противодавление.
Уравнение расхода жидкости через отверстие:
Q p/F2gH. (R)
Предположим, что площадь кольцевого зазора равна площади
отверстия, тогда
Q pndz J
откуда
г Q ,
цл</| Ар*
где г — радиальный зазор в кольцевой щели;
d — диаметр плунжера;
р — коэффициент расхода, равный 0,625;
у — удельный вес жидкости.
Пример расчета. Дано: v 0,3 м/сек-. L 100 .«.м; U
- 20 с.ия; М - 100 кГ-сек!/м; d 50 ,и.«; у 0.85-10' ’ кГ/см3.
Определить величину кольцевого зазора г.
Р = 50 «Г;
Т = = 1.2 ж:
Q = i yj 16.6 «•/««:
0,785-25
0,03 см.
pad) Др 0.625-3,14-5 |
по.
Рис. 68. Схема демпфирования при
мощи ряда отверстий
перед поршнем, запирается между головкой цилиндра и плунже
ром. расположенным на штоке, а затем медленно продавливается
через дроссель, который встроен в головку. В головку, кроме
дросселя, встроен обратный клапан, который при выдавливании
жидкости из головки закрыт и обеспечивает протекание жидкости
только через дроссель, а при
подводе жидкости к головке
(трогание с места) — откры-
вается и пропускает жид-
кость к поршню мимо дрос-
селя. Схема такого демпфера
дана на рис. 66.
Когда конструкция голов-
ки цилиндра не позволяет
расположить дроссель и об-
ратный клапан в головке, их устанавливают в магистрали. Схема
такого устройства показана на рис. 67. Как видно из схемы,
этот способ требует наличия дополнительного ввода в гидро-
цилиндр.
Торможение поршня при помощи ряда отверстий заключается
в том. что в стенке цилиндра имеются отверстия (рис. 68). Сопро-
тивление потоку увеличивается ступенчато по мере того, как
поршень перекрывает каждое отверстие. Располагая отверстия
: оответствующим образом и на определенном расстоянии друг
ЛРУ«. можно получить требуемый закон движения. Для обес-
печения большей плавности площадь отверстий может быть сле-
зна различной. Гидравлическое уравновешивание поршня до-
стигается расположением одинаковых отверстий диаметрально
противоположно.
Максимальная скорость поршня равна:
~nlJi мГмин.
где Q — расход жидкости в л'мын;
D — диаметр поршня в см.
Уравнение расхода через отверстие определяется по формуле (6).
Если предположить, что средний перепад давления Лр постоя-
нен, то в этом случае расход Q является функцией эффективной
части F, общей площади отверстий F^:
VanxFt _ °ПИХ (Робщ — Fl —F,-----F,)
* Frfm F<£u,
где F,\ Ft‘, F„ — площади отдельных отверстий.
На рис. 69 показана схема торможения при помощи двойного
поршня.
Сдвоенный поршень состоит из плавающего поршня / и
штока 2 с двумя буртами. Первоначально, когда подводилась
жидкость к полостям а или б, поршень / перемещался до соприкос-
новения с буртами в или г. После упора в бурт шток 2 начинает дви-
гаться под полным давлением до тех пор, пока поршень I не упрется
во втулку 3. Далее движется только шток 2. эффективные площади
которого меньше суммарных площадей обоих поршней. При дви-
жении штока уменьшаются расходы в магистралях и расход на-
сосной установки, а давление на входе в систему увеличивается
согласно характеристике насосной установки. Таким образом,
при этом способе торможение происходит из-за уменьшения силы,
действующей па поршень.
На рис. 70, а—г изображены устройства для замедления
хода поршня при помощи фигурной канавки, пропиленной в
поршне.
79
лишенных на рис- 70. площадь капала
Во всех случаях. «з^Ра*^екя „0 мере продвижения поршня
1 прохода жндкосп )'
г)
Рнс. 70. Демпферное устройства
Торможение поршня уменьшением давления на входе,
а также противодавлением
В период разгона, равномерного перемещения и торможения
в гндроцнлиидре и во всей гидравлической системе возникают раз-
личные давления, что особенно заметно при больших переме-
щающихся массах, а также при малых расстояниях, отведенных
для разгона и торможения. Предлагаемая методика расчета ре-
жимов в период разгона и торможения не охватывает всех факто-
ров. оказывающих влияние на изменение давления в гидроци-
лнндре, а является приближенной, однако достаточной для це-
лого ряда случаев.
В период разгона каретки с грузом G по горизонтали до ско-
рости о возникающая сила Ри определяется по формуле
Ру J + Gf, (7)
G tco
где J — та = —---------сила инерции;
т — масса подвижных частей;
а — ускорение;
I—коэффициент трения;
g _ ускорение силы тяжести,
vcp ~~ средняя скорость в момент разгона;
S — путь, пройденный кареткой во время разним.
После подстановки значений в формулу (7). получим
Обозначим
тогда
Р„ = Gk + Gf = G (k - f).
Формулы, по которым определяются усилия, возникшие в ци-
линдре при разгоне и торможении, при различном расположении
цилиндра и перемещения груза, сведены в табл. 29.
Та6.1ица 29
Формулы для определения усилий в цилиндре при разгоне и торможении
Расположение цилиндра к направление перемещения груза Режим работы
Разгон Торможение
Горизонтальное ... Вертикальное (подъем) Вертикальное (опускание) .... G (* 4 Л О [к 1) - 1) Gt*-/) G(*— 1) G(* , 1)
Общее время, необходимое для перемещения каретки с грузом
на определенное расстояние, равно
/ = /, + /, + G,
где /1 — время разгона;
t. — время торможения;
1:, — время равномерного перемещения;
±.;
VCp V'P vcP
Su — путь во время разгона;
Sr — путь во время торможения;
Sp — путь, пройденный кареткой с равномерной скоростью;
vcp — средняя скорость:
S
“<р - —
•’ В. Л. Марутов Вв"
*"s s,.s, . s..
' ”"рю ,рсме.....................................pu ускор-
' НИИ и торможении: kt = l.-э-
Рассмотрим конкретныinример^ ||ТЬ 1|0 горизонтали
К,’Р: н!.ие ?У 2 A вщ'мяГ 10 При этом S, 0.02
Щ| р:истоянн^г> 1f (1,15. Рабочий цилиндр имеет диа-
метр D 100 .ч-и.
Средняя скорость
v ~—kt= -2 pj— 0.25 м/сек.
Время, необходимое для разгона, торможения и равномерного
перемещения:
0,16 сек;
- 3.2 сек-.
6,4 сек.
25г 2-0,4
'« efP = 0,25"
«о _ 1,58
»ГР “ 0.25
Общее время
I - /> I 1,т«| = 0.16 4- 3,2 I 6,4 9,76 сек.
Усилие, необходимое в период разгона,
Ри~ G(k . [)-,
по формуле (8) k 0,156, тогда
Р„ 20 000 (0,156 !- 0,15) - 6120 кГ.
Так как для перемещения каретки используется силовой гидро-
цилиндр с диаметром 100 мм с площадью поршня F — 78,5 сдР,
давление, необходимое для разгона.
/>, у- щ - П кПсм'.
При установившемся движении силы инерции отсутствуют,
поэтому давление в цилиндре, необходимое для перемещения ка-
ретки с грузом, будет меньше
в/ _ 20 000-О.15 ... о
Рр ----7N 5~ “ 118 Л '
Если конструктор при выборе диаметра гидроцилиндра (или
выборе рабочего давления) не учтет усилие, необходимое для пре-
одоления сил инерции при разгоне. н примет давление только но
б/
то это приведет к тому, что на всем участке пути (S 2000 ли)
цилиндр будет работать в режиме разгона, а не равномерной ско-
рости.
В момент торможения сила, развиваемая цилиндром.
Рт 9(4 />•
k —- 0,0078 (по формуле (8)(;
Рт 20000(0.0078 - 0,15) -2844 кГ.
Отрицательное значение силы Рг указывает на то, что при
торможении каретки с грузом на заданном участке усилие при-
ложено к каретке по ходу ее движения. При положительном зна-
чении силы тормозная сила действует в направлении, противопо-
ложном вектору скорости. Например, если каретку необходимо
затормозить на пути в 20 леи, то
Рт 20 000 (0,156 — 0,15) 120 кГ,
т. е. торможение в этом случае производится противодавлением
где F। — площадь штока.
§ S. ГРЯЗЕСЪЕМНИКИ
При выдвижении штока из гидроцилиндра на него может по-
пасть пыль и грязь. При втягивании штока ус манжеты не пре-
пятствует попаданию грязи внутрь гндроцнлнндра. Попадание
грязи и пыли в гндроцнлнндр способствует быстрому выходу из
строя уплотнений штока и поршня, а также загрязнению всей
гидросистемы. Для предотвращения попадания грязи и пыли
в гидроцилиндры применяются грязесъемники и защитные кожухи.
Некоторые виды грязесъемников изображены на рис. 71. я—ж.
Один из наиболее часто встречающихся видов — обычная U-образ-
иая манжета, расположенная так, чтобы она одним из своих усов
счищала грязь со штока при его втягивании (рнс. 71, а. б). Такая
манжета при выдвижении штока может вывернуться из канавки,
поэтому ее часто армируют, заключают в стальной каркас или
делают с более прочным основанием (рнс. 71, б, я). Эти грязе-
съемные манжеты обычно изготовляются нз маслостойкой резины,
полихлорвинила и других эластичных материалов. Так как кромки
этих манжет эластичны, они при большом количестве грязи на
6* 83
быстро Конструкти.ные размеры гр.»-
съемных манжет даны в та • Таблица 30
Манжеты грязесъемные (no МН 2253-61)
Были попытки создать скребковые металлические грязеочи-
стители. Один из таких грязеочистителей показан на рис. 71, з.
Он состоит из свободно сидящих в расточке головки металличе-
ских шайб Предполагается, что шайбы свободно устанавливаются
на штоке и перекрывают все зазоры. Однако на практике полу-
чалось. что от пыли и грязи эти шайбы, зацементировавшиеся
в одном положении, с одной стороны открывали большой зазор,
а с другой — скребли шток.
На некоторых гндроцилиндрах для очистки штока от грязи
применяют фетровые и войлочные набивки (рнс. 71. *).
рименяются также уплотнительные манжеты штока, которые
лиовреыенио являются и грязесъемннками. одна нз таких ман-
жет изображена на рис. 71, б.
Для получения преимуществ эластичных грязесъемных ман-
жет и скребковых грязеочнстителей в гндроцилиндрах приме-
няются комбинированные грязесъемннки. Одни из таких грязе-
съемников изображен на рис. 71, л. Он состоит из тонкого латун-
ного 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 диа-
метра кожуха, что обеспечивает его самоустановку. Подобного
типа грязесъемннки изображены на рис. 71, д, и, к.
85
Рис. 71. Конструкции грязесъсмников
Рис. 72. Конструкции защитных кожухов
Для лапины штоков от попадания стружки, летящих камней,
а также от пыли и грязи применяются защитные кожухи. Защит-
ные кожухи бывают составные я цельные (рис. 72). Эти кожухи
обычно изготовлены из ткани с металлическими кольцами. Цель-
ные кожухи изготовляются из мэслостиАкой резины в нрессфоп-
мах. Кожухи одним своим концом крепятся на штоке, а другим —
на головке гидроцилиндра.
На основании анализа конструкций грязесъемииков и их ра-
боты можно дать следующие рекомендации.
Для защиты гндроцилнндров от попадания грязи и пыли по
штоку рекомендуется применять комбинированные грязесьемники.
состоящие из металлического скребка и эластичной манжеты,
имеющей профиль рабочего уса, подобный профилю манжет по
ГОСТу 6969-54 и МН 2251-61.
§ 6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВОЗДУХА
ИЗ ГИДРОЦИЛИНДРА
Воздух, накопившийся в гндроцилнндре во время сборки,
монтажа, а также длительной остановки, необходимо из цилиндра
удалить для достижения устойчивой работы гидросистемы При
правильном монтаже гидроцнлиндра и его подводящих трубопро-
водов накопление воздуха в гидроцилиндре можно уменьшить.
Подвод рабочей жидкости необходимо производить в верхних
точках гидронилиндра. Накопившийся при длительной остановке
гидроцилиндра воздух удаляется в этом случае после нескольких
перемещений поршня на холостом ходу из одного крайнего поло-
жения в другое.
Однако для большей надежности, а также исходя из того, что
вышеизложенные рекомендации не всегда выполнимы, в гидро-
цилиндрах для удаления воздуха применяются дополнительные
конструктивные средства. На рис. 73, б изображен шариковый
клапан, который устанавливают в гильзе цилиндра около головки
При немного отвёрнутом винте шарик приподнимается и пропу-
скает воздух, который затем по зазору в резьбе выходит наружу.
На рис. 73, в изображен конусный клапан, встроенный в подводя-
щий штуцер. Для облегчения прохода воздуха из верхних точек
гидронилиндра к подводящему отверстию в головках иногда де-
лают специальные сверления (рис. 73. я).
Для удаления воздуха из гидроцнлиндра можно применить
змеевик из тонкой трубки, которая входит в полость цилиндра.
Значительное гидравлическое сопротивление трубки обеспечит
минимальный расход жидкости и беспрепятственный выход воз-
духа, вязкость которого значительно ниже вязкости жидкости.
Расчет сопротивления производится по формуле
. Х/уо*
u _ „да. • “"P”’''"’™"" • кг,м'-
1 ! __ длина змеевика в
“ ; Ильный вес жидкости в кГ м .
' ' скорость рабочей жидкости в м/сек;
. ЬХ,1И1нент сопротивления.
м,,ж;;ЛЙ?е „ользомпея упрощен»» формулой 1181:
«'7“Л
где ф — внутренний Д»а««Р тР>6к“ 3»“в,|ка »
а)
6)
г)
Рис. 73- Устройство для удаления
воздуха из гидроцилиндра
На рис. 73. г изображено устройство для удаления воздуха,
состоящее из трубки /. в которую запрессован резьбовой стер-
жень 2. Винтовая резьбовая канавка стержня является со-
пр-зтивлениеч ня жидкости, воздух же проходит легко. Сопро-
тивлением может служить и обычное резьбовое соединение (винт
и ганка) значительной длины.
§ 7. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
К ГИДРОЦИЛИНДРУ
1“<5щем случае подвод рабочей жидкости к гидроци-
'шеовляется через головки или через бобышки, при-
а-реяние к гильзе (см. рис. 19-24).
Ha pile. 74 показаны различные типы нрксоеш1И1тльмаи
штуцеров. В штуцерах применяется коническая резьба но ГОСТу
6111-52 (рис. 74, а. к), которая обеспечивает герметичность
без применения добавочных уплотнений при давлениях д(.
300 кГ/см*. Однако при конусной резьбе трудно обеспечить за-
данное угловое положение угольника или тройника Широк.,
применяется в штуцерах метрическая резьба. Штуцеры с метри-
ческой резьбой уплотняют в корпусах гндроцилиндров нроктат-
ками из маслостойкой резины (рис. 74. б—;<). фторопласта (рис 74
л, я) или мягкого цветного металла (рис. 74. и). Применяется
также фланцевое присоединение штуцеров к гидгюинлиидпу
(рис. 74. и).
Для трубопроводов, которые по условиям монтажа могут
иметь различные положения относительно гндроцилиндра. при-
меняют угловые шарнирные соединения (рнс. 74, к—о).
Часто желательно иметь подводящие рукава к гндроцнлнщэд
одинаковой длины. В этом случае подводящие штуцеры распола-
гаются у одной головки (передней или задней), к этой головке
подходят два рукава одинаковой длины, а с другой головкой со-
единяются металлическим трубопроводом. Примером такого под-
вода жидкости может служить тракторный гпдроцилпндр типа ЦС
(см. рис. 31, а).
В некоторых гндроцилиндрах подвод жидкости от одной го-
ловки к другой осуществляется при помощи двойной стенки
(рис. 75).
В гндроцилиндрах с неподвижным штоком подвод жидкости
осуществляется через пустотелый шток (рнс. 76). Кроме того,
подвод жидкости через шток может быть осуществлен и при по-
движном штоке, как это показано на рнс. 77.
В тех случаях, когда к качающемуся гндроцилнндру необхо-
димо подвести рабочую жидкость, не применяя гибких рукавов,
ее подводят через палец проушины задней головки (рис. 78) или
через палец проушины штока (рис. 79).
На рис. 79 дан пример применения шарнирного соединения
и устройства для подвода жидкости через палец, которые, вместе
взятые, позволили обойтись жесткими трубами при подводе жид-
кости к шарнирному гндроцилнндру.
На рис. 80 показан гпдроцилпндр с подводом жидкости через
цапфы.
§ 8. ТИПЫ УСТАНОВКИ И КРЕПЛЕНИЯ
ГИДРОЦИЛИНДРОВ К МАШИНЕ
В зависимости от способа установки и крепления к машине
гидроцилиндры можно разделить па два типа:
I) гидроцилиндры жестко закрепленные;
2) гидроцнлиндры шарнирные.
-
Рис. 76. Гидроцилнндры с подводом жидкости черед
неподвижный шток
Рис. 78. Гндроцнлнндр с подводом жидкости через палеи задней проушины
93
Жестко закрепленные гидроцилнндры имеют следующие виды
крепления:
II на лапах;
2) крепление на основании головок;
3) фланец у передней головки;
4) фланец посредине;
5) фланец у задней головки;
61 крепление неподвижным штоком;
7) крепление при помощи удлиненных шпилек;
8) на резьбе у передней головки;
9) в седле.
На рис. 81. а—д показаны способы крепления гндроцилнндров
при помощи лап. .Чапы могут быть у основания гидроцнлиндра
Рис. 82. Крепление цапф к гильзе
или по его оси. могут располагаться у головки гидроцилиндра
или у гильзы. Они могут быть выполненными за одно целое с го-
- экой или гильзой, а также съемными. В гндроцилиндрах с пря-
моугольными головками можно обойтись вообще без лап, так
как основанием для крепления могут служить сами головки,
в которых просверлены крепежные отверстия (рис. 81, г).
При торцовом креплении гидроцнлиндра используют фланец,
который располагают у передней головки, посредине или у зад-
ней головки (рис. 81, е—з).
На рис. 81, и, к показано крепление гидроцилиндров
при помощи одностороннего и двухстороннего неподвижных
штоков.
гндроцилнндров со шпильками торцовое крепление может
быть осуществлено при помощи шпилек, скрепляющих головки
с гильзой, однако в этом случае шпильки должны быть удлинены
(р«с. 81. л).
в некоторых случаях гидроцилнндры крепятся в седле
(рис. 81. л). При этом необходимо иметь на гильзе один или два
бурта. Гпдроцилиндр устанавливается буртами в седле и сверху
на бурты надевают хомут, который кренится к седлу болтами.
В строительных и дорожных машинах, на тракторах, горных
машинах и многих других применяют гндроцн.тиндры с шарнир-
ным креплением.
Шарнирные гидроцилнндры бывают следующих видов:
I) с проушиной у задней головки (рис. 8'1, и);
2) с вилкой у задней головки (рис. 81, о);
3) с цапфой у передней головки (рис. 81. л).
4) с цапфой посредине (рис. 81, с); .
5) с цапфой у задней головки (рис. 81. р);
6) с шаровой опорой у задней головки (рис. 81, т).
г) с шаровой опорой у гильзы (рис. 81, у).
Проушина, вилка, цапфа, шаровая опора могут быть за одно
целое с головкой (гильзой) или съемными (рис. 81, н. о).
Часто для предохранения гидроцнлиндра от изгиба в заднюю
проушину вставляют сферический подшипник. Этот тип шарнира
приближается к шаровому. Цапфы у передней и задней головок
обычно изготовлены за одно целое с головкой. Цапфы посредине
могут быть приварены к гильзе, а также съемными. Способы
крепления цапф к гильзе показаны на рис. 82.
ГЛАВА III
ГИДРОЦИЛ1ЖДРЫ ТЕЛЕСКОП И Ч ЕСК ИЕ.
ГИДРОЦИЛННДРЫ ПОВОРОТНЫХ МЕХАНИЗМОВ
§ I. ГИДРОЦИЛННДРЫ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ
Основное преимущество телескопических гидроцилиндров 1 —
малый габарит в сдвинутом состоянии и сравнительно большой
ход при его выдвижении. У телескопических гидроцилнидров
общий ход штоков повышает длину собранного цилиндра. Теле-
скопические гидроцилнндры нашли применение в машинах и ме-
ханизмах, где обычные гидроцилнндры не могут обеспечить необ-
ходимую длину хода.
Телескопические гидроцилнндры подразделяются на гидро-
цилиндры одностороннего и двухстороннего силового действия.
Телескопические гидроцилнндры одностороннего силового действия
просты по конструкции и поэтому нашли более широкое примене-
ние. Наиболее часто встречающийся на практике телескопический
гндроцнлнндр одностороннего силового действия изображен на
рнс. 83. Складывание телескопических гидроцилнидров односто-
роннего действия происходит за счет силы, приложенной извне.
Во многих механизмах по условиям работы необходимо, чтобы
телескопический гндроцнлнндр был двухстороннего силового
действия. Применяемые до последних лет телескопические гидро-
цилиндры двухстороннего силового действия были или сложны
по конструкции, или обеспечивали обратный ход только на одной
ступени.
Так, на рис. 84 изображен телескопический гидроцилиидр
двухстороннего силового действия, где хтя обеспечения возврата
второго штока применена сложная система телескопических труб
с уплотнениями. Бывают случаи, когда необходимо приложить
тян.,нее усилие только первоначально, на определенном участке
П?ти. меньшем общего хода телескопа, а дальше, перейдя через
точку, гидроцилиндр будет складываться под действием
JPJM. который он поднимал. Тогда применяют телескопический
краткости телескопические гидроцилнндры называются теле-
гндроцнлиплр. схема которого изображена iu рис ЯГх и Fciu
птроцилиндр ТОЛЬКО Двухступенчатый. Можии применить СХеМч
приведенную на рнс 85. 6 Эта схема непригодна ци М1НЧ^
ступенчатых и ч.. илнпдров. так как ка штоках
будут висеть громоздкие рукава и из-за подвода ч головок штоков
теряется возможная величина хода при одновременном хьехнчс-
нин габаритов в сложенном состоянии.
В последние годы за рубежом и в СССР появились те №0«идЙ№
СКИС гидроцилнндры двухстороннего силового действия, выполнен-
ные по схеме рис. 3 Как и поршневую, так и в штоковую полости
жидкость подводится через шток, что сокращает д»'минимума
длину подводящих трубопроводов. При подводе жидкости в порш-
невую полость происходит выдвижение штоков, начиная от боль-
шего диаметра к меньшему. При подводе жидкости в штоковую
полость происходит втягивание штока самого малою диаметра.
Когда шток / дойдет до упора в шток 2, полость и через отверстия
соединится с полостью д', при этом начнется втягивание штока 2.
Таким образом, складывание телескопа происходит в обратном
порядке — от наименьшего штока к наибольшему. На рис. 86
даны конструктивные решения телескопических гидропилпн-
дров двухстороннего силового действия, выполненных по схеме
рис. 3.
Рассмотрим работу телескопического гидроцилиндра при сле-
дующих условиях:
I) цилиндр первой ступени закреплен, сила Р идингаст шток;
2) цилиндр первой ступени закреплен, сила Р выдвигает шток;
3) шток закреплен, сила Р сжимает телескоп;
4) шток закреплен, сила Р растягивает телескоп.
I. Цилиндр первой ступени закреплен неподвижно, на шток
действует сила Р и направлении втягивания штока (рнс. о/. 11.
7 В. Л. Марутов 067
Рис. «4. Телескопический гидроц.диидр диухсдороииосо доВсди,„ с йодидом жидкое, „сред
Tnvfionnnnniu
:0 Выдвижение телескопа.
,4.111.1141110, при котором начнет выдвигаться шток,
Р (Г I Т>) -I pf (Г, - /•)
Pi ---------------7\-------------'
где Г 7\ — усилие трения в манжетах штока;
1\ — давление слива;
F, — площадь поршня;
Л’ — площадь штока.
Рис. 87 Схема работы многоступенчатого телескопического гидроцнлиндра
двухстороннего действия
Давление. при котором начнет выдвигаться цилиндр второй
ступени совместно со штоком.
P-r(Ta+TJ + pe(Fa-Ft) ,
где Т3 — Тг — усилие трения в манжетах цилиндра второй сту
пени;
/>е — давление слива;
F-, — площадь поршня цилиндра второй ступени;
F, — площадь штока цилиндра второй ступени.
.а :а трения в манжетах является функцией от уплотняемых
диаметров.
Таким образом, если
первым начнет выдвигаться цилиндр втирай ступени совместно
со штоком.
Если Pt первым начнет выдвигаться шток.
При конструировании принимают
~L/-~ " всегда меньше единицы.
Очевидно, что при большом значении внешней нагрузки Р
первым всегда будет выдвигаться цилиндр второй ступени со-
вместно со штоком, так как
Pt<Pi-
При внешней нагрузке, равной нулю, на значения рх н р.
будут в большой степени влиять величины усилий трения в ман-
жетах и силы сопротивления от давления слива.
б) Сокращение телескопа.
Жидкость подается в полость г и в. Шток вдвигается до упора
в цилиндр второй ступени, масло из полости и попадает в полость 6.
и начинает двигаться цилиндр второй ступени.
Движение штока и цилиндра второй ступени происходит под
давлением, соответственно равным:
РЛ ' (Г»+ Т^-Р
2. Цилиндр первой ступени закреплен неподвижно, на шток
действует сила Р в направлении выдвижения штока (рис. 87. II).
а) Выдвижение телескопа.
Усилие, действующее на шток.
r р -(Т : т,)-л (f! - Л-
Усилие, действующее на цилиндр второй ступени,
R - (Г + Г.) 4- Рс (Fi - Л - (Г, - Я (Л - F,);
(Г, + ТJ > (Т + Г,).
Если
(Ft _ F) <-(Fx-Ft).
то R имеет отрицательный знак, т. е. цилиндр второй ступени
стоит на месте до полного выдвижения штока.
101
(Л-ЛХ^з
при условии, что
но -П- (Г. ,|Т> ' г=> --,т 1 Г|11'
nupoH.uH.up втерой ступени будет «дайте» одновременно
СО штоком.
. Шток вдвигается под давлением
Р + (Г+ T^-PcFt
Pt-----------------
до упора в цилиндр второй ступени. После совмещения отверстий
в шпаках жидкость попадает в полость б, и цилиндр второй ступени
начинает вдвигаться под давлением
3. Шток закреплен неподвижно, на цилиндр второй ступени
действуетсила Р в направлении, сжимающем телескоп (рис. 87, III).
а) Выдвижение телескопа.
Давление, при котором начнет выдвигаться цилиндр первой
ступени.
После окончания выдвижения цилиндра первой ступени до
упора, он потянет за собой цилиндр второй ступени
б) Сокращение телескопа.
Жидкость подается в полость в под давлением
и начинает вдвигаться цилиндр второй ступени. На цилиндр первой
ступени действует усилие
R Р - \pcFt + (Т3 + T.J |.
Р > \PcFi I- (Г, 4- Tj I,
то цилиндр первой ступени будет двигаться относительно цилиндра
второй ступени.
Если
Если
Р < \pft + (Г, + Tj) |,
~ “У*0® с,,"ени 6>’лст »"гатьс» относительно ЦП-
pj. ступени при надвижепии последнего на шток до
того момента, пока цилиндр второй ступени нс достигнет упора
в шток н » полости б не повысится давление. Когда жидкость
попадает в полость б. цилиндр первой ступени будет втягиваться
под давлением
А е р£>+<1\+ т»)
4. Шток закреплен неподвижно, на цилиндр первой ступени
действует сила Р в направлении растяжения телескопа (рис. 87
IV). „
а) Выдвижение телескопа.
Жидкость поступает в полость а под давлением
и выдвигается цилиндр первой ступени.
б) Сокращение телескопа (рис. 87. IV).
Жидкость подается в полость д под давлением
р у<у Л-РгГ,
Цилиндр второй ступени надвигается на шток и тянет за со-
бой цилиндр первой ступени. Когда цилиндр второй ступени дой-
дет до упора в шток и полость в соединится с полостью б. может
произойти нежелательное явление, которое не встречалось в трех
предыдущих случаях. Рассмотрим усилия, действующие на ци-
линдр второй ступени в этот момент:
R (Л-Р)Р~ (^з - ЛО Р + (Т г 7\ + Т. Л) + рЛ-
Таким образом, если
(Л, - FJ Р > (Л - Л Р + (Т 4- Г, Т, + FJ.
то цилиндр второй ступени снова пойдет вправо до перекрытия
отверстий. Как только отверстия перекроются. цилиндр второй
ступени пойдет влево, т. е. он начнет совершать возвратно-посту-
пательное движение, что явно нежелательно, так как цикл
предусматривает сокращение телескопа. Если же
(F, - F.J р <(F, - О р I- (Т + Т, I Г. ! TJ. (9>
то этого явления не произойдет.
Однако при
усилие, развиваемое гидроцнлнндром первой ступени, будет не
достаточно для преодоления силы Р, так как из первоначального
условия
103
Iietaeinvio схему рекомендуется применять
' ”'7 J'1 с "Ье "S Si.1»Merc« условие (9> n уевлпе р
; с"“™ ’’
•иыннтся до величины
§ 2. ГИДРОЦИЛИНДРЫ ПОВОРОТНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Тля привода поворотных столов, барабанов я кантователей
эвтомЛнЖнх линий, поворота платформ и конвейеров в погру-
эочныч машинах и комбайнах применяются гидроцилнндры с рееч-
ными меха hh.mjmh. На рнс. 88 изображен гндроцнлнндр с двух-
сторонним штоком и рейкой. Этот гидроня тиндр собирается из тех
Рас. 83. Гидрошзлиндр с двухсторонним штоком и рейкой
же деталей, что и цилиндр с односторонним штоком, за исключе-
нием самого штока. Обычно у таких гидроцилнидров подвод жид-
кости осуществляется через неподвижный шток. Шток сварной
и изготовлен из трубы. Рейка приваривается к гильзе или крепится
на болтах. Так как рейка входит в зацепление с реечной шестер-
ней, возвратно-поступательное движение цилиндра превращается
во вращательное движение шестерни и связанного с ней механизма.
Для того чтобы гильза цилиндра не деформировалась под дей-
ствием радиальной составляющей усилия зацепления, необходимо
это усилие передать от рейки к специальной направляющей.
Гидр-цилиндры с двухсторонним штоком и рейкой имеют большой
габарит и требуют дополнительных устройств для удаления воз-
духа.
На рис. 89 изображен гндроцнлнндр с двухсторонним поршнем
редкой. Гидр щилиндры такого типа бывают одинарные и сдвоен-
- 1 - цилиндр состоит нз коробчатого корпуса 7, в котором
' tn два параллельных отверстия под двухсторонний пор-
•i f ;. Поршень изготовлен за одно целое с рейкой. Рейка вхо-
дит в зацепление с валом-шестерней 5. которая опирается на дна
радиальных шариковых подшипника. расположенных в крышках 3
И 6. Расточки, в которых перемещаются поршни, закрываются
крышками /.
Такие механизмы просты, компактны и ра щипают большие
крутящие моменты.
Рис. 89. Гндроцнлнндр с двухсторонними поршнями н реечной передачей
На рис. 90 показан гндроцнлнндр с рейкой, который имеет*
иное конструктивное решение,
менно и поршнями, а рейка и
Гндроцнлнндр с двухсто-
ронним плунжером и рейкой
изображен на рнс. 91. Этот
гндроцнлнндр прост и техно-
логичен, так как не требуют
обработки гильзы. На рис. 92
изображен гндроцнлнндр с
двумя поршнями и изгото-
вленным за одно целое с ними
рейками 3. Оба поршня рас-
положены в одной гиль-
зе 2.
Гильза с торцов закры-
вается крышками / , а в центре
В нем крышки / являются одновре-
гильза 2 сделаны за одно целое.
Рис. 90. Гидроцилиндр с неподвижными
поршнями и рейкой на тильде
имеет поперечную расточку, в
которую входит вал-шестерня 4. Механизм очень прост и компактен.
На рис. 93 изображен поворотный механизм с цепной переда-
чей. Механизм состоит из двух цилиндровых гильз 3 и 6. которые
вставлены в головки 8. Головки с гильзами скреплены шпиль-
ками /. В гильзах перемещаются поршни 4 и /. которые замю уты
цепной передачей через приводную вал-звездочку z и натяжиую
вал-звездочку 5. Крутящий момент на валу приводною вала
Рис. 91 Гидроцилнплр с двухсторонним плунжером
и реечной передачей
Рнс. 93. Гидроцилиндр с цепной передачей
создается за счет разности площадей поршней. Вхл-чвеиочка •>
может иметь храповой механизм дзя получения непрерывного
вращения.
На рис. 94 изображен поворотный гпдроцилиндр с винтовой
передачей. В трубе 10. которая вместе с головкой Л .Лра,чет
цилиндр, перемещается поршень 9. который вместо штока имеет
винт 2. Второй коней штока
имеет шлицы 8.
Шлицы входят в шлицевую
втулку, закрепленную на не-
подвижной колонне 7. Поворот-
ная колонна состоит из двух
труб 6 и 10. В трубе б располо-
жены радиальные и упорные
подшипники 4. а в трубе 10 —
гайка /. Так как шток-винт 2
через шлицевой вал 8 связан с
неподвижной колонной 7. за-
крепленной во фланце 5, при
возвратно-поступательном пере-
мещении поршня 9 гайка 1 со-
вместно с подвижной колонной
навинчивается или свинчивается
с винта 2, осуществляя поворот
колонны в одну или другую сто-
рону.
Поступательное перемещение
поршня гидроцнлиндра можно
преобразовать в угловое пере-
мещение и при помощи криво-
шипно-шатунного механизма.
Конструктивная схема силового
цилиндра с кривошипно-шатун-
ным механизмом дана на рис. 95. Рис riupouil.11tiu„ с ВИ1,10тЛ
Кроме реечных н криво- персдячсЛ
шипно-шатунных гидроцилинд-
ров в поворотных механизмах применяются еще и моментные (лопа-
стные) гидроцилнндры. Конструкция однолопастиогч моментного
гидронилиндра изображена на рис. 96. Он состоит из корпуса -/.кры-
шек 3 и .5, лопасти 1. Корпус с крышками соединен стяжными
болтами 2. Герметичность по торцам обеспечивается сплошными
кольцами круглого сечения из маслостойкой резины. Крышки
должны быть достаточно жесткими для предотвращения деформа-
ции. Для обеспечения уплотнения в углах манжеты лопасти изго-
товлены в специальной прессформе и имеют П-образную форму.
В поперечном сечении они представляют собой обычную манжету
с укороченным усом у основания. Манжеты вулканизируются
Рис. 95. Гндрошыиндр с кривошипно-шатунным механизмом
.......кленнакгтоя « лшиси. , тпк«
« «.поток,,,,,.».,,, ,„»,, ~ •< , Л.п...,,,,,,,
|Ь Ч7,1„Л|„ж,.„ак..........
У КОТОРОГО ротор .< ,,p..JCTOK.,„I „&,а ?“"'“,"Г»Ч~««.Г»Н1И
ТОП.ТОНД » ОДНО 1ТО.ТО» с ротора» к .кижтк «J-J
ласте» J рдгиоложеи межл, фда,„1аМ11 1,и>ж.1ито.,ь
кпмкп» и корпус I !, крепит,.я „ ; - ,>геге ' 1~торо«
Манжеты иоото,, „ ......... ....... “> 'мто.и к и,гифа., t
угольную форку (>д||а „с.ткна, ” «»юг пр<м,к
IHIC четирек граней н четырех угто» “Wmuer \
ГЛАВА IV
РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Расчет толщины стенки гидроцнлиндра
В расчетной практике используется несколько различных
формул для определения толщины стенки цилиндрических резер-
вуаров и гр)б. находящихся иод действием внутреннего давления.
Так, согласно нормам ЦКТИ. толщину стенки Л следует опреде-
лять по формуле
где р — внутреннее давление в кГ/см*\
D — внутренний диаметр цилиндра в .«.и;
lol —допускаемое напряжение в кГ/см", ,
Ч — коэффициент прочности;
С — прибавка к расчетной толщине стенки в щ.н.
Формула выведена на основании теории пластических дефор-
маций для предельного внутреннего давления
где ог — предел текучести материала;
О, " D, — наружный и внутренний диаметры цилиндра.
Разделив предельное давление р на выбранный коэффициент
запаса прочности п. получим следующее условие прочности для
толстостенных цилиндрических резервуаров и труб:
р Щ)
Принимая, что
= (“I
" эав«вм«т|, (12) в уравнение (II), получаем
Р (13)
I J « и. + 6
откуда
После введения технологического коэффициента ц, прибавляя
к расчетной толщине запас на коррозию С. а также используя
обозначение
получаем формулу (10). предусмотренную нормами ЦКТИ 181.
Эта формула дает такое же значение толщины стенки, как и урав-
нение (И)- Пределы же применимости формулы (13) являются,
однако, ограниченными, так как приближенное значение лога-
рифма (12) справедливо лишь при условии, что толщина стенки 6
не очень велика. Практически формула (14) дает удовлетворитель-
ную точность, если
При больших давлениях, когда толщина стенки выходит за
указанные пределы, необходимо пользоваться уравнением (11),
а для того, чтобы учесть поправки, связанные с технологией изго-
товления и условиями эксплуатации, ии»же толщины стенки,
найденное из уравнения (11), следует ралЦЦЛ. на и прибавить
величину С.
Для расчета тонкостенных симметричных оболочек (у > !<>)
по безмоментной теории используется формула
где о — нормальное напряжение, действующее в окружном на-
правлении.
Практическая формула имеет следующий вид:
’"ТИ-- ('51
Толщину стенки толстостенного однослойного цилиндра можно
вычислить но формуле Ляме, которая в принятых нами ооозна-
ченнях имеет вид
«Ч» " ''“'Х'» "Ж йи.™'1^
...................................................................................................
/'II 1-1 . |). (16)
Эта же формула “»жет °“,ь " с ’е1>’ю,цнх в“дах:
« 'kipw! i°i
где R — наружный радиус гильзы;
Ta^Sj^'xKa’™..................ете..к„Тоц„я.,илра
рекомендуется пользоваться следующими формулами.
при -£->3,2-формулой (10);
— > 16 — формулой (15);
7д- < 3.2 — формулой (16).
Расчет резьбовых соединений в гидроцилиндре
В гидроцилиндре могут быть следующие резьбовые соединения:
соединение головок с гильзой, болты фланцевого крепления кры-
шек. стяжные болты, соединяющие головки, резьба штока. Все
эти резьбовые соединения рассчитываются по методике, принятой
в общем машиностроении.
Растягивающее напряжение в резьбе стержня
а —— — кГ/c и®
Гг~ я<Рг К11СМ '
где Q — расчетная нагрузка в кГ;
<1 — диаметр проточки под резьбу в слг,
г — количество резьбовых соединений, участвующих в работе.
Усилие затяжки резьбы
где Р — усилие, действуют** .,а „ г
k - коэффициент затяжки; в .Г;
Расчетная’нагрузка ” переме"ной нагрузки k Лдч?
Q - Т = kp кг.
Растягивающее напряжение
„о исатель“"
в резьбе определяется
т _ Td„k,
~0^- кПсм*.
ииотаой '"ары3"””""'’,) o7i°ot*“T"Ta тр,н"" *₽««
*.-0,12; ' обычно .,р„ю™8„,
d0 — наружный диаметр болта
Приведенное напряжение в резьбе
Коэффициент ва„аса „„ п.,кт„ческга дефорца11|1я11
фитгеита зала^^оапта"та"ки,и"^ава₽“та " "“"“'"““я коэф,
«ать „роч„ бодта ,ша« >™ует увелнчи-
материала болта, тем больше диаметр™ ЧеМ больше "Рочиость
ближается к его наружному д^аметпС “мощного среза болта ири-
к ее внутреннему диаметру Р‘ У ЙКН ~ соответ1-'твевно
» ratals te™ cP““Ba«rro усилия „я витков болта
Г ^йтб = ЛгТг, pyj
и ь ~ ?Ре^Л ПР°Ч"ОС™ на срез материала болта и гайки-
коэффициенты пропорциональности:
Очевидно, что
где s — шаг резьбы
® в, л Марутов во?
(18)
из
т„ как аиа^гр «ИММИОГ» срез» б..,™ пр.Ллпжаоге» к его!
и.,р’Х> SSX "> «-•*
Ь. _
3,0 датами из таг». “° "°РУ*"‘,МУ д""'
„,р! у аетричесхо» резьбы рига» « ’ ’ е *•’ Т ’’
Из уравнения (18) при k„
Следовательно.
k0 п k, могут лежать в пределах
Из уравнения (17)
или
Это говорит о том, что материал гайки в резьбовых соедине-
ниях гндроцилнндров при высокопрочных болтах можно брать
с пониженными механическими характеристиками по сравнению
с материалом болтов.
Учитывая практический опыт расчета и эксплуатации резьоо-
вых соединений гидроцилиндров, рекомендуется принимать
тогда
т„ = Зтг.
Можно применять болт из стали 40Х или стали 45 с улучше-
нием, а гайку— из стали 35 или стали Ст. 3 без термообработки.
Расчет фланцев
Основные конструктивные типы фланцевых соединений даны
рис. 98. Для расчета фланцев использована методика НИИ-
ХИММАШа |31|. на основании которой разработай руководящий
материал.
1И
Рис 9Я Типы флапцся
115
(Хиовные условные обозначения в формулах расчета фланцев:
Л - толщина тарелки фланца;
R - приведенное расчетное усилие;
R6 — расчетное предельное усилие болтов:
а — константа жесткости;
Я»; Л; G — плечи;
<1 - коэффициент ослабления фланцев болтовыми от-
верстиями;
е — диаметр болтового отверстия;
Q — равнодействующая внутреннего давления;
— диаметр окружности уплотнения;
р — расчетное давление;
— рабочее давление;
Rn — реакция прокладки в момент нарушения плотности;
Drp.„ — средний диаметр прокладки;
Ь — ширина прокладки;
q„ — удельная реакция прокладки в момент нарушения
плотности;
DH — наружный диаметр фланца;
D — внутренний диаметр цилиндра;
о — предел текучести;
Е — модуль упругости материала;
г — количество болтов;
ц — поправочный коэффициент; для гндроцилиндров
п I;
1ф1 — допустимая величина, характеризующая угол ис-
кривления фланца в кольцевом направлении; опре-
деляется по табл. 32;
hK — высота расчетного сечения шейки фланца;
st — толщина шейки фланца на расчетной высоте;
й( — толщина кольца;
kd и ks — коэффициенты приведения;
А — наибольшая толщина шейки фланца.
Расчет плоских приварных фланцев производится по формулам:
1. Для D <400 .и.и
R _ o,78Ps8
ФЧ°Г "2
принимается большее й.
2. Для D > 400 яя
й - 2.5 j («„/? - О.^/Лр,) ; (21)
второе значение ft вычисляется по формуле (20). Принимается
большее h.
Расчет фланцев типа Па производится ио формулам'
1. Для D <400 л.и
л 1
’ m I
второе значение /1 вычисляется по формуле (20):
k; 0.78Л’.
Принимается большее значение й.
2. Для D > 400 мм толщина тарелки фланца определяется
по формуле (20).
R R'-('~V)R-
R„ ZD.^bq.:
Q 0.6DKp.
Для фланцев тина Illa во всех случаях, а также дли фланцев
типа 1а и Па, если 0.95/.. а = 1.
Для фланцев типа 1а и Па, если /( >0.7/. а принимается
по табл. 33.
а/. а4; /. — плечи определяются по табл. 34.
7*u6juiiii М
Значения константы жесткости »
117
Таблица 34
Коэффициент ослабления фланцев болтовыми отверстиями опре-
деляется из следующих выражений:
для случая 1 и II ф - 0,9;
.11 1 2с
для случая Illa q 1 — -р- —& •
Для фланцев типа Па толщина втулки по расчетной высоте
определяется для D > 400 .им по формуле
Ь '! J ^[Л»,-2.65
для D <400 s» определяется конструктивно.
Высота расчетного сечения втулки определяется для D >
> 400 мм по формуле
й, - 0.5(20/J, °.'- , /1);
для D <400 .им hK определяется конструктивно.
Расчет свободных фланцев типа 1Па производится по форму-
лам:
1. Для D <400 мм
hc ka I ;
** 1 фч«т
2 Для D ИЮ .««
h, 1Л
« v"
Для фланцев типа Illa величина h (см. рис. 98) <чцчдсляегся
цо формулам (19)—(21), как для фланца типа 1а
Расчет фланцев без прокладок типа 16. ||б и Шб произво-
дится НО тем же формулам, однако хвачен ня некоторых кимМш-
цнентов и параметров изменяются, а именно:
Л - 1: |ф| — I; а 1; R, - О;
а, и. 0.5 (Da — D, — d);
Л 1-. 0.5(Dt-Dj.
Расчет крепления головок с гильзой
на внутренних и наружных полукольцах
Узел кпецлевйя па внутреннем полукольце ............и ь.»
рис. 99, б. Упорное полукольцо I рассчнтываеген п.т срез:
лР»
ЛЧ
4/
н на смятие:
Wh - *
(при Л, = А).
а) 1
Рис 99. Соединения на наружных и внутренних полукольцах
Напряжение растяжения в опасном сечении гильзы будет
/Р»
Пр» «ком />,-!» + »>
*1 в ТГ ₽ ~ 2
Тогда рр
ТИ> ' 4Л '
рР*
°<р ~ 2h(D - Л) ’
v а, коепления на наружном полукольце показан на рис. 99, а.
^,'е;р:„»Ряо™ « ™ 'р«:
•«Di
Р~4~ _££
Х<Р ~ xDil ' 4/ ’
на смятие:
nDj
р^4~ _ 'lDl
а“= я (2Dth — h) 2Dth — h
(при Л, - 4)-
Расчет гильзы в опасном сечении на разрыв:
jiDt
" “Т" Р°?
°’’ яЦО,-Л)’-0’| (Р, -hf*-D*'
4
На практике обычно принимают Л = I
. Л (D, — Л) — D
ht = ~2--------------2------
тогда
Ppi
ca 2ft (Dt - ft)
Расчет проушины
На рис. 100 даны три варианта схем нагружения проушины
Если считать что про, mrpVBMI И смме рис |(Ю и то
ее можно было бы рассчитать по формуле Ляме:
где Л»— наружный радиус прцМлщ в ,
/?, — внутренний радиус проч шины в ей,
d — диаметр отверстия под палец в <л.
b — ширина проушины в см
Однако худшим условием нагружения проушины будет такое,
когда давление не распределено равномерно по диаметру, а при-
ложено в виде сосредоточенной
силы в двух или в одной точке
(рис. 100, бив). В этом случае
проушину следует рассчитывать
Рис. 100. Схемы нагружения проушины
как кривой стержень 121. Нагружение по схеме рис. 100,6 и в
отражает наличие зазора в проушине.
Изгибающий момент в сечении В—В (рнс. 100, г)
Л4В _ 2^* |д. - sina - cosa(4~ a)] •
При a 70' Мй = 164P/?.,.
где R„ — радиус оси кольца проушины.
Сила, нормальная к сечению,
NB 0.5Р. (22)
Изгибающий момент в сечении А А
ЛЬ -^-(1-cosa) гМ». (23)
121
" 70 '* м • « Сражает наличие эпачитель-
Рпрн этом « 90 • 11 ’ У,,аВ1,е,,ИЙ (22)
и (23) получим
Л1а —%-Rd-
л!в о,|82,,/?о:
.М, 0.IS2PR.- ~ 0,3lSlJRa.
Напряжения » поперечных сечениях головки определяются
ик *1яРкр»вого бруса пряяоуголыюго сечения и равны:
на внешней поверхности
о. -йг[2«'ТтеЙг+Л'Ф
на внутренней поверхности
°* ^г[_2ЛГ1 ЛТ2Я«-ЛГ '
где b — ширина проушины;
h — толщина стенки проушины;
ft R. - R,.
,lft, JV,— момент и нормальная сила в сечениях (Л или В)
проушины.
При наличии запрессованной в проушину втулки
•И, = kM М;
' ЪЪ 1 ' ~Ё^7
где £, и Ее — модули упругости материалов головки и втулки;
F, и F, — площади поперечного сечения головки и втулки;
J, н 4- моменты инерции поперечного сечения головки
и втулки.
В поперечных сечениях головки проушины, кроме указанных
а. ряжений, имеются напряжения от посадки втулки с натягом.
Напряжение на внешней поверхности проушины
t22
d--d- •
Напряжение на ннутреииН!
Утренней .1овсрХЦОСП1 ,|роушнии
При иаличкп „
У Р"" ч.»р,ж„,„е , ,
«а внешней пширхноетв ” “"И-
внутренней поверхности
Расчет цапф и задней проушины по удельному давлению
Расчет цапф производится по формуле
Расчет проушины
где Р — усилие, развиваемое поршнем гндро-
цилнндра, в кГ;
d — диаметры проушины и цапфы в см;
Ь — ширина проушины в см;
/ — длина цапфы в см;
lo,^ I — допускаемое напряжение смятия в
1000 кГ!смг.
Рис. 101. Дни гидро,
цилиндра
<Г/см«; lo.J
Определение толщины днища цилиндра
Толщину днища цилиндра (рнс. 101) можно определить по
формуле для расчета круглых пластин, нагруженных равномерно
распределенным давлением:
отсюда
» о.«зм)/^.
где d — внутренний диаметр днища;
р — рабочее давление;
Iо I — допускаемое напряжение растяжения для материала
днища цилиндра.
123
Расче! гндроцилнндров на прочность
и устойчивость
г точки зрения расчета цилиндра на прочность и устойчивость
' ,м является случай, когда цилиндр укреплен на машине
, е имеет проушины у задней головки и на штоке.
" г,:Д>й'гпдроцилиндр может быть подвержен нагружению по
оедтюшнм схемам:
Г. эксцентричные продольные сжимающие нагрузки н попереч-
’> го п.ко эксцентричные продольные сжимающие нагрузки;
3) центральные продольные сжимающие нагрузки и попереч-
ная сила;
Рис. 102. Схема нагружения силового гидроцнлиндра
4) только центральные продольные сжимающие нагрузки.
Первая схема нагружения гидроцилиндра показана на
рис. 102.
На практике наиболее часто встречаются схемы нагружения 2 и 4.
Условные обозначения на схеме рис. 102:
/, — расстояние от головки штока гидроцнлиндра до точки А
в см;
I. — расстояние от переходной точки А до шарнира корпуса
гидронилиндра в см;
I = /, /г — длина гидроцнлиндра в рабочем положении
в см;
а — расстояние от начала передней направляющей штока
до конца поршня в см;
A , — зазор на диаметр в направляющих штока в см (табл. 35);
А. — зазор на диаметр между поршнем и цилиндром в см
(табл. 35);
и J. — моменты инерции сечения на длинах /, и I., в см*;
— начальный прогиб гидронилиндра в см;
Р — наибольшая рабочая продольная нагрузка в кГ;
e.. t’i — эксцентриситет продольной силы относительно оси
цилиндра и относительно осн штока;
X — расстояние от головки штока гидроцнлиндра до места
наибольшего прогиба под нагрузкой в см;
Л — наибольший прогиб домкрата под нагрузкой в см
Q — поперечная сила в кГ;
/., — расстояние от точки приложения поперечной силы
до шарнира цилиндра в см;
G — вес гидроцнлиндра в кГ;
а — угол между осью гидроцнлиндра и горизонтальной
плоскостью в радианах.
Табага 3S
Расчетные заторы на диаметры в иаправляюшнл штоса
и между поршнем и цилиндром гм
0,0101
0,0176
0,0283
0,0422
(i.hik.IO
0,0114
0.0207
0,0344
0,0504
0,00720 0,00836 O.OO9G4 0.C
0,0135 0,0158 ЛЛ,вп !
0.0288
0,0464
0,0702
0,0135
0,0247
0.0420
0,0.102
....... J.0U9M 1I.01H8 O.0I08 MIS
0,0180 ,0,0180 10.02iai 0.02011 0.0224
0.0340 I 0,0340 1 0,0400 0,0400 , 0.0460
....... |0,0624 0.06ft. 0.0606 O.uGM
0.0524
0,0802
I v.txaaa
(t.0802 0,0904 0.0904 । 0,100
0,0094
0,0128
0,0192
0,0294
0,0428
0,0106
o.ol 12
0,0221
0,0354
0,0510
0,0127
0,0170
0,0268
0,0418
0,0610
0,0148
0.0198
0,0313
0,0480
0,0712
0,0229
0.0366
0,0544
0.081b
0,0168 ' H,OI9li ' 0.01911 0.0212
0,0366
0,0514
0,0816
o.i (254
0.0430
0,0626
0,0916
0.0ГЛ1 . IX
• 1.1(254 । «.one
(унЗн HvH'JC
0,0626 0,0'(<8
U.119I6 0.102
0,0282
0,0294
0,0328
0,039(j
0,0504
0,0346
0,6354
0,0394
0,0480
0,0604
0,0402
0,0414
0,0466
0,0564
0,0720
0,0162
0,0480
0,0538
0,0650
0,0836
0,0522
0,0544
0,0616
0.0734
0,0955
0,(622
0,0544
0,0616
0.0734
0,0955
0.0602
0,0626
0,0716
0,0856
0.108
0,0602 11,(1684
0,0625 : 0.0'08
0,0716 <1,(1814
ЦП836 |(i.tntW
0.108 0,121
Расчет гидроцнлиндра на прочность п устойчивость включает
в себя определение величины критической сжимающей силы и
наибольшего напряжения от сжатия и изгиба при рабочей нагрузке
(при расчете использованы руководящие материалы Гнпроугле-
маша).
Критическая сила определяется из уравнения
125
Нотами ««пряжение от сжатии и изгиба при patae»
(20
В расчетных м» "Р”""”;/То “"’.ТУЖ" 'X
пнлындра изготовлены из стали (F. -.1 •!<> л/ <•« ). имеют
“n’r.w сечение и наибольший прогиб гидроцилнидра под нагруз-
кой происходит на границе длин /, и Zs (Л > I,)-
Расчет гндроцилиндра на устойчивость
Критическая сила определяется по формуле
Р., {У^$1'>РкГ-
(рассчитывается цилиндр при выдвинутом штоке).
Значение] определяется из графиков рис. 103—110.
Для значений J р- и не вошедших в соответствующий
график, следует производить интерполяцию.
J» = J — J и'
где JH и J. — момент инерции сплошного сечения с диаметром d,
равным соответственно наружному и внутреннему
диаметру, в см*.
Расчет штока на прочность
Наибольшее напряжение от сжатия и изгиба определяется
по формуле (24), где F kFF„ — площадь расчетного сечения
штока в см'-, F„ — площадь круглого сплошного сечения с наруж-
ным диаметром d в см2 (см. табл. 36):
И ~ Л, • IF,, — момент сопротивления сечения штока в с.и3;
ИУ — момент сопротивления круглого сплошного се-
чения в ел» (см. табл. 36);
kT — коэффициенты ослабления сечения концентрич-
ным продольным отверстием (определяются по
табл. 37).
Условие применимости данной методики
/99 аохЛсЛад ’V ’Я
«« ,, ,
91 «= у- J itdu
ni-иэ ifoxMhiiuidM bHiiairaraduo bit мнфе(^ so I ’"d
a s S
Рис. 107. График для определения критической силы
Рис. 106- График для определения критической силы
при |/ =2.0
9 667
J33
134
3.8
4.16
4,52
5,31
6.16
7.07
8,04
9.08
9.62
10.18
11.34
12,57
13.85
15.21
15,90
16,62
18,10
19,63
21.24
I Об
1.19
! V.
1 БЗ
1.73
2.16
2,65
3.22
3.86
4.21
4.58
SJO
6.28
8,36
8.95
9.56
10.86
12.27
13.80
23.76
26.42
28.27
30.19
33.18
... к
38.48
40.72
44.18
47.78
50.27
52.81
56.75
60.82
63,62
66.48
70.88
75.43
78.54
86.59
Коэффициенты ослабления
Wh
0 I 1,000
0.20 0.998 0.960
0.25 0,996 0.938
0,30 0.992 0.910
0.35 0.985 0.878
0,40 0,974 0.840
0,41 0.972 0.832
0,42 0.969 0.824
0,43 0.966 0.815
0,44 0.963 0,806
0.45 0.959 0,798
0.46 0.956 0.788
0.47 0.952 0,779
0.48 0.917 0.770
0,49 0.942 0.760
0,50 0,938 0.750
0,51 0.932 0.740
0,52 0,927 0.730
0,53 0.921 0.719
0,54 0,915 0.708
0.55 0.909 0.698
0.56 0.901 0.686
0.57
0.58
0,59
0,60
0.61
0.62
0,63
0.64
0.65
0,66
0,67
0.68
0.69
0.70
0,71
0.73
0.75
0.78
0.895
0.888
0,879
0.870
0.862
0.852
0,842
0,833
0.822
0.811
0.800
О >7
0.773
0.760
0,731
0.718
0.701
0.684
0.666
0.648
0.630
0,675
0.664
0.652
0.6411
оо.'.ч
(>.«>
0,603
0.590
0.564
0.551
0.538
0.524
0.510
0.496
0.482
0,467
0.452
0.437
0.422
0.407
0.392
0.80
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.90
0.91
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
0.610
0.590
0,569
0.548
0.526
О ЧП
0.478
0.452
0.427
4 М
0.372
0.343
0.314
0.284
0,252
0,2)9
0.185
0.151
0,115
0.077
0.040
0.360
0.344
0.328
0.311
0.294
o,tm
о.'ЛО
0.243
О 236
0.208
0.190
0.172
0,154
0,1.35
0,116
0,098
0,078
0.059
0.040
0.020
0.000
135
Определение прогибов
ПМЯМ« прогиб опрммите*
при
-^-<5 ft - б«пм.
где </| — диаметр штока;
при
J->5. Л = 4 и У, >57,
Наибольший прогиб определяется в зависимости от схемы
нагружения.
Схема 1:
д - gl - /, । (А. + *») , Q‘.h , Glih cos g
e. z ‘1+ 2al -Г pi -Г 2Pl C0SCt-
Схема 2:
Схема 3:
(ft^Aj)/!/» . Qlsh . Gltl,
----M------+;SffL + -2?rcos“'
Схема 4:
(оеко..™ уел».™ к
п '<-ЮА.
После определения наибольшего Ilailnau,
гиба по формуле (24) определяй « L Т"’’ *" сжатм" "
текучести 1 АС-1иется запас прочности по пределу
прочность п "устойчивость ВЫ,”е"зложе1"'<‘й методики расчета на
Согласно рекомендуемому ряду максимальный ход
S I0D.
"ая методика ^ож^оказайя*4 нем^Хмой 4М.?"Л1'4' то
РСКр3^им?1ССштоГ|1ТкЬгХийИ1сЖДаП"иП Н’™* СЛУЧМ
дольной сжимающей нагрузкой Еъ/Г*™' ,игР>’Жсииий про-
проушинами, то нагрузи? S™Л п ‘ ,Л,"‘ ’Р " "пок снаб*<"
кр1т1,ккая СпЛар-^.^';Ф;\х’э;;;7” '.......“•
Р„
где 1) — коэффициент устойчивости;
1‘ коэффициент приведенной длины.
<т_п /л₽ _ n!f
> ' WF ® X? ’
Условие применимости формулы Эйлера:
Х > л 1 г •
’ О,ц>
«„ - предел пропорпнопальпосге мп «атерпала стержни;
JJL- । i/?i>
'niln ГО|" I ~-
«7
137
Эйлера не при-
Fc,„ избранного гилроквЛ1нира формула
жнима "".’г >«“ "» ♦W
а -ЬК сХ‘.
где а н Ь - коэффициенты (см. табл. 38).
Таблица ЯК
Поедельные гибкости X’ и X' и параметры а. Ли г
мвиснмосги от критического напряжения от гибкости
для различных материалов
устойчивости объединяются одним расчетным уравнением
Р<ья = Ф Ьсх1 F.
где <р — коэффициент понижения допускаемого напряжения, ко-
торый зависит от гибкости и от материала стержня.
Значения коэффициента (f приведены в табл. 39.
Таблица 39
Значения коэффициента понижения <р в зависимости
от гибкости X для различных материалов
0.60
0,52
0.45
0.40
0.36
0,32
0.29
0.26
0.23
0.21
0,19
0,51
0.43
0.37
0,33
0.29
0.26
0.24
0.21
0.19
0,17
0,16
Пример расчета гидроцилиндра на устойчивость и прочность.
Рассчитать гилропнлннд» с D 100 мм; d 50 мм; при р -
_ 200 кПсм' и ходе 800 мм Гидроцилиндр нагружен только
центральными продольными нагрузками
Р Р 1Г.700 кГ.
Di - 114 мм; /,
I 1886 мм; и
921 мм; I, •« мм;
1<М мм; О 575 жГ
Определяем остальные исходные величины
J, 33,1 см*; J. 339 см*; F 19.63 см».
W' - 12,27 см»; Л, = 0,0268 см; Л. 0,0313 см
Расчет на устойчивость
по графику рис. 108 находим | jr- - 26;
р"» - (/•¥)’
Ркр = 26-33.1 22 400 > 15 700.
Условие устойчивости выдержано.
Р а с ч е т ш т о к а на прочность
X 305rf, J/ A;
х sos-b’J ' .i, -
А' 100,8 см > /, - 921 см.
Начальный прогиб
* <А? t-M-bl* L Д^-COSU
п«« 2о/ г 'PI
(для четвертой схемы). .
Угол между осью гпдроцилиндра и горизонтальной плоскость о
по условию монтажа в машине равен нулю (а О; cos а I
(il.<]268_i 0,3131 92.t-96j
L fi7,5-92.1-96,5
' 2-157<«>- ИвГГ
0,232 см.
I3U
Наибольший прогиб
в —ГТ"Г = (о.5
t ' т + т •« 4
/> ' PC 15700 , I5700-0.34 |240 кГ/см1.
° р + TP Ifl.txi I2-27
Рис III Расчетная схема двухступенчатого теле-
скопического гидроцнлиндра
Расчет телескопических гндроцилнндров
Расчет телескопических гидроцилиндров сводится к определе-
нию максимальных величин прогибов и напряжений на отдельных
участках цилиндра и нахождению запаса прочности на каждом
участке. Напряжения на отдельных участках гидронилиндра
определяются по формуле
° t+V'.
где Р — действующая осевая нагрузка;
//max — наибольший прогиб;
F и № — площади сечения н моменты сопротивления соответ-
ствующих участков телескопического гидроци-
лнндра.
Расчетная схема двухступенчатого телескопического гидро-
цилиндра приведена на рис. Ill (при расчете стоек использо-
ваны рекомендации Гипроуглемаша).
Изгибающие моменты в любом сечении гидронилиндра опре-
деляются по формуле
М - Р(Уо У') Р-У,
где 1/0 — начальный прогиб;
//' — дополнительный прогиб от действия силы;
у — полный прогиб.
Полный прогиб для различных участков равен
yt Л1 cos + Bi sin ft, (25)
у.. Ag cos k,x. |- B2 sin к2х2; (26)
y3 Ля cos k3xa 4- B3 sin AjXa; (27)
/. e = 0,00069 (28)
Hl
(32)
е « н ma — эксцентриситеты приложения нагрузки;
где J S sin И; (33)
С = cos А/; (34)
/»«*(. (35)
Места наибольшего прогиба для каждого участка
лаются из уравлений:
. Bl
опреде-
(36)
(37)
(38)
Определение величины наибольшего прогиба
Величина наибольшего прогиба определяется для каждого
участка цилиндра в зависимости от местоположения сечения
с наибольшим прогибом.
Если
/>х>0,
то наибольший прогиб определяется из уравнений (25)—(27)
путем подстановки значений х из уравнений (36)—(38).
Если х > /j.
то
У> max ~
i/s max = 621
^3mat = «3 (CM. pHC. 111).
При X <o
УI max —
У~ max ~ 61!
- JO ”ax ~ ^3"
Многоступенчатые телескопические гидроцнлнмдры можно рас-
считывать по приближенному методу, ион котором два соседних
участка различного сечения заменяют одним с эквивалентным
моментом инерции (рис. 112). 11арамстры экви-
валентного участка определяются по форму-
лам:
(39)
а,= tga, = а.
Формула (39) применима при
Рис. 112. Расчетная
схема многоступенча-
того телескопическою
гндроцнлиндрэ
0,3 - 3,0.
Рекомендуемые методы расчета
.. . явля-
ются приближенными, однако для ряда слу-
чаев они достаточны.
Пример расчета двухступенчатого теле
скопического гндроцилиндра. Диаметры уча-
стков цилиндра:
Диоыегр
Наружный
Внутренний
Общая длина цилиндра /. =- 3700 .мм.
Расчетные длины участков: /, = 1300 ллг, /а - 1100 .ялг.
з = 1300 льн. 4
Осевые моменты инерции сечений участков: Jj 1080 с.м ;
2 - 5093 ai"; - 16 770 сл»4.
Осевые моменты сопротивления поперечных сечений участков:
IF, - 144 см3; W, 372 с.м3; №3 - 899 см3.
143
плошт '"“’Т 17,
у, - 69 «: F, * 97 “ г> “
topu » сопряжениях ступеней:
л -= 0,245 сл; Лэ - 0.285 СП.
Базы заделок:
26 см\ а3 = 30 см.
Углы перекоса в радианах
°^1 . 0.0094;
а, = -£- = = 0.0095.
Максимальная нагрузка на гидроцилиндр при рабочем давле-
нии 100 кГ см* составляет 53 000 кГ. Эксцентриситета приложе-
ния нагрузки нет.
тх = 0; т3 = 0.
По формулам (28) находим:
4, - 0,00069 ) -j- - 0.00069 | - 0.00483;
k, 0,00069 | ~ - 0.00069 |/ ^ 0.00222;
*, O.U0069 | у 0.00069 | -J—- 0,00123;
kJ, 0,00483 130 = 0,63;
kJ, = 0,00222-110 = 0,242;
kJ, = 0.00123-130 = 0,16.
Согласно уравнениям (33)—(35):
Sj - sin Л1/1 sin 0,63 = 0,59;
S, = sin k3l3 - sin 0,16 = 0,156;
C. cos kJ3 = cos 0,242 0,97;
S2 sin kJ, 0,242;
G = lg *1/1 1g 0,63 - 0,73;
/» ; ‘g *Л = tg 0.242 - 0,25;
/» = ‘g kj3 = tg 0,16 = 0,16.
Из выражения (29):
Д1 mt .. 0.
Из уравнения (30):
( bS'-SS J1”0*' «и
Из уравнения (31):
По формуле (32):
0,00483-1,4 О.СОМ
0,00222-ТГТз’ ~ЧОйШ ' U>07>
R _ т’ *4» _______ в 1-3* If »е,
В»-$;-------7? 4М56“ОЙ6 — 16,75,
Л, A.Ct-- B.S2 - 1.4-0.97 — 0,07-0.242 1,34.
Расстояние до места наибольшего прогиба;
аге|‘ я.
Определяем наибольший прогиб для каждого участка из
уравнении:
1-й участок х, > е,
«I я. 1.4 м:
2-й участок xs <0
Я, -1.4 м:
3-й участок ха <0
б2 = Л3 - 1,34 см.
‘/.•max ««
Ю В. Л. Марутов ем
X цилиндра определяется
1285 кГ/см»;
|U„p«»™»e • “««•’b“ux
IW формулам:
' * ’T P 1.< М» ,
», -%™ ' г, -ПГ- <-
Мятеоиат деталей гидронилиндра, для которых производится
nJ(,«Т—сталь 35 (ГОСТ 1050 60) улучшенная, с пределом теку
чести о. = 5470 - 6400 к Г/см2.
Запас прочности
1-й участок
П1
2-й участок
II. :
3-й участок
— - - 4'И;
<Tt 12®
о, = 5470 7
о, — 745
Сталь 35 без термообработки имеет предел текучести от =
3200 кГ/см2.
Запасы прочности деталей, изготовленных из стали 35, без
термообработки (при раскатанных гильзах), имеют значения:
ГЛАВА V
ДЕТАЛИ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
МАТЕРИАЛЫ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Гильзы. Гильзы силовых гндроцилнндров в основном изготов-
ляются нз стальных труб, а также могут изготовляться из сталь
ных поковок, чугунного и стального литья. Иногда появляется
необходимость изготовлять гильзы из алюминиевых ставов и
латуни.
В отечественном машиностроении для изготовления пиьз
применяются горячекатаные бесшовные стальные трубы по ГОСТу
8752-61, а также холоднотянутые и холоднокатаные ио ГОСТу
8734-58. В соответствии с указанными стандартами доиускамые
отклонения по размерам труб (по наружному диаметру - от
номинального диаметра, а по толщине стенки - от номинальной
толщины) приведены в табл. 40.
Допускаемые отклонения по размерам груб
Размеры труб
По наружному диаметру:
при диаметре св. 10 . . .
* » до 30 .......
» • до 50 вкл. .
> » св. 50 .......
до 219 . . . .
» » св. 219 . .
По толщине стенки:
при толщине стенки до 5 вкл.
• » » до 15 вкл.
» » • св. 15
т 12.5%
-15%
± 12,5%
— 10%
±0.8%
Допускаемые отклонения по внутреннему диаметру труб не
превышают соответствующих отклонений по наружному диа-
метру, указанных в табл. 40. Согласно стандартам овальность
10* 147
ч
гое'“уЫ ™,|^“ допу’к.»,
' ,, “ Вел»....а .ГОГ» допуск. lie превышает еу»»ы
отк.|.,1«Ш1». Трубы »ютч«»г и» внутреннему
Хот- S .ю стенки, а ««• J- ЖЗ. "ЛК
греннему диаметрам и
ГиИ/ици
разностеиности. По требованию заказ-
чика трубы могут поставляться с
разностенностью и овальностью, нс
превышающей 0,8 допускаемых откло-
нений по диаметру и по толщине стен-
ки, холоднотянутые трубы могут постав-
ляться с кривизной не более 1 леи на
1 пог. .и. Холоднотянутые трубы могут
поставляться с высокой чистотой вну-
тренней поверхности согласно особым
техническим условиям, как, например.
ЧМТУ/УкрНИТИ 264-61.
Такие трубы могут быть применены
труб в ни на I лог. .«
без механической обработки по внутреннему диаметру для цилин-
дров с большим ходом (больше 20D); а также могут быть обрабо-
таны со снятием минимального припуска.
Интерес представляют трубы, применяемые в зарубежном
машиностроении для изготовления гильз гидроцилиндров.
Согласно техническим условиям гндроцилиндры должны изго-
товляться из холоднотянутых бесшовных труб нз малоуглеродис-
тых сталей, выплавленных в мартеновских или электрических
печах и удовлетворяющих следующему химическому составу:
не более, не более,
фосфора
серы . .
0,05
0.05
Трубы должны соответствовать следующим требованиям:
1) холоднотянутые:
Временное сопротивление при растяжении и кПммг .... .54
Предел текучести при остаточном удлинении 0.1?, и кГ им1 17
От*хительное удлинение четырехкратного образца и %................. 8
2) холоднотянутые и отожженные:
Времечное сопротивление при растяжении в кГ/мм*................... 44
предел текучести при остаточном удлинении 0.1% в кПмм1............. 10
Отнсвстелыюе удлинение четырехкратного образца в %.................|3
Трубы должны поставляться с односторонними допусками на
номинальный рапир отверстия Отклонения не должки ей ходить
за пределы, указанные в табл. 42 и 44.
Трубы поставляются с двухсторонними допусками на номи-
нальные наружные диаметры. Действительные диаметры труб не
должны иметь отклонения от номинальных бплыпе. чем на вели-
чину допуска, приведенного в табл. 43.
Полям» дОП)тк (
Наружные
Лна метры п м
0-38.1
38.1-50.8
50.8-63.5
0.152
0,203
0.228
0.254
<27.0-139,7
0.305
0.340
°Ю J
<39.7-152.4
<52.4 165 I
<65.1 —177,8
<77.8-190.5
<90.5 -эаэ.2
203.2 215,9
215.9 -228.6
228.6-241.3
0.381
0,406
0.431
0.55ч
Отклонения толщины
следующие пределы:
стенки труб не должны выходить
2> ±0.’|02 м« - £ с ^Щниой стенки до 2 мм:
3) "" JP>6 с «Ж......... стенки от 2 до5 им-
Л труб с толщиной стенки свыше 5 ли.
Р“’"«ТО1«осп. п пределах одной труби допу.
’РУЛ'. 11о «собому'зак," "™\ТТМ“'°'\ср'Д”еа «""»«
ГОМпоетыо п предках ±7 5% >'г бить "агогов-,1,||и с
I ’ приведен ряд значений чистоты поверхности.
Таблица 44
<х диаметров хонингованных труб
— Допуска «пиропЯ »
Вмугрси»» д.^метры • «« Класс А Класс В Класс С
0-38.1 38.1—50.8 50.8—63.5 63.8-76.2 76.2—88.9 88.9-101. '6 101.6-114,3 114,3-127,0 127.0-139.7 139.7-152.4 152,4—165.1 165.1—177.8 177.8-190.5 190.5—203.2 Of 0.063 0 0.127 0 ! 0.152 0.203 0,254 - 0,305 0,356 0,406 0.457 0.508 0,559 0.610 0.660 0.711 0.762 0.813 0,864
0 i 0.076 0 г 0,089 0 ; 0.178 o-i 0.228
0 ( 0.102 0 1-0.254
От o.l 14 0 • 0.305
0.5 I 8в
0.4 9п
0.3 I 96
0.2 । 10а
0,1 На
Оценка качества поверхности должна производиться с по-
мощью профилометра, причем замеры следует производить под
прямым углом к направлению обработки, т. е. вдоль продольной
Таблица 45 оси трубы. Замеры делаются во взаимно-
перпендикулярных направлениях. Из
полученных величин определяется
среднеарифметическое значение, которое
не должно превосходить номинальное
значение более чем на 25%.
Кривизна трубы определяется как
наибольшее наружное отклонение от
прямой линейки, прикладываемой в лю-
бом месте трубы, причем длина линейки
должна быть не менее чем на 50 мм
длиннее контролируемогоучастка трубы.
Кривизна допускается в следующих
пределах: 1 : 600; 1 : 1200; 1 : 2000; 1 : 3000.
Допускаемое отклонение по длине трубы .1,6 мм.
В отечественном машиностроении гильзы силовых гидроци-
линдров изготовляются из углеродистых сталей 20. 35 и 45.
В специальных случаях гильзы могут быть изготовлены из леги-
рованиыхсталей. Для цилиндров, работающих при температурах
°° С' сладует "Ронять стали 35 и 45 с улучше-
Применение стали 20 ограничено ее отногшо.ии™
«,»»»»»«»»»» клч.ч.вами, . ~ и™”»?"'"""
,лучшей».- Д.1» г».1»1. х х.шфш»
днища, штуцеры. t рам-рем и тому пижАш* , ' "м,*ки-
столь 3S с улучши.»™ о...,,. »релш.р«ш.1ь„..» „"»»^7',1
обработки. I.I0..3U, »е имеющие пр»в«,,е»шм дета”»
ляются ». стол» « сулучш™»™ д.„ Лч»счч»о, ...„ЛТХ
>юст» » лучшей обрабатимежх-т»
термической обработке Практик,.» ует.ноиеш. ,3,2^
„елесоовианой шрм.ибряб..,ко« л, ~
достн Но 4‘*1—-об.
После механической обработки гиль». уд„,
следующим техническим требованиям: н
]) внутренняя поверхность должна быть выполнена по по-
садке Л3. конусность, овальность н бочкообразност., допускается
не более половины поля допуска указанной посадки
2) отклонение от прямолинейности осн гильзы допуекается
не более 0,03 aui на длине 500 .м.и;
3) у гильз цилиндров с торцовым креплением головок биение
торцов допускается не более 0,05 лиц
4) биение поверхностен центрирования крышек относительно
внутренней поверхности гильзы допускается не более половины
поля допуска на диаметр центрирующей поверхности:
5) резьбы для крепления головок должны быть выполнены
по классу точности 2а, допускаемое биение среднего диаметра
резьбы относительно поверхности центрирования головки должно
быть не более половины поля допуска на диаметр центрирую-
щей поверхности:
6) у гильз, к которым приварены задние головки с проуши-
нами, а также траверсы или цапфы, допускаются:
а) смещение оси отверстия под палец в задней проушине
относительно внутреннего диаметра гильзы не более
0,03 лиц
б) иеперпендикулярность оси отверстия относительно внутрен-
него диаметра гильзы не более 0,01 .нм на длине 100 лиц
в) отклонение от соосности поверхности цапфы относительно
внутреннего диаметра гильзы не более 0,1 ,илц
г) иеперпендикулярность осн цапфы относительно внутрен-
него диаметра не более 0,1 .«.« на длине 100 л<лц
7) монтажные фаски, облегчающие заводку уплотняющих эле-
ментов поршня в гильзу, следует выполнять под углом 15—30®,
с чистотой конусной поверхности не ниже v 7. со скруглением
грани па пересечении этой поверхности с внутренней поверхностью
гильзы.
Чистота обработки внутренней поверхности гильзы должна
соответствовать Х/9, а для цилиндров, поршни которых уплот-
няются резиновыми кольцами \71°- Практически такая чистота
1В1
л^т.г.ек. х«пвгпмппе» »•’" Р°’™°» РК-
ха«и. ...... к гильзе Ладнер головки раскатывание
В случаи пр вар»»> ™™есшр|(1, „.Х1|0.,„г„,
"’“ псХматв воаможиоси. поводки гильзы для
ХхХ« отнести сварво» и»» не менее чем на 20 х..«
” b"'v^”> поверхности ПГЛИЫ от кор.
. Su- чч долговечвоет.1 ..ркменяются не
К™ ;«к”е покрытия, из которых наиболее рм-простраггеии
S. как хромвроввике. так и хромокнсиое аподиронавве.
Толщина слоя хрома должна быть от 36 до 42 .«к. После покрытия
внутренняя поверхность гильзы полируется.
’Наружная поверхность гильзы окрашивается маслостойкой
краской или кадмируется.
Штоки. Штоки могут быть сплошные и полые. Сплошные
штоки изготовляются из углеродистых сталей .марок 35 и 45,
а также из хромистой стали марки 40Х, что предпочтительно.
Полые штоки изготовляются сварными из труб по ГОСТам 8734-58
и 8752-58. Материал труб — сталь 35.
Термическая обработка штоков заключается в улучшении
после предварительной механической обработки до твердости
НВ 229—285 с последующей закалкой токами высокой частоты
до твердости HRC 45—55. В сварных штоках следует предусмо-
треть отверстие для выхода газов при сварке и термической обра-
ботке во избежание разрыва трубы.
После механической обработки штоки должны удовлетворять
следующим техническим требованиям:
1) рабочая поверхность штока должна быть выполнена по
посадке Л",- Поверхность шейки, на которую насаживается пор-
шень, выполняется по посадке С-. Конусность и овальность до-
пускаются в пределах поля допуска указанных посадок;
2) непрямолииейиость оси штока допускается не более 0,03 льи
яа длине 500 .н.н;
3) биение рабочей поверхности штока относительно поверх-
ности шейки, на которую насаживается поршень, допускается
не более 0,01 л.и;
4) неперпендикуляриость торца, на который опирается пор-
шень. к поверхности посадочной шейки допускается не более
0,01 : 100;
о) имеющиеся па штоке резьбы обычно выполняются в преде-
лах 2 и 3-го классов точности;
6) если в штоке предусмотрено отверстие для соединительного
пальца, то оно выполняется по посадке ЛНеперпендикуляриость
«29*™- к Ра^оче*'1 поверхности штока допускается
не оолее 0,02о .«.« на длине 100 л.и. Смещение осн отверстия
относительно продольной оси штока допускается не л.
0.1 *-“• W
Чистота поверхности штока выполняется не ниже VR По.
кость штока хромируется и полируется °-наверх-
Поршень. Изготовляется из антифрикционного чугена о™™
чугуна, а также из стали с покрытием бронзой, латунью каппам
После механической обработки поршень должен vлжтеп^п«2
следующим техническим требованиям: 1
1) рабочая поверхность поршня выполняется по посадке X
Отверстие, которым поршень насаживается на ш. к. выполняется
по посадке А3;
2) биение рабочей поверхности поршня относительно поса-
дочного отверстия и осн поршня не более 0.03 мм;
3) биение торцов поршня при проверке на оправке в центрах
не более 0,03 м.и;
4) овальность рабочей поверхности не более 0.03 мм.
Чистота рабочей поверхности поршня должна соответствовать
V8 или V7-
Головки гидроцилиндров. Головки изготовляются из стальных
поковок, стали марок 35 и 45; отливок m ста.нй 35.П1 И -Will
а также из чугуна марок СЧ 21-40. СЧ 28-4Я и СЧ 32-52.
Направляющей штока может быть сама головка гидроцилнкдра.
В этом случае она должна быть изготовлена из чугуна пли иметь
на рабочей поверхности наплавку из бронзы, латуни и капрона.
Направляющей штока также может служить втулка, запрес-
сованная или вставленная по посадке в головку.
Втулки изготовляются из антифрикционного чугуна, серого
чугуна, бронзы, латуни, капрона, а также биметаллические.
После механической обработки головки должны удовлетворять
следующим техническим требованиям:
1) направляющее отверстие под шток пли втулку штока вы-
полняется по посадке Ля;
2) биение направляющего отверстия под шток относительно
поверхности центрирования головки с гильзой не более 0,03;
3) поверхность центрирования головки с гильзой выполняется
по посадке Л3, если гильза входит в головку, или no С,, если го-
ловка входит в гильзу;
4) если в задней головке предусмотрено отверстие для соеди-
нительного пальца, то оно выполняется по посадке Д4. Неперпен-
дикулярность оси этого отверстия к поверхности центрирования
головки с гильзой не более 0,025 ми на длине 100 .«.и. Смещение
оси отверстия относительно продольной осн головки допускается
не более 0,1 мм.
Чистота поверхности направляющей штока выполняется не
ниже V6.
Манжеты резиновые уплотнительные. Для изготовления рези-
новых манжет применяют резины марок В-14; В-14-1; 3825;
.«ж 3465; 4ОН. «ЭТ: «' W »»' 'iS'290' "" “«“еука-
чнные резины, кроме УА-1. no Т5 116b по.
Сог таено ГОСТу 6969-54 резиновая смесь для манжет должна
задать следующими фнзико-механнческнмн свойствами:
а) твердость по ТМ-2 80—90; „
6) сопротивление разрыву не менее 80 кГ/сж-;
в) относительное удлинение не менее 100 о;
г) остаточное удлинение не более 10 о;
д) истирание не более 1000 см /квт-ч;
Физимо-механические свойства резины
Таблица 46
1 Предел прочности при разрыве
j в кПсл*. не менее................
Относительное удлинение при раз-
рыве в %, не менее...............
Остаточное удлинение после раз-
рыва в %, не более...............
I Температура хрупкости при замо-
раживании в °C. не выше ....
Твердость по ТМ-2 в условных еди-
ннцах. не менее .................
Коэффициент старения по относи-
тельному удлинению при темпера-
I туре 70° С в течение 144 ч. не менее
Изменение веса при испытании на
| набухание в течение 24 ч в %:
а) в объемной смеси 75%бензина
•Галошаз и 25% бензола при
температуре 20= 5’ С. не более
б) в топливе Т I (ГОСТ 10227-62)
при температуре 20= 5° С, не
в) в масле АМГ-10 (ГОСТ
6794-53) при температуре 70=
Изменение объема при испытании
на набухание в масле АМГ-10 в тече-
ние 24 ч при температуре 70+2° С в % I
Сдельная остаточная деформация 1
при испытании на старение в %: ,
а) в масле АМГ-10 в течение 70 ч |
при температуре 100° С. ие ,
•» в воздухе в течение 22 ч' при
„ ’’«'"ературе IW С. не бол« |
* £ восстанавливаемость I
•₽и испытании на моро--стойкость
’ %. не менее .
154 ~
Группы резины
100
300
15
45
25
з 4
100 90 120
160 150 140
8 10 8
-50 —45 -40
70-77 70—85 77-85
0.7 0.6 0.6
+35 - 15 + 35
: 15 -г 5 + 15
+ 8 -8 + 10
+и -8 + М
65 80 60
25 25 25
15 10 10
,) ко>ффш1и«нг старения
48 ч старения в термостате при температуре 70 - 2* С
ж) изменение веса в трансформз:..Р(|>>м ма<л< .г/х-т -
при температуре 70 С за 24 ч от 7 до —34 ЧЛ“' У8*‘э61
з) изменение веси в смеси 754 бензина «Галош»» ,тгт
443-5Ы и 25 / ГОСТ 8448-ЬЦ при температуре 20 J
Поверхность манжет должна быть гладкой, бе. wvcemwe
не иметь включений и пузырей.
На нерабочих поверхностях манжет допускаются угнетения
и возвышения, не превышающие по высоте 0.5 ми на 100 мм длины
по периметру, а также следы недопрессовки площадью не более
0,25 см2.
Разностенность манжет должна лежать в пределах допусков
на толщину.
Радиальные риски на рабочих поверхностях манжет не допу,
скаются.
Кольца резиновые круглого сечения. Кольца ио ГОСТу 98.XV6I
изготовляются из резины групп 1. 2, 3 и 4
По физико-механическим’ показателям резина, применяемая
для изготовления колец, должна соответствовать нормам, ука-
занным в табл. 46.
Практически для изготовления круглых колец применяются
те же марки резины, что и для изготовления манжет.
Готовые уплотнительные кольца должны удовлетворять сле-
дующим техническим требованиям:
1) поверхность колец должна быть гладкой, без заусенцев,
раковин, трещин, пузырей и посторонних включений.
2) облой по плоскости разъема прессформы должен быть
удален без повреждения поверхности кольца, при этом выступи
облоя не должны быть более 0.1 мм на сторону;
3) утолщение колец в плоскости, перпендикулярной разъему
прессформы. не должно быть более 0.15 мм сверх допусков на
сечение кольца;
4) отклонения от геометрической формы сечения кольца не
должны выходить за пределы допускаемых отклонений по диа-
метру сечения кольца, но должны быть не более 0,2 мм.
Уплотнения резино-тканевые шевронные. Шевронные уплотне-
ния по ГОСТу 9041-59 изготовляются из хлопчатобумажной ткани
«доместик» (ГОСТ 1104-41), прорезиненной с двух сторон графит-
ной резиновой смесью. Нажимные и опорные кольца могут изго-
товляться из других материалов (см. табл. 28).
Готовые уплотнения должны удовлетворять следующим тех-
ническим требованиям:
1) прочность связи между отдельными слоями ткани
уплотнения должна быть не менее 1 кГ на I см ширины об-
разца;
155
21 рабочая поверхность манжет должна быть гладкой, без
CK.kt.toK. заусенцев, трещин, пузырей;
31 на нерабочих поверхностях манжет допускаются: а) углуб-
юн и я и вашышення не более I мм по высоте; б) следы недопрес-
совки площадью не более 0.5 ел*; в) незначительные следы от
ч-брезкн вы прессовок в пределах установленных допусков на
41 разностейность манжет должна быть в пределах допускае-
мых отклонений по толщине.
Поршневые кольца. Кольца изготовляются из серого чугуна
марки СЧ 21-Ю. Механические свойства литых заготовок должны
соответствовать требованиям, указанным в табл. 47.
Таблица 47
Механические свинства заготовок поршневых колец
36 9 2.5 170-241 СЧ 21-40
.Микроструктура поршневых колец должна состоять из мелко-
пластинчатого перлита с равномерно распределенным мелким
или средним пластинчатым графитом.
Модх ль упругости материала колец должен находиться в пре-
делах 9000—11'000.
После механической обработки поршневые кольца должны
удовлетворять следующим техническим требованиям;
11 трещины, раковины, рыхлости, черновины, следы засорен-
ности ннородними включениями, отбелы, цвета побежалости,
заусенцы, радиальные риски на торцовых поверхностях и риски
на наружной поверхности не допускаются;
2' твердость готовых колец должна быть в пределах 92—102
по Роквеллу, шкала В;
3) поршневое кольцо должно обладать упругостью, определяе-
й си 1ием, необходимым для сведения кольца до зазора s
в замке; величина этого усилия указана в табл. 48;
4> статочная деформация при испытании колец диаметром
: -2 " ни на изгиб при напряжении 20 кГ/см* допускается не
более 12%;
допускаемые отклонения радиальной толщины кольца
д -жи t лежать в пределах, указанных в табл. 49;
- : а рал дельность торцовых плоскостей допускается в пре-
дезах допуска на высоту кольца;
TuOjuivj 4Л
Упруикг, поршне,
3.5—5,3
h<
400
5oo
no
100
125
1 •>•• -’.1.6
22-33
ЗОЛ—<5,7
7) радиальный зазор между кольцами
и стенкой калибра допускается не более,
чем на двух участках. Величина макси-
мального зазора не должна превышать
значений, указанных в табл. 50;
8) кольца не должны быть поко-
роблены, коробление колец не долж-
но превышать величин, указанных в
табл. 50;
9) величина зазора в замке должна
соответствовать значениям, указанным
в табл. 24;
10) чистота торцовых поверхностей поршневого кольца должна
быть не ниже V8, чистота рабочей поверхности — не ниже V6.
j 'KO
{ 0.06
50-1 III 0.035
130- 250 0.05
260—500 0,075
ГЛАВА I/
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИСПЫТАНИЕ
СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Гильза является ОДНОЙ из наиболее трудоемких деталей гидро-
цилиндра. от качества которой во многом зависит надежность
и долговечность всего гидронилиндра. Типовая технология обра-
ботки внутренней поверхности гильзы включает в себя следующие
операции': черновая расточка, чистовая расточка, доводка отвер-
стия. Доводка отверстия может производиться шлифованием,
хонингованием или раскаткой.
При изготовлении гильз гидроцилиндров путем расточки
внутренней поверхности с последующей ее шлифовкой качество
обработанной поверхности получается гораздо хуже, чем при
хонинговании или раскатке.
Часто обработка внутренних поверхностей гильз производится
на хонинговальных станках с помощью специальных хонинго-
вальных головок с вмонтированными на них абразивными брус-
ками или же специальными головками с укрепленными на них
наждачными шкурками. При обработке шкурками они последо-
вательно заменяются от крупнозернистой до мелкозернистой.
Как при шлифовании, так и при хонинговании шлифовальные
круги и абразивные бруски быстро забиваются стружкой (заса-
ливаются). При обработке стружка спрессовывается и, скапли-
ваясь. надирает на обрабатываемом зеркале цилиндра царапины
и задиры. Большим недостатком окончательной обработки поверх-
ностей гильз гидроцилиндров абразивными материалами является
то, что абразивные круги и бруски, а также и наждачная шкурка
сильно шаржируют поверхность абразивными зернами. Это ска-
зывается на износе резиновых манжет и колеи. Повышенный
износ уплотнений вызывается также мнкропрофилем, получаемым
при обработке абразивными материалами, который даже при вы-
соких классах чистоты (V9 или VI0) характеризуется острыми
гребешками в пределах допустимых мнкроперовнгютей.
Самым совершенным способом доводки внутренних поверх-
ихстей гильз гидроцилиндров является раскатка Раскатка осно-
вана на использовании пластических свойств металла и его спо-
собности под воздействием внешних сил получать остаточнтю
деформацию без разрушения При этом поверхностный слой уплат-
няется. повышается его твердость и н»неспетойкость Раскатка
позволяет получать поверхности правильной геометрической формы
и исправлять отклонения, полученные при предварительной
механической обработке, кроме того, все неровности от резца,
полученные при расточке. завалыювыааются до чистоты зеркаль-
ной поверхности. Чистота поверхности после раскатки X? 10. Таким
образом, для обработки внутренних поверхностей гильз гндроцц.
лнидров рекомендуется следующая технологи
чистовая расточка (тонкая расточка) с припуском на диаметр пог
расточку 0,03—0,06 .«.и и раскатка.
Рис. 113. Конструкция рзекэткп Киевского ПКТН
После расточки резцом поверхность очищается от стружки
и смазывается машинным или соляровым маслом.
Раскатка производится в один проход; при этом раскаточные
головки центрируются по оси отверстия принудительно.
Раскатки не требуют специального оборудования и могут
быть применены на токарных, сверлильных и расточных стайках.
Киевским проектио-конструкторско-технологическим инсти-
тутом разработана нормаль на «Вальцовки для окончательной
обработки отверстий®. Нормаль охватывает пять типоразмеров
вальцовок для отверстий от 25 до 250 д.ч.
На рис. 113 изображена вальцовка для чистовой обработки
отверстий диаметром от 32 до 140 мн.
Она состоит из следующих основных деталей: роликов /,
веретена 2, шпинделя корпуса 4, гайки специальной 5. обоймы
левой 6. обоймы правой 7, втулки 8. обоймыпод шинника Р.
сухарей 10 и //. Веретено представляет собой усеченный конус
с конусностью 1/20. Ролик /, имеющий в рабочей части конус-
ность 1/36 и расположенный с наклоном в Г 26'. составляет
159
Huvrv c конусом веретена цилиндрическую поверхность требуе-
шчч, диаметра Ролики устанавливаются в сухарях К) и // и
помети обойм 6 н 7 удерживаются от выпадения
При помощи специальной гайки 5 корпус •/ устанавливается
в определенное положение, обеспечивающее необходимый диаметр
раскатки'. Это положение фиксируется гайкой 13.
Между специальной гайкой 5 и гайкой /.? устанавливается
шайба //. усик которой входит в паз шпинделя 3. благодаря чему
не допускается проворот гайки .5 при затяжке се гайкой 13.
Наклон оси роликов по отношению к оси раскатки на I ' 26’
обеспечивает осевое перемещение раскатки по обрабатываемой
поверхности без принудительной подачи.
w 5 II
Рис 114. Конструкция раскатки Льяовского завода автопогрузчиков
В тех случаях, когда изготовление конических роликов пред-
ставляет определенную трудность, заводы, изготовляющие гильзы
гндроциляндров. могут воспользоваться опытом Львовского за-
вода автопогрузчиков, где спроектирована, изготовлена и вне-
дрена в производство трехшариковая головка для раскатки вну-
тренних цилиндрических поверхностей. 1
1141 с'’"01" к0РпУса ч. внутри которого
Вт тка гайкой 9 с в„утре|[„еЙ ВТуЛК0« 4.
ШХ1э и закаленные до твердости НРС ко гх п «
вращение от шпинделя станка к обойме с шариками. При дви-
жении тяги 5 влево оба кольца 2 сближаются и выталкивают
шарики, создавай необходимое давление Величина усилия регу-
лируется пневматическим клапаном. Раскатка производится при
следующих режимах:
I) скорость обкатки по nonqixiiociM гильзы цилиндра о -
604-70 м мин;
2) подача s 0,3-i-0.5 .нм об;
3) давление на один шарик 60-1004/'
Биметаллические поршни и втулки. Бимет-ллнческие поршни
। ндроцилиндров изготовляются путем наплавки латунью марки
Л>КМц 59-1-1 или бронзой КМиЗ-1.
Подготовка заготовки иод наплавку производится по чер-
тежу рис. 115. Места наплавки должны быть очищены от масла
и ржавчины путем травления.
Перед наплавкой заготовка подогревается в электропечи или
газовой горелкой до температуры 700 С. Наплавка произво-
дится газовой горелкой, заготовка в процессе наплавки поворачи-
вается.
В качестве флюса при наплавке применяется обезвоженная
мелкотолченая бура, присадка буры производится путем посы-
пания мест наплавки и окунанием электрода в буру. Латунь или
бронза применяется в виде прутков диаметром 6 — 10 м.ч или полос
in при ной 6—8 .ия и толщиной 6—10 зтл.
Качество наплавки проверяется внешним осмотром, на на-
плавленной поверхности не должно быть газовых раковин и
трещин.
Толщина наплавленного слоя 2—2,5 .и.и. Латунь ЛЖМи 59-1-1
обеспечивает качественную наплавку баз раковин н прочное
сцепление латуни с основным металлом заготовки поршня (сталь
Ст. 3 или сталь 35). При наплавке латунью кольцевые канавки
(рис. 115) можно не делать.
Бронза КМцЗ-1 лучше латуни работает на истирание, однако
технология ее наплавки несколько усложнена и требует высокой
квалификации газосварщика.
Внутренние поверхности биметаллических втулок изготов-
ляются методом центробежной заливки бронзой ОЦС 6-6-8. Заго-
товкой для изготовления биметаллических втулок служит сталь-
ной стакане глухим или приваренным дном (рис. 116). Внутрен-
няя поверхность гильзы обрабатывается до чистоты \77. Стальной
стакан должен быть очищен от ржавчины и обезжирен. После
травления, нейтрализации и промывки в горячей воде стакан
погружается в 3%-ный раствор буры для предотвращения появ-
ления ржавчины. Заготовку необходимо просушить в печи в тече-
ние 10—15 мин при температуре 180—200 . после чего внутреннюю
поверхность стакана обмазывают слоем концентрированного хо-
лодного раствора буры (150 Г буры в 200 Г воды).
I в. А .Марутоа 667
161
. /о on <<>i) н.чи стружки очищается-
....... “ ..........Л «я» • эагру-
мае.», “Д"”е „рялкн врок» ...................ается сухим толче-
жается в стакан, пос- г 05оо от песа бронзы.
о л-7— ig«r.
j _ внутренний диаметр стального стакана;
L _ внутренний диаметр бронзового слоя.
/ — длина залитой части стакана;?
Толщина слоя бронзы после
заливки 4-8 .н.н, толщина слоя
бронзы в обработанной втул-
Рнс. 115- Заготовка поршня под на-
плавку бронзой
ке 2—3 мм.
Рис 116. Заготовка втулки под
заливку бронзой
Стальные стаканы, заполненные бронзой, закрываются крыш-
ками путем завальцовкн или приварки.
Крышки проходят ту же предварительную подготовку, что и
стакан.
Нагрев втулок осуществляется двумя ступенями. Первичный
нагрев втулок производится до температуры 700’ С; вторичный
нагрев выполняется с максимальной быстротой до температуры
1050—1100’С. После достижения этой температуры стакан быстро
извлекают из печи и устанавливают в центробежную машину
отверстием вверх.
Число оборотов центробежной машины от 700 до 1000 в ми-
нуту. в зависимости от заливаемого диаметра.
Втулка вращается в центробежной машине 2—3 мчи, после
?его при температуре 500—600’С последняя снимается с машины
и опускается в ящик с песком для дальнейшего охлаждения.
Тонкостенные втулки с толщиной основного металла до 15—
20 льч можно нагревать непосредственно при вращении в ни-
троне центробежной машины с помощью специального индук-
тора т. в. ч.
Проверка качества аалнвкн биметаллических втулок
производится после отрезки крышек и дна внешним осмотром
При механической обработке бронзового слоя берется стртж!
ка для химического анализа.
Для контроля прочности приварки бронзы в каждой партии
изготовляется одна удлиненная втулка, нз которой отрезается
проба для металлографического анализа.
Детали из капрона. Про
капрона осуществляется методом литья под давлением.
Рис 117 Конструкции Деталей с капроновом
покрытием
Из капрона могут быть изготовлены такие детали, как скребок
грязесъемной манжеты, направляющая втулка штока и трущаяся
поверхность поршня (рис. 117).
Сырьем для изготовления капроновых деталей является поли-
капролактам в виде крошки по ВТУ УХП 69-58 пли капроно-
вые отходы. Капроновые отходы необходимо обезжирить Обезжи-
ривание производится в5%-пом содовом растворес добавкой дихлор-
этана (0,1 кг на 1 кг. сырья). Обезжиренную массу необходимо
прокипятить в чистой воде в течение 15—20 мин с последующей
промывкой холодной водой. Для удаления избытка воды отмытое
сырье центрифугируют. Содержание влаги после центрифугирова-
ния должно быть не более 10—12%.
При отсутствии центрифуги сырье обжимают. Для снижения
влажности сырья отходы капрона подвергаются сушке в вакуум*
сушильном шкафу при температуре 75 —85' в течение 4—5 ч.
Влажность после сушки не более 3%.
Использование в качестве сырья первичной капроновой крошки
исключает операцию обезжиривания и связанные с ней последую-
щие операции.
и 163
К-™,,, кмвье) загружают в предаарнтелыю разогретый до
'„J ISO . ............ДР мим. .Um ..................йуха
,..й камеры . ней создается вакуум. При досгяжя...
пжнжитуоы 241.-270'С производят заливку лрессфярм. иредаа-
... ... I.,,.,' ‘...кчре.ых до 100 С. ЗЯ.1НВЯЯ яржтфори раслаолея.
кия КЯЯР.ЯК.М производятся с выдсржкои а яеи ляд давлением
в течение 10—15 <w.
1 :я обеспечения качественного литья необходимо из пресс-
форм’ удалить воздух, что достигается при помощи сверлений
специальных отверстий.
Рис II& Конструкция прессформы для заливки поршня капроном
На рнс. 118 изображена прессформа для заливки капроном
трущейся поверхности поршня гидроцилиндра.
Для предотвращения сдвига капроновой наплавки на поршне-
заготовке / сделана резьба. Толщина наплавленного слоя при-
мерно равна 2.5—3 леи.
После выбивки из прессформ капроновые детали подвергают
нормализации путем кипячения в воде. Длительность кипячения
устанавливается из расчета 20 мин на I мм толщины детали.
Из воды детали вынимают после полного ее охлаждения.
Детали из капрона хорошо поддаются механической обра-
ботке.
Уплотнения. Манжеты и круглые кольца изготавляются из
оезановых смесей различных марок (см. гл. V) путем вулканиза-
ции в прессформах. 1 3
Качество и долговечность резиновых уплотнений зависит от
ЧМ реаммоеой смеси, конструкции и качества прессформ и
равильности выдержки режимов вулканизации.
Л ?'о г >!мав " 6 И10бРажс|1и прессформы для манжеты
Прессформа состоит из матриц .? и 2 и пуансона I: для манжет
матрица составная Детали прессформ илотоаляются из стали У8
или сталей 35 и 45. ш нм (ЯЫЛуЫЫКГО промэвожтва — с за*
кал кой д<> Н RC 35-40.
Рабочие поверхности детален прессформ полируют до чистоты
\710, хромируют и после хромировки снова полируют.
Температура и время вулканизации зависит от марки резино-
Рис. 119 Конструкции прессформ
вой смеси. Для резиновой смеси 3825 температура равна примерно
143 ± 2° С, а время 30 мин.
При контрольной проверке партия манжет подвергается на-
ружному осмотру и от нее отбираются образцы для проверки раз-
меров в количестве 10 шт. от партии до 500 шт. и 2% от партии
свыше 500 шт.
Для определения физико-механических свойств резиновой
смеси, из которой были изготовлены манжеты, производятся сле-
дующие испытания на стандартных образцах:
а) твердость определяется по ГОСТу 263-53;
б) сопротивление разрыву, относительное и остаточное удли-
нение определяется по ГОСТу 270-64;
1) испытание на сопротивление старению — по ГОСТу 271-53.
Хранение уплотнений из маслостойкой резины должно произ-
»<>диться при температуре от 0 до 20'С. Манжеты должны быть
защищены от действия прямых солнечных лучей.
Испытание силовых гидроинлиидров. Для определения со»г-
ветствня готовых гидроинлиидров техническим требованиям они
должны быть после сборки осмотрены и испытаны
Технические требования;
I. Гидроцилиндр должен соответствовать чертежам н техни-
ческим условиям.
2. Гндроцнлнндр должен обеспечивать цикл работы в соот-
ветствии с установленной для него схемой.
3. Гндроцнлнндр должен обеспечивать нормальную работу
при наибольшем н наименьшем давлениях, указанных в техни-
ческой характеристике.
4. Перетекание масла из полости в полость при применении
мягких уплотнений, течь масла через уплотнения штока, а также
во всех остальных неподвижных соединениях не допускается.
5. Величина утечки по зазорам поршневых колеи должна
соответствовать величине, указанной в технической характери-
стике.
2. Гндроцнлнндр должен обеспечивать плавный без вибраций
ход штока на всей длине рабочего хода при прямом и обратном
ходе. Заклинивание поршня не допускается.
(>. При наличии демпферных устройств гндроцнлнндр должен
обеспечивать плавное торможение и разгон штока. Время разгона
и торможения должно соответствовать технической характери-
стике.
8. Необработанные поверхности гидроцилнндра должны быть
окрашены.
Соответствие гидроцилнндра пунктам 1 н 8 технических тре-
бований проверяется путем внешнего осмотра; соответствие осталь-
ным пунктам — путем испытания на стенде.
Принципиальная схема стенда для испытания гидроинлиидров
изображена на рис. 120. Стенд состоит из бака /. регулируемого
насоса 2 (или нерегулируемого насоса и дросселя), предохрани-
тельного клапана 3. реверсивного золотника 4. мензурок 5. зо-
лотников замера утечек 6’. манометров 7. испытуемого гидро-
цилиндра 8. регулируемых дросселей 9. подпиточного бака 10.
обратных клапанов 11. нагрузочного гидроцилнндра 12, передвиж-
ных упоров 13, соединительной муфты штоков 14 н термо-
метра 15.
Проверка пункта 3 технических требований производится
путем движения штока на наименьшем давлении и наибольшем
расходе, а также на наибольшем давлении, которое устанавли-
вается при помощи нагрузочного гидроцилнндра.
Проверка пунктов 4 и 5 технических требований производится
в нескольких (обычно трех) положениях поршня.
Выбираются два крайних положения и одно посредине. Тем-
пература масла должна быть 50° С. замеры утечек производятся
мензуркой.
167
Проверка пункта б технических условий производится пере-
ш-и-ением штока из «много крайнего положения в другое при
огсчпувнн противодавления в сливной полости. Равномерность
движения определяется по карандашной записи на барабане.
I (сны гавне гидроцнлиндра на долговечность производится вклю-
чением вошратно-поступательного движения штока. Длина хода
примерно 0.5 ч; количество двойных ходов в минуту около 30;
рабочее давление устанавливается нагрузочным гндроцилпндром;
температура масла 50" С.
ЛИТЕРАТУРА
5а “ аж? ""*
ем £л™“ ““” р“- н- с А’ч““" * '• »- М-™. is».
.......’НМ..К»,
М. «2,“«
25'’ ст Б " Р Ге ₽ И‘ Л’ ₽аС’1СТ r"?3b6oau* соеднцеинй М . Оборомгиз. 1959.
йХ"йет=......................................................
к.,,.: ‘кг.м'еСр Б -
8. Бояр ши ков С. В. Расчет цилиндрических сосудов «Вестник
машиностроения». 1957. № 7, стр. 13—14.
9. Б р о и Л. С. и Тартаковский Ж- Э. Гидравлический привод
агрегатных станков и автоматических линий. М, Машптз? 1962 396 стр
(ИоД..' Гж" У е". С °'""" "F— М
И. Гнпроуглемаш. Параметрический ряд и ряд типоразмеров гидроцилинд-
ров для привод., горных машин. М., 1961. 28 стр.
12. Гнпроуглемаш. Расчет домкратов и стоек. РМ П-54. 44 стр.
ш-о '\Гипроуглема'11 Рекомендации по расчету стоек (1-я редакция). М.
1908, 30 стр.
I I. Г у р б а н В. 10., Ткач В. Д. и Урусов КВ Подвижные
^Н"-А1ИЯ трубопроводов гидравлических систем Москва-Киев, Машгиз.
I960. _т2 стр.
15. Ермаков В. В. Гидравлический привод металлорежущих станков.
М., Машгиз. 1963. 323 стф.
16. 3 а й ч е н ко И. 3. Гидравлическое оборудование современных метал-
лорежущих станков. М.. Магшиз, 19-15. 220 сгр.
|7- Коваль П. В. Гидропривод горных машин. М . «Недра». 1964.
204 стр.
18. Кожевников С. Н. Аппаратура и механизмы гидро-, пневмо-
и электроавтоматики металлургических машин .Москва—Киев. Машпи. 1961.
550 стр.
19. Кузнецов Л. В.. Я и г и н М. И.. Разработка конструкций и ис-
следование мелкопрофпльных шевронных уплотнений. Труды ВНИИПТМАШ.
Выв. 8 (40), 1963. стр. 51-60.
20. Михеев В. А. Новые конструкции уплотнений для высоких гидрав-
лических давлений. М—Л.. Машгиз. 1951. 120 стр.
21. Марутов В. А. Упрощенный расчет режимов разгона в торможе-
ния и силовых цилиндрах. «Машиностроение». № I. Киев. 1965. стр. 20—24.
ICSI
•J «.HI on В А. Павловский С л Автоматическое уишщ.
•еикЛХйером погрузочных машин .Автоматизации и мехвннмцих., 19вз.
4 |' ч ' 11 " 11 В Ремонт гидравлическое обору*..исц м.адЯ
l‘c*§fMC STii'o'b Л и Па1АИ Г 'гидроприводы станков. Ленинград. ЛДНТ11.
1S5S2556ChP-t иен ко С. С Гидравлическое оборудование металлорежущих
станков ^ча,Дл“"1’ ч1^11п1Д"оРпр11иоды и гидроавтомат вка станков. Мосипл-
КИГ27.МХШор3н L^B. Н6 Гидропривод забойного оборудования М. Госгортех-
"tP28 *IB/анова Е А. Выбор способа торможения гидроприводов. Труды
третьего совещания по основным проблемам теории машин и механизмов. М,
aU293’HydrauHc Handbook. Trade and Technical Press LTD. Publishers of
Hydraulic Power Transmission. &O p.
’ 30. ВНИИНМА111. Сосуды и аппараты PTM 12 Ь2 Издательство стандар-
тов. .Москва. 1962. 72 стр.
0ГЛЛВЛН1Н1
Предисловие j
Глава I. Общие вопросы устройства и работы т ндрсчтилмидри* 5
§ I. Классификация гидроцнлнндроа . 5
§ 2. Усилие, создаваемое гндроштлнмдром 16
§ 3. К. п. д. силовых гидроинлипдров..........
§ 4. Выбор главного, основных и рекомеидтемых параметров гмро-
штлиидра ...................................................... |9
Глава II. Конструирование основных элементов пароиилитароа
§ I. Соединение головок с гильзой
§ 2. Поршень со штоком.......... .
$ 3. Направляющая штока.............. ......................
§ 4. Демс.ферные устройства и способы гидравлическою торможения
поршня........................................................
§ 5. Грязесъемннкн.....................................
§ б. Устройства для удаления воздуха из гнд|км1м.-п<идра . .
§ 7. Устройство для подвода рабочей жидкости к птдроцшшндру
§ 8. Типы установки и крепления гцдрсшнлиндроа к машине .
Глава III. Гндроцнлннлры телескопические. Гнароцплишры поворотных
механизмов ..................................................
§ I. Гидроцилиндры телескопические - ..............
§ 2. Гидроцилиндры поворотных механизмов ...
Глава IV. Расчет силовых гидроцилиндров..................
Глава V. Детали гидроцнлиндров. Материалы и основные технические
з sb s sssea sos s
условия на изготовление.................................... 14»
Глава VI. Изготовление и испытание силовых гидроцилиидроя ... 158
Литература ........................................................ .169
ГНДРОНИЛННДРЫ
ред.к»оры Килли*»— If- М-Сааарина .1. II.
Технический редактор В Л- ЭхмгичО
Корректор Л AI. УГачми
llcpfiuvr художник» М. Л- Ннтиаарьлн
сдхно ирммовдст»» •** *' г
подписано » "сити 31 V 19И г Т и'«1
Ти|мж 10ОТО ж< Чем л W.7S. Бум. л- 5.3Я
Бума» типографсхлч .4 2
Уч.-над. л. 1U Темпляп IUM г. № »М
формат та 90 16 Ценя &• хоп. Л.1К V -ИТ
Изднтельстно .МАШИНОСТРОЕНИЕ.,
Моско.1. Б-(Ю. 1-в БасмаипыП Пер., 3
Леяннтралская типография .•* 6
Глахиилш рафпрочя Комитета
ио печат» при Совете Министров СССР
Лтвииград. ул- Моисеенко. 10
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«.МАШИНОСТРОЕНИЕ*