Ущільнення гідродвигунів та їх різновиди

У сучасних силових гідроциліндрах застосовують такі способи ущільнення поршня, штока або плунжера:

1. Ущільнення за рахунок посадки з найменшим зазором поршня або плунжера в циліндр. Таке ущільнення буває в гідроциліндрах малого діаметра (до 50 мм) і невеликої довжини ходу поршня або плунжера (до 150 мм).

2. У щільнення за допомогою гумових і шкіряних манжет. Широке розповсюдження в сучасних гідроциліндрах мають U-подібні (рис. 21, а), шевронні (рис. 21, б) і чашовидні (рис. 21, в) манжети. Кінці цих манжет тиском рідини р притискуються до внутрішньої стінки циліндра, завдяки чому й забезпечується надійне ущільнення поршня в гідроциліндрі.

3. U-подібні і шевронні манжети також використовують для ущільнення штока або плунжера в гідроциліндрі.

4. Ущільнення за допомогою гумових кілець круглого (рис. 21, г) або прямокутного (рис. 21, д) перерізу.

5. У

   Рис. 21

   щільнення за допомогою розрізних пружинистих металевих кілець прямокутного перерізу.

У силових гідроциліндрах сучасних конструкцій для ущільнення в основному використовують манжети і кільця, виготовлені з маслостійкої гуми. При такому ущільненні витікання рідини настільки мале, що ним звичайно нехтують. При ущільненні поршня в циліндрі розрізними металевими кільцями беруть _об = 0,970,99.

Застосування силових гідроциліндрів у таких випадках, коли робочому органові якоїсь машини треба надати поступального руху, значно спрощує конструкцію і виготовлення цієї машини порівняно із застосуванням для цієї мети інших механізмів. Силові гідроциліндри широко використовують для надання зворотно-поступального руху столам шліфувальних верстатів, силовим головкам агрегатних верстатів і т. ін. Силові гідроциліндри ще застосовують в протяжних, стругальних, довбальних, гідрокопіювальних та інших металорізних верстатах, шляхобудівельних і вантажно-розвантажувальних машинах, гідропресах, літаках та багатьох інших машинах.

Вимоги до гідроцилідрів, їх розрахунок та вибір

Як гідродвигуни поступального руху широко розповсюджені силові гідроциліндри. У сучасних машинах з гідроприводом використовують в основному поршневі гідроциліндри з одностороннім (рис. 22, а) і двостороннім (рис. 22, б) штоками. Зрідка, головним чином у гідропресах та гідродомкратах, використовують плунжерні гідроциліндри (рис. 22, б).

П оршневі гідроциліндри бувають односторонньої (простої) і двосторонньої (подвійної) дії. У силових гідроциліндрах односторонньої дії рідина надходить тільки з одного боку поршня, наприклад, у порожнину А (рис. 22, а); у силових гідроциліндрах двосторонньої дії рідина тече спочатку з одного боку поршня, наприклад, у порожнину А (рис. 22, а), а потім з другого боку (у порожнину В), а з порожнини А зливається в бак У сучасних металорізних верстатах, шляхобудівельних та багатьох інших машинах застосовуються переважно гідроциліндри двосторонньої дії.

П

Рис. 22.

овна сила F тиску рідини, що діє на торець поршня або плунжера з боку робочої порожнини гідроциліндра, дорівнює

F = pS

де р - тиск рідини в робочій порожнині гідроциліндра;

S - площа поршня, на яку діє тиск рідини. Це площа для безштокової порожнини силового гідроциліндра, наприклад, для порожнини А (рис. 22, а), а також для плунжерного гідроциліндра (рис. 22, б) становить

дe D - діаметр поршня або плунжера. У поршневих гідроциліндрах за розрахунковий діаметр D береться внутрішній діаметр циліндра (рис. 22, а).

Для штокової порожнини силового гідроциліндра, наприклад, порожнини В (рис. 22, б), площа S дорівнює

де D - діаметр циліндра;

d - діаметр штока.

Зусилля F_шт, що діє на штоці або плунжері гідроциліндра, буде трохи меншим сили F тиску рідини на торець поршня або плунжера, бо частина сили F затрачується на подолання тертя в рухомих з'єднаннях деталей гідроциліндра, наприклад, на тертя поршня об внутрішні стінки циліндра або циліндричної поверхні штока чи плунжера об ущільнення сальника. З урахуванням цих втрат на тертя в гідроциліндрі зусилля на штоці становитиме

F_шт = Fη_м = pSη_м,

де _М - механічний коефіцієнт корисної дії силового гідроциліндра, _м=0,85- 0,97.

У тому випадку, коли з протилежного боку робочої порожнини гідроциліндра діють додаткові сили, наприклад, сила стиснення пружини, сила протитиску рідини, вага поршня або плунжера і т. ін., зусилля на штоці відповідно до цих .додаткових сил зменшується. Таким чином, з урахуванням дії додаткових сил, зусилля, що діє на штоці, дорівнює

F_шт = pSη_м – ΣF_д,

де F_Д - сума додаткових сил опору, що діють на поршень або плунжер у бік, протилежний дії тиску рідини в робочій порожнині силового гідроциліндра.

Ш видкість руху поршня з штоком або плунжера в силовому гідроциліндрі легко визначити, виходячи з нерозривності потоку рідини в циліндрі. Оскільки швидкість руху рідини в живому перерізі І - І (рис. 22), що безпосередньо примикає: до торця, поршня або плунжера гідроциліндра, дорівнює швидкості v руху поршня або плунжера, то будемо мати:

де Q - витрата рідини, що надходить у робочу порожнину гідроциліндра;

_об - об'ємний коефіцієнт корисної дії, який враховує витікання рідини через нещільності в силовому гідроциліндрі.

Величина об'ємного коефіцієнта корисної дії _об залежить від якості обробки внутрішньої поверхні циліндра, поршня, штока або плунжера і виду ущільнення в гідроциліндрі.