8.3. Уплотнения подвижных и неподвижных соединений

Уплотнения подвижных элементов - плунжеров, поршней, штоков и т. д. должны отвечать следующим требованиям:

1. обеспечивать герметичность.

2. работать достаточно длительный период.

3. не вызывать сильного износа трущихся поверхностей.

4. иметь малый коэффициент трения.

5. быть инертными по отношению к материалам сопряженных частей в изготовлении и монтаже.

6. Быть простыми в изготовлении и монтаже.

Уплотнения подвижных элементов разделяются на три группы:

1) набивочные;

2) манжетные;

3) поршневые.

В набивочных уплотнения в качестве уплотняющего материала используется х/б шнур, пропитанный маслом.

Недостатком таких уплотнений является необходимость их частой подтяжки и высокий коэффициент трения (до 0,2).

Наиболее широко применяются манжетные уплотнения, они могут быть однорядные и многорядные шевронного типа. В качестве материала используется хлоровинил, резина, прорезиненная х/б ткань.

Рис. 39. Виды монтажных уплотнений:

1 — цилиндр; 2 — плунжер; 3 — направляющая втулка;

4 — набивка; 5 — нажимная втулка; 6 — нажимное кольцо;

7 — грязесъемное кольцо; 8 — мягкая и 9 — твердая резина;

 — ширина и h — высота кольца; D — диаметр плунжера

Манжетные уплотнения имеют достаточно высокую стойкость и низкий коэффициент трения ( = 0,05).

Сила трения в уплотнении определяется по формуле:

, (97)

где d, b - диаметр и высота уплотнения;

р - давление жидкости.

Для уплотнения поршней используются также металлические поршневые, резиновые или нейлоновые кольца.

Уплотнение неподвижных соединений создается обычно за счет упруго-пластического сжатия кольцевого элемента, который может быть выполнен из красной меди, алюминия, фибры, капрона или резины.

Рис. 40. Уплотнения неподвижных соединений

8.4. Станины

Станины гидравлических прессов классифицируются в первую очередь по направлению перемещения инструмента. По этому признаку их различают на вертикальные, горизонтальные и комбинированные (то есть, когда инструмент перемещается наклонно). В свою очередь, эти типы станин подразделяются на одностоечные, двухстоечные открытого и, закрытого типа и колонные.

Конструкция и расчет станин одностоечных, двухстоечных открытого и закрытого типа аналогичны с подобными станинами для механических прессов.

Станины колонного типа различаются на двухколонные, трех-, четырех- и многоколонные. Колонны связывают нижнюю и верхнюю поперечины пресса, а также служат направляющими для подвижной поперечины, поэтому поверхность колонны, на которой происходит перемещение, подвергают шлифовке.

Соединение колонн с верхней и нижней поперечиной должно обеспечивать отсутствие смещения сопрягаемых деталей. Наибольшее применение нашло крепление колонн к каждой поперечине с помощью гаек. Такое крепление не гарантирует смещение колонн, но отличается простотой изготовления и монтажа. Кроме того, недостатком является концентрация напряжений в резьбовой части колонны в месте выхода из верхней и нижней поперечины. Крепление колонн с помощью конического бурта и гаек исключает отмеченные недостатки, но требует высокой точности расположения буртов и отверстий, иначе равномерная затяжка колонн с поперечиной будет невозможна. Для затяжки гаек концы колонн после предварительной выборки зазоров нагревают, после чего гайки поворачивают на определенный угол, который рассчитывается, исходя из допустимых напряжений после горячей затяжки.

Колонны изготавливают кованными из стали 35 или 45. Вдоль оси колонн диаметром свыше 400 мм просверливают сквозные отверстия, которые используют в качестве трубопроводов для подвода рабочей жидкости.

Рис. 41. Соединения колонн с поперечиной

Станина четырехколонного пресса представляет собой замкнутую статистически неопределенную пространственную раму со многими неизвестными, нагруженную в общем случае несимметрично приложенными силами и моментами. Решение такой задачи представляет значительные трудности не только из-за большого числа статистически неопределимых силовых факторов, но и из-за сложной конструкции элементов рамы, зависимости нагружения станины от величины и неравномерности зазоров в направляющих плунжеров и подвижной поперечины, неравномерности затяжки колонн и других факторов.

Поэтому обычно методика расчета станин сводится к следующим допущениям:

1. Пространственная рама заменяется плоской.

2. Колонны предполагаются жестко заделанными в верхней и нижней поперечинах.

3. Усилие от цилиндров с опорным фланцем передается на верхнюю поперечину в виде пары сил, приложенных в центрах тяжести опорных полуфланцев. Если опора цилиндра на дно, то усилие принимается сосредоточенным.

4. Усилие от плунжеров на подвижную поперечину принимается в виде сосредоточенных сил.

5. Усилие на нижнюю поперечину передается в виде нагрузки, равномерно распределенной на длине равной 2/3 длины пролета между колоннами.

6. Давление от подвижной поперечины на колонны распределяется по закону треугольника, который заменен сосредоточенной силой, приложенной в центре тяжести треугольника.

По приведенной на рис. 42 расчетной схеме строятся суммарные эпюры для изгибающих моментов, нормальных и перерезывающих сил, действующих на раму. Максимальные значения силовых факторов, полученные из этих эпюр используются при расчете напряжений.

Рис. 42. Схема станины колонного типа:

ZН - расстояние от верхней плоскости нижнего основания до нижнего торца направляющей втулки подвижной поперечины;

Н - расстояние между нижней плоскостью верхней неподвижной поперечины и верхней плоскостью нижней поперечины;

а - общая длина направляющих втулок подвижной поперечины;

(у + r)H — расстояние от середины направляющей втулки подвижной поперечины до середины направляющей грундбуксы плунжера

В общем случае напряжения в колоннах рассчитываются:

, (98)

где d - диаметр колонны;

F - площадь колонны.