374

мощность гидроцилиндра полезная (Вт)

N = R·υ,

где R – усилие на штоке, Н; υ – скорость поршня, м/с; расход гидроцилиндра теоретический (м3/с)

Q = F·υ,

где F – площадь поршня, м2.

Площадь поршня в поршневой полости 1 и в штоковой полости 2 соответственно

Усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании, соответственно

где kтр = 0,9…0,98 – коэффициент, учитывающий потери на трение. Скорости перемещения поршня

Рис. 6. Основные и расчетные параметры гидроцилиндра

Расчеты на прочность. Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек.

11

В зависимости от соотношения наружного Dн и внутреннего D диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых Dн/D > 1,2, а тонкостенными – цилиндры, у которых Dн/D ≤ 1,2.

Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле

где Pу – условное давление, равное (1,2…1,3)P; [σ] – допускаемое напряжение на растяжение, Па (для чугуна 2,5 107, для высокопрочного чугуна 4 107, для стального литья (8…10) 107, для легированной стали (15…18) 107, для бронзы 4,2 107); μ – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), равный для чугуна 0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов 0,26–0,33; для латуни 0,35.

Толщину стенки тонкостенного цилиндраопределяют по формуле

К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для D = 30…180 мм припуск принимают равным 0,5–1 мм.

Толщину крышки цилиндра определяют по формуле

где dк – диаметр крышки.

Диаметр штока, работающего на растяжение и сжатие, соответственно

12

где [σр] и [σс] – допускаемые напряжения на растяжение и сжатие штока.

Штоки, длина которых больше 10 диаметров («длинные» штоки), работающие на сжатие, рассчитывают на продольный изгиб по формуле Эйлера

Rf кр,

где σкр – критическое напряжение при продольном изгибе; f – площадь поперечного сечения штока.

Диаметр болтов для крепления крышек цилиндров

где n – число болтов.

5. Причины выхода из строя, требования к монтажу и отладке

Гидроцилиндры – это агрегаты, которые в процессе эксплуатации, на практике, дают довольно большую часть отказов в работе гидравлических систем. В основном их отказы происходят из-за неправильной эксплуатации или пренебрежительного отношения к обслуживанию.

Внешние повреждения и их последствия очевидны и могут быть обнаружены при ежедневных осмотрах машины (вмятины на корпусе, царапины, забоины на штоке и т.д.). А вот внутренние утечки и нормальный износ требуют более тщательного внимания.

Основные причины возникающих неисправностей в гидроцилиндрах следующие:

1)нарушение периодичности технического обслуживания гидросистем;

2)использование низкосортных гидравлических масел (зачастую смесей различных масел);

13

3)наличие механических примесей в маслах, вследствие чего происходит засорение фильтров и жиклеров, зависание золотников

иклапанов, нарушение целостности уплотнительных элементов (манжет, колец, грязесъемников) гидроцилиндров и в итоге нарушение нормальной работы гидросистемы эксплуатируемой машины;

4)нарушение параметров установки в узлах и агрегатах, когда в конструкции возникает эффект изгиба штока гидроцилиндра;

5)нарушение правил эксплуатации (превышение грузоподъемности, механические повреждения и т.п.).

Последствия неисправностей гидроцилиндра:

1)нарушение герметичности, за счет интенсивного износа уплотнений;

2)механические повреждения штоков, гильз, поршней – задиры, сколы, излом, изгиб;

3)износ посадочных мест подшипников, втулок в проушинах.

4)нарушение целостности опорно-уплотнительных элементов. Работоспособность гидроцилиндра обычно снижается постепен-

но во времени, а износ может быть больше 20 %, когда это осознает работник, замечая замедление и увеличение временных циклов.

Основным способом оценки технического состояния гидросистемы является ее тестирование, что в настоящее время из-за плохой оснащенности данным видом оборудования неприемлемо.

Поэтому при определении внутренней утечки через уплотнительные элементы поршня гидроцилиндра уместно воспользоваться следующими рекомендациями: выдвинуть шток на максимальную длину рабочего хода, ждать при работающей гидросистеме в течение 3 минут, если шток сдвинется более чем на 15 мм, значит, имеется внутренняя утечка через уплотнительные элементы поршня.

Эксплуатация гидроцилиндра должна производиться в соответствии с «Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации» изделия.

Монтаж, демонтаж и эксплуатация гидроцилиндра должны производиться персоналом, ознакомленным с «Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации» на изделие.

14

Общие требования при проведении монтажа и установке гидроцилиндров следующие:

1. Разборку, сборку гидроцилиндров и замену опорно-направ- ляющих и уплотнительных элементов производить согласно «Инструкции по обслуживанию и ремонту цилиндров гидравлических». При монтаже и эксплуатации гидроцилиндров должны соблюдаться правила безопасной работы, приведенные в ГОСТ 16028–70, ГОСТ 12.2.086–83, а также в инструкции по эксплуатации машины.

2.Перед установкой гидроцилиндра на машину необходимо не менее чем за 12 часов его расконсервировать.

3.При монтаже гидроцилиндра необходимо обеспечить совпадение направления действия усилия с осью штока на всем пути его движения, а также надежность закрепления гидроцилиндра. При монтаже гидроцилиндров необходимо обеспечить жесткую фиксацию штока (плунжера) относительно гильзы для предотвращения его самопроизвольного выдвижения. Монтаж гидроцилиндров массой до 30 кг осуществляют вручную, свыше 30 кг – с применением подъемно-транспортных средств.

4.Монтаж гидроцилиндра на

изделие (машину) рекомендуется производить съемными грузозахватными приспособлениями, например грузовым текстильным ленточным стропом типа СТП или СТК необходимой грузоподъемности (рис. 7).

5. При установке гидроцилиндров на шарнирных подшипниках

отклонение (неперпендикулярность)

его геометрической оси не должно Рис. 7. Схемы строповки превышать 2 град. в одном направлении. При смазке шарнирных подшипников через опорный палец

смазочные канавки на опорных пальцах должны совпадать с отверстиями для смазки во внутреннем кольце подшипника. При монтаже шарнирного подшипника в проушину разъем на его наружном коль-

15

це (паз) должен устанавливаться перпендикулярно направлению действующей нагрузки.

Основные правила монтажа гидроцилиндров:

Радиальные нагрузки на шток (плунжер) должны быть минимальными.

Следует обеспечить соосность штока (плунжера) и соединяющегося с ним вала ведомого механизма. Для проверки соосности устанавливают монтажные струны, отвесы и другие приспособления. Непараллельность оси штока и направления перемещения ведомых штоков узлов не должна превышать 0,1 мм на длине 150 мм.

Крепление гидроцилиндров должно быть прочным и жестким (за исключением специальных случаев), а для сочленения штока (плунжера) с приводом рекомендуется применять шарнирное соединение.

Величину рабочего хода штока (плунжера) гидроцилиндра следует выбирать несколько большей величины максимального хода

ведомого механизма во избежание возможных ударов поршня

окрышку.

Не допускается нагрузка штока в крайних положениях дополнительной силой, превышающей номинальную.

При возникновении в крайних положениях штока динамических нагрузок, превышающих максимально допустимые, в гидро-

системе необходимо предусмотреть устройства для торможения

идемпфирования поршня.

Должен быть обеспечен удобный доступ к гидроцилиндру для текущего обслуживания и наблюдения за его работой.

Внутренние диаметры трубопроводов для подключения гидроцилиндра к гидравлической системе должны быть приняты из условия обеспечения необходимого времени срабатывания на основе расчетных или опытных данных. Для уменьшения сопротивления потоку необходимо избегать большого числа изгибов и применять трубопроводы малой длины. Трубы перед монтажом должны быть тщательно очищены от загрязнений.

16

При работе в запыленных условиях шток (плунжер) гидроцилиндра следует защищать от попадания пыли и грязи, чтобы предотвратить преждевременный выход уплотнений из строя.

После установки гидроцилиндра шарнирные подшипники нужно смазать универсальной среднеплавкой смазкой УС-1 ГОСТ 1033 или другими аналогами до ее появления в зазорах подшипников.

После монтажа гидроцилиндра и подключения его к гидравлической системе нужно обязательно удалить воздух из гидроцилиндра и гидросистемы.

Проверка работы гидроцилиндра состоит в перемещении штока (плунжера) в режиме рабочего хода и возврате вхолостую и под нагрузкой. Шток (плунжер) должен передвигаться плавно, без вибраций и заеданий.

В течение первых 8 часов работы давление в гидроцилиндрах не должно превышать 50 % номинального значения. Техническое обслуживание гидроцилиндра заключается в своевременной замене уплотнений при появлении утечек.

При быстром выходе уплотнений из строя следует найти и устранить причины их повышенного износа. Такими причинами могут быть: попадание загрязнений в полость цилиндра; работа на загрязненной рабочей жидкости; появление коррозии на штоке и гильзе (при длительных остановках гидропривода); наличие царапин и зазубрин на штоке и гильзе.

Правила замены уплотнений следующие: перед установкой уплотнительных элементов очистить всю систему от загрязнений; уплотнения не должны проходить над острыми кромками, выступами штока, резьбой, посадочными канавками и т.п. (эти места перед монтажом уплотнений должны быть закрыты в соответствии с рекомендациями по монтажу уплотнений); уплотнения и детали уплотнительного узла должны быть смазаны, отсутствие смазки или недостаточная смазка уплотнений и прилегающих к ним деталей перед сборкой могут, несмотря на хорошие монтажные условия и предосторожность, вызвать повреждение уплотнений; для монтажа уплотнений необходимо использовать специальный инструмент,

17

изготовленный из пластмассового прямоугольного профиля с хорошо закругленными кромками и оправками в соответствии с существующими рекомендациями.

При отладке гидроцилиндров запрещается:

1)производить работы на цилиндрах, находящихся под давле-

нием;

2)включать гидропривод со слабо закрепленным или незакрепленным цилиндром;

3)подтягивать штуцера, крепежные детали во время работы цилиндра;

4)устанавливать детали с дефектами, влияющими на прочность конструкции;

5)устанавливать цилиндр без технического паспорта, подтверждающего его годность к эксплуатации.

Движение штока (плунжера) гидроцилиндра рывками указывает на недостаточный размер или засорение подводящих труб, падение давления в гидросистеме, неправильно выбранный размер гидроцилиндра, нарушение правил монтажа цилиндра или нарушение состояния трущихся поверхностей штока и гильзы.

При отказе гидроцилиндра нужно проверить правильность сборки и установки уплотнений поршня и штока, а также состояние деталей. Наиболее характерные неисправности в работе гидроцилиндров, причины их возникновения и способы устранения приведены в табл. 2.

Важным моментом является правильный выбор рабочей жидкости для гидроцилиндров. Основными исходными параметрами, определяющими выбор типа рабочей жидкости, являются:

– диапазон температур окружающей среды и характер изменения температур в этом диапазоне;

– максимально возможная температура в установившемся режиме работы;

– давление рабочей жидкости в гидроприводе;

– допустимая длительность эксплуатации гидравлической системы без замены масла;

18

Таблица 2

Характерные неисправности в работе гидроцилиндров