гидропривод_мет_машин

ческим способом) клапана. Аппараты выполнены в виде патронов, кото­ рые либо ввинчиваются в соответствующие монтажные отверстия, либо вставляются в монтажные отверстия панели и закрепляется с помощью фланцев и винтов. В панели выполнены также соединяющие каналы в соответствии с гидравлической схемой привода. Панели (моноблоки) ус­ танавливаются на базе гидростанций (или на несущей раме машины) и соединяются трубопроводами с исполнительными механизмами машин.

Основные достоинства встраиваемой аппаратуры: простота конст­ рукции аппарата, возможность поузловой и подетальной их унификации; возможность создания клапанных распределителей, которые позволяют работать на высоких и сверхвысоких давлениях и управлять большими и малыми расходами без существенного изменения объёмного КПД систе­ мы; минимальная металлоёмкость привода, высокая жёсткость панели, возможность снижения шума и вибраций гидрофицированной машины; большая пропускная способность аппаратов. Однако есть и недостатки: усложняется технология изготовления корпусов под установку аппаратов по сравнению со стыковкой и модульной гидроаппаратурой; усложняют­ ся системы управления клапанным распределителем (необходимо в 1,5-2 раза больше электромагнитов, чем для золотникового распределителя, что снижает надёжность работы привода); усложняется поиск погрешно­ сти или неисправности гидропривода.

Выполнение гидроприводов на базе только одного вида гидроап­ паратуры (например, только встраиваемой или только модульной) не все­ гда возможно и оправдано. Рационально применить в конкретном гидро­ приводе те виды гидроаппаратуры или сочетания видов, которые позво­ лят для данного привода оптимально реализовать по всем его техниче­ ским параметрам работу гидрофицированной машины.

После предварительных стендовых испытаний гидроаппаратуру следует монтировать так, чтобы был обеспечен лёгкий доступ для её об­ служивания, регулирования и замены. Положение аппарата при монтаже должно строго соответствовать требованиям руководства по эксплуата­ ции монтируемого изделия, при этом необходимо предусматривать лёг­ кий доступ к отверстиям, используемым для присоединения манометров при отладке гидроприводов. Гидроаппаратуру трубного исполнения мон­ тируют на соответствующих кронштейнах (полках) с таким расчётом, чтобы трубопроводы не были нагружены весом аппаратов. Если в гидро­ аппарате несколько однозначных отверстий, то в случае использования только одного из них остальные отверстия следует заглушить. Дренаж­ ные отверстия должны быть открыты и соединены с маслобаком.

При монтаже аппаратов стыкового исполнения необходимо обра­ тить внимание на чистоту стыковых поверхностей и качество резиновых

70

уплотнительных колец. При повреждении резиновых уплотнительных колец их необходимо заменить новыми. Стыковые поверхности при их повреждении следует притереть.

При эксплуатации гидравлических приводов, построенных с ис­ пользованием модульных элементов, необходимы: своевременное удале­ ние загрязнений из резервуаров рабочей жидкости; очистка или замена загрязненных фильтрующих элементов; проверка герметичности соеди­ нений стыковых плоскостей модульных элементов, трубопроводов и уп­ лотнительных устройств.

При отладке гидроаппаратуры узлы, регулирующие давление, должны быть установлены на пониженное давление. Распределители, управляющие работой гидравлических цилиндров, должны быть установ­ лены в положение, соответствующее крайнему (втянутому) положению штока, что необходимо во избежание неконтролируемого движения ис­ полнительных механизмов при повышении давления в гидросистеме. Пе­ ред включением электрических аппаратов (магнитов), управляющих ра­ ботой распределителей, необходимо убедиться в их соответствии требуе­ мым электрическим параметрам.

5.6. Гидробаки, фильтры, элементы соединений

Гидробак служит емкостью для рабочей жидкости гидросистемы. Во время работы рабочая жидкость засасывается из бака насосом и нагне­ тается по напорным линиям к гидродвигателям. В бак рабочая жидкость от гидродвигателей и гидроаппаратов поступает по сливным и дренаж­ ным линиям.

В бак из рабочей жидкости выделяется воздух, и она очищается от твердых взвешенных частиц, оседающих на дно. Кроме того, через стенки бака отдается излишняя теплота в атмосферу.

Вместимость бака должна быть не менее 1,5 вместимости гидро­ системы. Максимальная вместимость бака обычно составляет не более полутораминутной подачи насосной установки. Баки обычно разделяют двумя перегородками на три полости — сливную и промежуточные. Бла­ годаря перегородкам во всасывающую полость попадают верхние, более чистые, слои жидкости. Кроме того, путь жидкости из сливных и дренаж­ ных патрубков до всасывающих патрубков удлиняется, что способствует лучшему оседанию взвешенных частиц и выделению воздуха.

Уровень рабочей жидкости контролируется стержневым маслоуказателем, вставляемым в отверстие верхней крышки. Уровень жидкости всегда должен находиться между верхней и нижней рисками маслоуказателя. Иногда применяют автоматические датчики контроля уровня рабо-

71

чей жидкости. Сапун, установленный в крышках баков, сообщает полости бака с атмосферой. В сапуне предусмотрен воздушный фильтр для очист­ ки воздуха.

Фильтры предназначены для очистки рабочей жидкости от посто­ ронних примесей, состоящих из продуктов распада жидкости, изнашива­ ния деталей гидроэлементов и других частиц, попадающих в гидросисте­ му извне. Безотказность работы и ресурс гидромашин, гидроцилиндров и гидроаппаратов во многом зависят от качества рабочей жидкости. При­ менение гидрооборудования высокого класса точности с зазорами между подвижными деталями в пределах 5...24 мкм предъявляет повышенные требования к очистке рабочих жидкостей.

Каждый цилиндрический фильтрующий элемент содержит гофри­ рованную бумажную или картонную штору, в поперечном сечении имеющую форму многолучевой звездочки. К торцам шторы прикреплены металлические крышки. Жесткость фильтрующего элемента достигается установкой по внутреннему диаметру шторы металлической перфориро­ ванной трубки, а по наружному диаметру — картонной обечайки. Внутри шторы ставят гребенку из твердого картона или сетку из полиэтилена.

При увеличении перепада давления на фильтрующих элементах свыше 0,35 МПа из-за их засорения или повышения вязкости жидкости открывается байпасный клапан и рабочая жидкость проходит через кла­ пан, минуя фильтрующие элементы. Фильтры устанавливают вертикаль­ но, стаканом вниз. Под фильтром предусмотрено свободное пространство для замены фильтрующего элемента и очистки стакана. Загрязненность фильтрующего элемента на сливной линии контролируют манометрами или специально установленными реле давления. Чтобы жидкость не вы­ текала из бака, отверстие в фильтре для выхода жидкости должно быть выше максимального уровня рабочей жидкости в баке не менее чем на 500 мм. В противном случае необходимо устанавливать запорное устрой­ ство. Обслуживание фильтров заключается в периодической замене фильтрующих элементов и промывке внутренней поверхности стакана.

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЦИЛИНДРЫ

6.1. Общие сведения

Гидравлический цилиндр является объемным гидродвигателем, в ко­ тором ведомое звено (шток, плунжер) совершает ограниченное возврат­ но-поступательное движение.

Условные обозначения гидравлических цилиндров приведены в табл.

6.1.

72

Таблица 6.1 Условные обозначения гидравлических цилиндров

Гидроцилиндры делятся на силовые и моментные.

Силовой гидроцилиндр - это объемный гидродвигатель, в котором ведомое звено (шток, плунжер) совершает прямолинейное возвратнопоступательное движение относительно корпуса гидроцилиндра.

Моментный гидроцилиндр - это объемный гидродвигатель, в ко­ тором ведомое звено (вал) совершает возвратно-поворотное движение относительно гидроцилиндра на угол, меньший 360°.

Применяемые гидроцилиндры подразделяются: а) по направлению действия рабочей среды:

•гидроцилиндры одностороннего действия, у которых движение выходного звена под воздействием рабочей среды возможно только в одном направлении;

73

Рис. 6.1. Схемы поршневых гидроцилиндров

•двухстороннего действия, у которых движение поршня возможно в двух взаимно противоположных направле­

ниях; б) по типу крепления цилиндров на элементах машины (см. 6.3.3);

в) по типу используемых встроенных тормозных устройств.

6.2. Схемы гидроцилиндров

На рис. 6.1 представлены схемы отдельных гидроцилиндров. Поршневой гидроци­ линдр двухстороннего действия (рис. 6.1, а) состоит из корпусатрубы 3, в который вставлен поршень 5 со штоком 6. Со стороны поршня корпус закрыт крышкой 2 с отверстием 1 для крепления трубо­ провода подвода и от­ вода рабочей жидкости, со стороны штока к корпусу крепится крышка 7 с уплотнительным узлом 9, через

который	проходит
шток.

В крышке так­ же выполнено отвер­ стие 8 для крепления трубопровода для под­ вода и отвода рабочей жидкости. Для исклю­

чения перетекания жидкости из поршневой полости в штоковую при ра­ боте гидроцилиндра поршень снабжен уплотнениями 4, разделяющими полости. Гидроцилиндр работает следующим образом. Если к штоку при­ ложена технологическая нагрузка, а корпус закреплен в станине механиз­ ма неподвижно или шарнирно и в одну из полостей (поршневую или штоковую) подается жидкость высокого давления, то шток, перемещаясь, совершает работу. При этом из полости, противоположной той, в которую подано высокое давление, при движении поршня жидкость вытесняется в

74

трубопровод, соединенный со сливной магистралью. Если технологиче­ ская нагрузка приложена к корпусу гидроцилиндра, то закрепляется обычно шарнирно конец штока.

Односторонний поршневой гидроцилиндр (рис. 6.1, в) имеет подвод рабочей жидкости только в поршневую полость. Возврат штока и поршня обеспечивается пружиной 10. На рис. 6.1, в показан также порш­ невой гидроцилиндр, отличительной его особенностью является приме­ нение двухстороннего штока.

		На рис.			6.2	представ­
	лены	плунжерные				гидроци­
	линдры соответственно с							од­
	носторонним			и	двухсторон­
	ним	штоками.
		Плунжерные					гидро­
	цилиндры		чаще		используют
	при	больших		перемещениях,
	где	применение			поршневых
	цилиндров		нежелательно.
Рис. 6.2. Плунжерные цилин­		На рис. 6.3			представлен
	телескопический				поршневой
дры: а - с односторонним	гидроцилиндр, который обес­
плунжером; б - с двухсторон­	печивает перемещение звеньев
ним плунжером	металлургических					машин		и
	манипуляторов			на		значитель­
	ную величину.
		Если в поршневой ци­
	линдр при прямом и обратном
	ходах поступает				одинаковое
	количество рабочей жидкости,
	то при малом диаметре штока
	скорости прямого и обратного
	ходов примерно равны, а при
	увеличении		диаметра				штока
Рис. 6.3. Телескопический	скорости заметно различаются
	между собой.
цилиндр		Если	требуется				обеспе­
	чить	одинаковые			скорости			то

применяют дифференциальное включение гидравлического цилиндра. Схема включения дифференциального гидравлического цилиндра

представлена на рис. 6.4.

75

Особенностью этой схемы является то, что в полости штока 1 цилиндра постоянно находится сжатая рабочая жидкость, а полость поршня 2 через трехлинейный двухпозиционный распределитель 3 на­ гружается или разгружается в направлении бака.

		Отношение				дейст­
	вующих		на		шток	поршня
	сил	соответствует				отноше­
	нию	площадей				сторон
	поршня и штока. Отсюда и
	название			"дифференциаль­
	ная схема". Эта схема при­
	меняется			в	гидравлических
	зажимах		с		малогабаритны­
	ми насосами.
		При			выдвижении
	штока поршня рабочая жид­
	кость 4 вытесняется из по­
	лости штока и вместе с ра­
	бочей жидкостью насоса 5
	подается				на	проти­
	воположную				сторону в		по­
	лость поршня. Разумеется,
	при	применении подобной
	схемы следует помнить, что
	усилие штока поршня соот­
	ветствует			разности		площа­
	дей	поверхности поршня и
	кольцевой				поверхности
	поршня,			иными		словами,
	это	усилие			соответствует
	площади			штока		поршня.
	Если выбранное отношение
	площадей			кольцевой			по­
Рис. 6.4. Схема включения	верхности			поршня		и	по­
дифференциального	верхности			поршня		состав­
цилиндра	ляет 1 : 2, то скорость вы­
	движения			и	скорость		воз­

врата штока поршня дифференциального цилиндра одинаковы. В этом состоит особенность данной схемы.

76

6.3. Конструкции гидроцилиндров

Конструированию гидравлических двигателей необходимо уде­ лять большое внимание. Как показал анализ стоимости машин с гидро­ приводом, 50 - 60 % от общей стоимости элементов гидросистемы со­ ставляют гидравлические цилиндры.

6.3.1.Общие технические требования к гидроцилиндрам

Основные технические требования к гидравлическим цилиндрам:

•поршни и плунжеры цилиндров под статическим усилием должны плавно перемещаться по всей длине хода;

•не допускаются боковые нагрузки на штоках гидроцилинд­ ров, данные нагрузки могут привести к быстрому износу уп­ лотнений, поршней и рабочей поверхности цилиндра;

•наружные утечки рабочей жидкости через неподвижные уп­ лотнения не допускаются;

•на подвижных поверхностях допускается наличие масленной пленки без каплеобразования;

•внутренние перетечки рабочей жидкости из одной полости цилиндра в другую должны быть минимальными и не долж­ ны превышать нормы, установленные на цилиндр;

•рабочие поверхности деталей цилиндров должны быть изно­ состойкими, коррозионно-стойкими и иметь защитные по­ крытия;

•для предотвращения попадания грязи необходимо применять грязесъемники.

6.3.2. Выбор материалов для цилиндров

Гильзы цилиндров изготавливают из стальных бесшовных горяче­ катаных труб сталей 35 и 45 или легированных сталей 30ХГСА и 12Х18Н9Т, алюминиевого сплава Д16Т. Внутренние поверхности обраба­ тываются с допуском Н8. При этом отклонение от цилиндричности огра­ ничивается полем допуска на диаметр. Шероховатость поверхности Ra = 0,10 мкм получается хонингованием или обкаткой шариками или ролика­ ми.

77

Гильзы являются самыми трудоемкими в изготовлении деталями в гидроцилиндре. Стоимость гильзы составляет до 30% от стоимости ци­ линдра. Надежность срабатывания гидроцилиндров, точность перемеще­ ния исполнительных элементов, величина технологического усилия на штоке поршня в значительной мере определяются силой трения. Нанесе­ ние полимерных покрытий упрощает технологию производства гидроци­ линдров и повышает надежность их работы.

Технология нанесения покрытий заключается в отвердении мало­ вязкой полимерной композиции на основе акриловых или эпоксидных смол в кольцевом зазоре между формующим стержнем и цилиндром. Опыт эксплуатации цилиндров с полимерными покрытиями показал, что износостойкость цилиндров с покрытиями не уступает износостойкости металлических цилиндров, а износостойкость резиновых уплотнений уве­ личивается в 7-10 раз. При этом на скорость скольжения поршня накла­ дываются ограничения, определяемые температурой стеклования (раз­ мягчения) полимерных покрытий. В случае использования полимерных композиций на основе акриловых и эпоксидных смол она равна +70°С. Возможно также использование покрытий на основе дисульфида молиб­ дена. Штоки цилиндров изготавливают из стальных поковок, используя стали 40Х или 30ХГСА. Перед шлифовкой производят поверхностную закалку до HRC 38 - 40. Наружную поверхность штока обрабатывают с допуском е8. Шероховатость поверхности штока Ra = 0.05 мкм. Поршни цилиндров изготавливают из сталей 35 и 45. Наружную поверхность поршня обрабатывают с допуском е8. Шероховатость поверхности порш­ ня Ra = 0.8-0.40 мкм.

6.3.3. Конструкции цилиндров

На рис. 6.5 представлен поршневой гидроцилиндр. Цилиндр со­ держит поршень 5, закрепленный на штоке 1. Уплотнения 2 и 6 штока и поршня выполнены в виде шевронных резинотканевых уплотнений. Для центрирования штока применена направляющая втулка 3 с напылением бронзой. Направляющие участки цилиндрических втулок 10 и 11 поршня 5 также выполнены с напылением бронзой. Для исключения перетекания жидкости из поршневой в штоковую полости поршень в месте посадки на шток снабжен уплотнением 7. Крепление крышек 9 к фланцам корпуса гидроцилиндра 8 может быть выполнено при помощи сварки или болтов 4. Крышки также могут быть стянуты друг с другом при помощи длин­ ных стяжных шпилек. Выбор крепления зависит от конкретных требова­ ний конструкции гидроцилиндра и технологических возможностей изготовителя.

78

Как было отмечено выше, значительное место в металлургиче­ ских машинах занимают плунжерные гидроцилиндры.

Рис. 6.5. Конструкция поршневого цилиндра

На рис. 6.6 представлен длинноходовой плунжерный гидроци­

линдр.

Рис. 6.6. Конструкция плунжерного цилиндра

В плунжерных гидроцилиндрах нет поршня, а в качестве под­ вижного звена используется только шток. Шток или корпус при помощи рабочей жидкости может двигаться только в одном направлении. Для возврата в исходное положение нужна какая-либо внешняя сила. Эти цининдры просты в изготовлении, поскольку обработке подлежат лишь по-

79