Главный гидравлический цилиндр СПСО

Гидравлический цилиндр (гидроцилиндр) - является исполнительным механизмом гидравлических систем и служит для передачи усилия и осуществления возвратно-поступательного движения.
Гидроцилиндр применяется в различных станках, прессах, погрузчиках, перекладчиках, опрокидывателях, подъемных механизмах, в дорожной и строительной технике.
При выборе гидроцилиндра необходимо обращать особое внимание на область применения, рабочие нагрузки, режим эксплуатации. От правильного выбора типа гидроцилиндра будет зависеть срок его службы, безопасность работы оборудования а в конечном итоге эксплуатационные затраты на оборудование.
Существует несколько основных вариантов исполнения гидроцилиндров. Они различаются:
- по способу крепления штока и корпуса (гильзы) гидроцилиндра:

• Проушины.
• Проушины с шарнирными или радиальными подшипниками.
• Фланцевое крепление гидроцилиндра.
• Гидроцилиндр с отверстиями в штоке и проушине.
• Вилка на штоке.
• Цапфа на штоке.
• Цапфа и проушина на штоке.
• Двухштоковый гидроцилиндр.
• Гидроцилиндр на стяжных шпильках.

Возможны различные сочетания данных.
по конструкции:
• домкраты
• плунжерные
• телескопические
• поршневые

- по рабочим режимам эксплуатации:
• Легкий режим
• Средний режим
• Тяжелый режим

Для своей работы, я выбрал поршневой гидроцилиндр.

Состоит: -гильза

-крышка с отверстием и под шток поршня

-крышка задняя

-поршень с уплотнительными манжетами

-шток

-уплотнительная манжета-2шт

-наконечник штока -2шт

Основой конструкции является гильза, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью. Гильза выполнена из каленой стали крепится параллельно поперечной тяги, с одной стороны к левому нижнему лонжерону «Z» образного сечения шасси, через палец наконечника штока. Внутри гильзы перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, которые предотвращают перетекание жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. Усилие от поршня передает шток, имеющий полированную поверхность. Для его направления служит грундбукса. С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости. Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет, одна из которых предотвращает утечки жидкости из цилиндра, а другая служит грязесъемником .

Рис.№3

На нарезанную часть штока крепится наконечник с пальцем, соединяющий гидроцилиндр с подвижным механизмом (продольной тягой).

У нормализованных цилиндров, применяющихся в строительных машинах, диаметр штока составляет в среднем 0,5 D, ход поршня не превосходит 10D. При большей величине хода и давлениях, превышающих 20 МПа, шток следует проверять на устойчивость от действия продольной силы.

Для уменьшения потерь давления диаметры проходных отверстий в крышках цилиндра для подвода рабочей жидкости назначают из расчета, чтобы скорость жидкости составляла в среднем 5 м/с, но не выше 8 м/с.

Ход поршня ограничивается крышками цилиндра. В некоторых случая она достигает 0,5 м/с. Жесткий удар поршня о крышку в гидроцилиндрах машин предотвращают демпферы (тормозные устройства). Принцип из действия большинства из них основан на запирании небольшого объема жидкости и преобразования энергии движущихся масс в механическую энергию жидкости. Из запертого объема жидкость вытесняется через каналы малого сечения.

На рис.№4. представлены типичные схемы демпферных устройств. Пружинный демпфер (рис.№4) представляет собой пружину 1, установленную на внутренней стороне крышки цилиндра 2, тормозящую поршень 3 в конце хода.

Демпфер с ложным штоком (рис.№4) представляет собой короткий ложный шток 1 и выточку 2 в крышке цилиндра. Ложный шток может иметь коническую или цилиндрическую форму. В конце хода поршня жидкость запирается ложным штоком в выточке крышки цилиндра и вытесняется оттуда через узкую кольцевую щель. Если ложный шток выполнен в виде конуса, то эта щель уменьшается по мере достижения поршнем конца своего хода. При этом сопротивление движению жидкости возрастает, а инерция, ускорение и скорость движения поршня уменьшаются.

Регулируемый демпфер с отверстием (рис.№4) по принципу действия аналогичен демпферу с ложным штоком. Конструктивное отличие заключается в том, что запираемая в выточке крышки цилиндра жидкость вытесняется через канал 1 малого сечения, в котором установлена игла 2 для регулирования проходного сечения отверстия.

Гидравлический демпфер (рис.№4) применяется в том случае, когда конструкцией гидроцилиндра не может быть предусмотрено устройство выточки. В гидравлическом демпфере в конце хода поршня стакан 1 упирается в крышку цилиндра, а жидкость вытесняется из полости 2 через кольцевой зазор между стаканом 1 и поршнем 3. Пружина 4 возвращает стакан в исходное положение при холостом ходе поршня.

Рис.№4. Принципиальные схемы демпферов:
лев.верх - пружинный демпфер; прав.верх - демпфер с ложным штоком;
лев.низ - демпфер регулируемый с отверстием; прав.низ - гидравлический демпфер

Для того, чтобы определить материал, расчитать его прочность- нужно произвести расчеты.

Расчет гидроцилиндров

Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры поршня D и штока d, рабочее давление P, и ход поршня S.

Рассмотрим поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком. По основным параметрам можно определить следующие зависимости:

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

(1)

F₁=3.14×20²÷4=314

F₂=3.14×(20²−1²)÷4=313

усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании соответственно

(2)

где k_тр = 0,9…0,98 - коэффициент, учитывающий потери на трение;

R₁=314×1.2×0.9=339.12

R₂=313×1.2×0.9=338.04

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

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

Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле:

(3)

где P_у - 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 10 ⁷); 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.

ᵟ=20÷2×(((√80000000+1.2×(1−2×0.29))÷80000000−1.2×(1+0.29))−1)= 2,0000000106

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

Объем цилиндра: V_ц=π×r²×h=3.14×10²×420=131880 мм³. (4)

Объем поршня: V_п=π×r²×h=3.14×10²×20=6280 мм³.

Объем штока: V_ш=π×r²×(0.5×h)=3.14×5²×200=15700мм³.

Объем масла: V_м= V_ц− V_п− V_ш= 12403м м³ (5)

Толщина стенок корпуса – 3 мм.

Внутренний диаметр гильзы – 20 мм.

Внешний диаметр гильзы– 26 мм.

Длина гильзы – 420мм.