Технологии: гидроцилиндры

Считается, что изобретение колеса стало одним из самых важных изобретений человечества. Сложно спорить с этим, но размышляя на тему технологий, повлиявших на судьбы человечества, мы задумались о том, какое же изобретение больше всего повлияло на развитие подъемной техники. Можно перечислять множество вариантов, но, думаем, никто не будет спорить, что без гидроцилиндров невозможно представить многие механизмы такими, какими мы их знаем сегодня. О том, что это такое, как устроены и, что самое важное, как правильно обслуживать подобные узлы - ниже.
Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, выходное звено которых совершает возвратно-поступательное движение, причем выходным (подвижным) звеном может быть как шток или плунжер, так и корпус гидроцилиндра.
Основными параметрами гидроцилиндров являются их внутренний диаметр, диаметр штока, ход поршня и номинальное давление, определяющее его эксплуатационную характеристику и конструкцию, в частности тип применяемых уплотнений, а также требования к качеству обработки и шероховатости внутренней поверхности гидроцилиндра и наружной поверхности штока.
Виды и конструкции
Гидроцилиндры бывают одно- и двустороннего действия. Характерная особенность гидроцилиндра одностороннего действия заключается в том, что усилие на выходном звене (например, штоке), возникающее при нагнетании в рабочую полость гидроцилиндра жидкости под давлением, может быть направлено только в одну сторону (рабочий ход).
В противоположном направлении выходное звено перемещается, вытесняя при этом жидкость из гидроцилиндра, только под влиянием возвратной пружины или другой внешней силы, например силы тяжести.
Гидроцилиндры двустороннего действия в отличие от гидроцилиндров одностороннего действия включают в себя две рабочие полости, поэтому усилие на выходном звене и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость (противоположная полость при этом соединяется со сливом). Жесткое крепление применяют в основном для небольших гидроцилиндров системы управления. В рабочих машинах чаще используют шарнирное крепление корпуса гидроцилиндра.
Гидроцилиндры рабочего оборудования крепят шарнирно, причем в обоих местах шарнирного крепления - у корпуса и штока - применяют сферические подшипники скольжения. Эти подшипники допускают поворот (на небольшой угол) пальца в любой плоскости, обеспечивают свободный монтаж и демонтаж шарнирного соединения и исключают заклинивание его при небольших перекосах из-за неточности изготовления элементов рабочего оборудования.
Рабочая жидкость подается в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра через отверстия. Герметичное разделение поршневой и штоковой полостей и передача усилия от давления в рабочей полости на шток создается поршнем с манжетами и уплотнительным кольцом. Поршень крепят на внутреннем конце штока гайкой, фиксируемой шплинтом.
Перетечки из полости в полость гидроцилиндра предотвращаются по наружной поверхности поршня манжетами, по внутренней - резиновым кольцом. Манжеты удерживаются от осевого перемещения по поршню манжетодержателями.
Верхняя крышка фиксируется на резьбе гильзы цилиндра контргайкой. Запрессованная в крышке втулка служит направляющей для штока. Утечкам из штоковой полости гидроцилиндра препятствуют установленное в проточке крышки уплотнительное кольцо, а также манжета и уплотнительные кольца втулки. От осевого перемещения при движении штока манжета удерживается манжетодержателем. Со стороны наружного торца крышки установлен грязесъемник, который удерживается гайкой, ввернутой во внутреннюю резьбу крышки.
На штоке рядом с поршнем установлен демпфер, смягчающий удар поршня в переднюю крышку в конце его полного хода. В конце хода штока щель между кромкой крышки и конической поверхностью демпфера, через которую рабочая жидкость выжимается поршнем из штоковой полости в отверстие, уменьшается. При этом поршень затормаживается за счет дросселирования масла через уменьшающуюся щель.
Телескопические гидроцилиндры
В мобильной гидравлике зачастую необходимо применять гидравлические цилиндры с большим ходом, но малыми габаритными размерами, таким требованиям наилучшим образом соответствуют телескопические гидроцилиндры.
Длина стандартного телескопического цилиндра в сложенном со- стоянии обычно колеблется в пределах от 20 до 40% длины цилиндра в разложенном состоянии. Поэтому, когда пространство для установки ограничено, но при этом требуется обеспечить большой ход, телескопический гидравлический цилиндр является наилучшим выходом из положения. Например, для разгрузки самосвала требуется наклонить кузов под углом 60°. Если оснастить кузов грузовика-самосвала стандартным гидроцилиндром, то кузов не сможет снова принять горизонтальное положение, так как ему будет мешать длина гидроцилиндра, даже если шток цилиндра при этом будет полностью втянут. Телескопический цилиндр позволяет легко решить эту проблему.
Телескопические гидравлические цилиндры, по сути, являются простыми механизмами, но их успешное функционирование во взаимодействии с другими компонентами системы зависит от понимания принципов их работы.
Телескопические цилиндры, как и следует из их названия, сконструированы по принципу телескопа - секции металлической трубы как бы вложены друг в друга. Секция наибольшего диаметра называется главной, секции меньшего диаметра, которые вдвигаются в главную, часто называют ступенями, секцию наименьшего диаметра иногда называют плунжером.
На практике редко используются цилиндры с общим количеством секций, большим шести. Существует возможность сконструировать гидроцилиндр и с большим количеством секций, но такая конструкция будет нестабильна.
Телескопический цилиндр обычно раздвигается от большей секции к меньшей. Сначала выдвигается секция большего диаметра (со всеми вложенными в нее секциями меньшего диаметра), как только она полностью выдвинется - начнет выдвижение секция меньшего диаметра. Эта процедура будет повторяться с каждой секцией, пока не выдвинется секция наименьшего диаметра. И наоборот: при втягивании сначала полностью втягивается секция меньшего диаметра, затем начинает втягиваться следующая и т. д. Процесс продолжается до тех пор, пока все секции не втянутся в главную секцию.
Основные типы телескопических гидроцилиндров
Как и стандартные гидравлические цилиндры, телескопические гидроцилиндры бывают одностороннего и двустороннего действия.
Гидроцилиндры одностороннего действия выдвигаются под дейс- твием гидравлического давления, а втягиваются под воздействием гравитации или внешней механической силы. Цилиндр одностороннего действия используется там, где на него всегда воздействует какая-то нагрузка, возвращающая его в исходное положение. Классические телескопические цилиндры одностороннего дей ствия устанавливаются, например, на грузовиках-самосвалах. Масло под давлением заставляет секции цилиндра выдвигаться, поднимая кузов самосвала. Когда подача давления прекращается, давление веса кузова заставляет цилиндры втягиваться.
Гидравлические цилиндры двустороннего действия выдвигаются и втягиваются под воздействие давления масла. Они применяются в тех условиях, когда никакая внешняя сила не воздействует на гидроцилиндр, заставляя шток втягиваться. Одним из классических примеров применения гидроцилиндров двойного действия можно считать их использование в конструкции кузова мусоровоза.
Горизонтально установленный телескопический гидроцилиндр сжимает загруженный мусор, воздействуя на плиту в кузове, затем шток втягивается в исходное положение, плита отодвигается, обеспечивая возможность загрузить дополнительный мусор.
Секции телескопического гидроцилиндра поддерживаются подшипниками. Расстояние между подшипниками определяет степень перекрытия одной секции цилиндра другой секцией. В целом, это расстояние должно возрастать с увеличением общей длины хода для того, чтобы предотвратить изгиб цилиндра под действием веса выдвинутых секций, а также веса нагрузки.
Ремонт гидроцилиндров
Ремонт гидроцилиндров при существующей технологии - очень трудоемкий и сложный процесс, требующий больших затрат труда и средств. Эффективное повышение производительности труда при ремонте цилиндров с использованием существующих технологических процессов практически невозможно. Необходимы качественно новые технологические процессы.
К ним, например, можно отнести нанесение полимерных покрытий на грубо обработанные внутренние поверхности цилиндров, позволяющих получать высокую точность и чистоту поверхности цилиндров без механической обработки, либо же изобретение и применение способов и материалов, существенно дополняющих и упрощающих процесс ремонта на разных стадиях.
К основным неисправностям гидроцилиндров можно отнести: нарушение уплотнения поршня, износ поверхности гильзы, срыв резьбы, различные течи через уплотнения, износ гильзы, поршня, штока и др. Наиболее ответственная операция при ремонте гидроцилиндров заключается в окончательной отделке внутренней поверхности гильзы гидроцилиндра. Ни один из способов не является универсальным. Все они трудоемки, требуют точных станков и высокой квалификации рабочего, что в свою очередь ведет к значительному увеличению стоимости ремонта. Кроме того, современные условия эксплуатации при недостатке финансирования служб технического обслуживания приводят к тому, что машины не обслуживаются в установленные сроки и фактически работают на износ. Эти причины ведут к тому, что в деталях возникают запредельные износы, вследствие чего, они не могут быть восстановлены обычными способами и их вынуждены утилизировать.
Самый простой ремонт силового цилиндра заключается в смене уплотнительных элементов, что выполняется после частичной или полной разборки.
Для смены уплотнительных резиновых колец соединительной трубки у цилиндра следует лишь осадить нижнюю крышку, предварительно отвернув гайки. Смену остальных уплотнитель ных колец, манжет проводят после разборки цилиндра. Для разборки цилиндр устанавливают в приспособлении таким образом, чтобы стержень его вошел в отверстие нижней крышки. Отвернув гайки шпилек или стяжные болты, снимают гильзу цилиндра вместе с передней крышкой. Из передней крышки вынимают маслопровод, с него снимают шайбы и резиновые уплотнительные кольца. Вывернув из задней крышки шпильки, снимают крышку с приспособления, вынимают: из расточки под маслопровод пружинную шайбу, из кольцевой расточки резиновое уплотнительное кольцо. Зажав заднюю крышку в тисках, отвертывают болт и снимают бугель. Надев головку штока на штырь приспособления, снимают с буртика передней крышки гильзу.
Отвернув гайку штока, снимают с него поршень. Фибровые кольца вынимают из гайки только при их замене. Из наружной кольцевой канавки поршня извлекают две предохранительные кожаные прокладки и резиновое уплотнительное кольцо, а из внутренней кольцевой расточки - кольцо. Со штока поршня снимают переднюю крышку и подвижной упор в сборе, который разбирают при ремонте деталей.
Переднюю крышку зажимают в тисках или в приспособлении и, отвернув болты, снимают крышку чистиков. Из расточки крышки вынимают пластины чистиков, уплотнительные кольца и клапан гидромеханического регулирования хода поршня в сборе. При передней крышке или при течи масла по резьбе пробок-заглушек их вывертывают. Если необходим ремонт штока, срубают штифт и отвертывают вилку. При ремонте гильз цилиндров приходится встречаться с различными дефектами, которые зависят от конструктивного выполнения и условий эксплуатации. У гильзы изнашивается внутренняя поверхность, на которой к тому же могут быть задиры, глубокие царапины, а также забоины и заусенцы по торцам.
В случае крепления крышек к гильзе болтами имеет место срыв или износ резьбы в отверстиях или наружной резьбы крепления вкладышей. Небольшие забоины и заусенцы на торцах гильзы зачищают напильниками. Сорванную или забитую резьбу восстанавливают метчиками или рассверливают под больший диаметр и нарезают новую резьбу.
Отдельные забоины или риски на зеркале цилиндра можно зачистить шкуркой зернистостью 80-120. При значительном износе рабочей поверхности гильзы ее растачивают под ремонтный размер.
После расточки зеркало цилиндра полируется, при этом чистота поверхности зеркала должна быть не менее девятого класса, как исключение допускается снижение чистоты, но не менее восьмого класса. При полировке необходимо учитывать, что ось отверстия должна быть перпендикулярной торцам с точность 0,03-0,06 мм.
Ремонт штоков можно проводить двумя путями. Первый сводится к обработке штока по диаметру до ремонтного размера с последующим хромированием, с толщиной слоя не менее 0,021 мм, второй способ сводится к проточке наружной поверхности на глубину 0,6-1 мм, наплавке виброконтактной сваркой, обработке и хромированию.
Резьба на концах штока, в случае ее забоя, прогоняется или заваривается, протачивается и нарезается вновь. Как исключение допускается протачивание конца под другую резьбу. Погнутые штоки можно править на прессе без подогрева, допускаемый прогиб при длине штока до 300 мм - не более 0,15 мм на всей его длине.
Источник: vertikalnet.ru