Классификация. Общие сведения
Гидроцилиндры в системах гидроприводов являются гидродвигателями, преобразующими энергию давления рабочей жидкости в механическую энергию прямолинейного поступательного или возвратно - поступательного движения.
Классификация гидроцилиндров, применяемая в практике горного машиностроения, приведена на рис. 1.25 [10].
По назначению гидроцилиндры делятся на четыре группы:
1) гидростойки механизированных крепей;
2) гидроцилиндры передвижения (механизированных крепей, струговых установок, забойных конвейеров и др.);
3) гидроцилиндры регулирования положения исполнительных органов горных машин;
4) гидроцилиндры общего назначения.
По способу действия гидроцилиндры делятся на одно- и двусторонего действия, а по раздвижности – на цилиндры с одинарной и двойной (или более) раздвижностью. В гидроприводах применяются еще и гидростойки комбинированной гидровинтовой или гидромеханической раздвижности.
По конструкции силового элемента, передающего усилия все гидроцилиндры подразделяются на плунжерные (рис. 1.26, а), поршневые одноштоковые (рис. 1.26, б) и поршневые двухштоковые (рис.1.26, в).
Кроме того, для регулирования положения шнековых исполнительных органов комбайнов применяются гидроцилиндры с встроенным амортизатором (рис.1.26, г)
Рисунок 1.25 – Схема классификации гидроцилиндров горного оборудования
Простота устройства силового гидроцилиндра, надежность в работе, возможность передачи значительных усилий, простота канализации энергии, легкость регулирования скорости движения штока, независимость расположения в пространстве, высокое значение объемного к. п. д., большой срок службы и относительно малая стоимость обусловили широкое применение различных типов гидроцилиндров в системах гидропривода горного оборудования.
В любой горной машине для осуществления поступательных и возвратно-поступательных перемещений, особенно там, где требуются большие усилия, лучшим конструктивным решением является применение гидроцилиндров. Это упрощает конструкцию данного узла и горной
Рисунок 1.26 – Гидроцилиндры с различными силовыми элементами:
а – с плунжерными; б – с поршневыми одноштоковыми; в – с поршневыми двуштоковыми; г – с встроенным амортизатором
машины в целом, улучшает ее эксплутационные качества и повышает надежность.
В практике горного машиностроения гидроцилиндры широко используются в механизированных гидрофицированных крепях; гидравлических забойных и посадочных стойках; гидропередвижчиках забойных конвейеров и струговых установок; устройствах для регулирования положения в пространстве исполнительных органов комбайнов, забойных конвейеров, секций механизированных крепей; натяжных устройствах и др.
Расход жидкости Q (м3/с), необходимый для перемещения поршня цилиндра с заданной скоростью, для поршневой полости
(2.42)
где D – диаметр гидроцилиндра, м, - скорость поршня, м/с.
В гидроцилиндрах горных машин поршни и штоки уплотнены манжетными уплотнениями или кольцами из резиносмесей и пластмасс, что предотвращает утечки жидкости. Для таких гидроцилиндров объемный к. п. д. ηоб = 1.
Эффективное движущее усилие Тп (Н) возникающее на штоке поршня, при подаче жидкости в поршневую полость под давлением составляет
(2.43)
где Рп – давление в поршневой полости Па, ηмех – механический к. п. д. гидроцилиндра.
При расчете силовых цилиндров, применяющихся в горном машиностроении с манжетными уплотнениями или уплотнениями резиновыми и пластмассовыми кольцами, рекомендуется принимать ηмех =0,95.
Эффективное движущее усилие Тш (Н), при подаче жидкости под давлением в штоковую полость
(2.44)
В гидроцилиндрах двустороннего действия на практике имеет место перемещение поршня при наличии давления рабочей жидкости как в поршневой, так и в штоковой полости. В этом случае эффективное движущее усилие будет равно: при движении поршня в сторону штоковой полости (рн > рш).
(2.45)
при движении поршня в сторону поршневой полости (Рш>Рп)
(2.46)
где Рп и Рш – давление в полости соответственно поршневой и штоковой, Па; D и d – диаметр соответственно цилиндра и штока, м.
При соединении поршневой или штоковой полости цилиндра со сливной магистралью давление подпора, связанное с вытеснением рабочей жидкости из поршневой или штоковой полости, рассчитывается по расходу жидкости, полученному с учетом коэффициента мультипликации в гидроцилиндре и гидравлических потерь в сливной магистрали.
Гидроцилиндры характеризуются параметрами, основные из которых следующие: диаметры цилиндра и штока D, d; ход штока S; рабочее дав-ление Р.
С учетом сложности технологической подготовки при изготовлении цилиндров, связанной с изготовлением специальных инструментов (резцовой головки, головки для раскатки и др.) и пресс-форм для уплотнений, в целях минимизации затрат и сроков технологической подготовки производства диаметры цилиндров и штоков следует выбирать по ограниченному параметрическому ряду.
Толщина стенок гидроцилиндра рассчитывается по формуле, предложенной Центральным котлотурбинным институтом им. Ползунова и одобренной Госинспекцией котлонадзора [10]:
(2.47)
где S – толщина стенки, мм; Рпр – пробное давление, которым осуществляется гидравлическое испытание цилиндра, кгс/см2; D – внутренний диаметр цилиндра, мм; σs – предел текучести материала цилиндра, кгс/см2; n – коэффициент запаса прочности; φ – коэффициент прочности (при изготовлении гидроцилиндров из цельнотянутой трубы φ = 1); С – прибавка к расчетной толщине стенки, включающая минусовый допуск на толщину стенки и добавки на коррозию наружной поверхности цилиндра, мм.
Гидроцилиндры и штоки в практике горного машиностроения изготовляются по ГОСТу из стали марки 35 и стали марки 30ХГСА.
Цилиндры и штоки из стали марки 35 подвергаются улучшению до твердости НВ=197÷241, а из стали марки 30ХГСА улучшению до твердости НВ=268÷321.
Толщину донышка гидроцилиндра можно определить по формулам:
а) для плоского донышка
(2.48)
где S – толщина донышка, м; D – внутренний диаметр цилиндра, м; Рпр – пробное давление жидкости,Па; σ – допускаемое напряжение на растяжение для материала донышка гидроцилиндра, Па;
б) для сферического донышка
(2.49)
В главе 6 (п.6.9) на примере экскаватора HUNDAUказана методика расчета на прочность гидроцилиндров при возникновении несоостности усилий относительно оси цилиндра.
Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 2324;