3.3 Гидроцилиндрді гидравликалық есептеу
Гидроцилиндрлер қайтара - түсіретін шығу звеносын орналастыратын көлемді гидродвигательдер. Конструкция мен гидроцилиндрлер схемасының алуан түрі бар. Соларды қарастырайық [14].
Біржақты әрекет ететін гидроцилиндрде поршеньнің жұмыс жүрісі сұйықтықтың қысымы арқылы іске асады, егер қажет күш көп болмаса, онда серіппемен немесе сыртқы күшпен атқарылады.
Екі жақты әрекет ететін гидроцилиндрде тікелей (солдан оңға қарай) немесе кері жүріс сұйықтықтың қысымы арқылы іске асады. Гидроцилиндр бір жақты немесе екі жақты штокты болуы мүмкін.
Егер цилиндр корпусының ұзындығынан үлкен жүрісті жасау қажет болса, онда телескопиялық цилиндрлерді, яғни бірнеше штоктары бар цилиндрлерді қолданылады. Көбіне телескопиялық гидроцилиндрлер гидровликалық тірегіштердің көп қозалысы қажет ететін гидрофицияланған тіреулерде қолданылады.
Жоғары қысым кезінде плунжерлі гидроцилиндрлерді қолданады.
Рейкалы берілісі бар гидроцилиндрлер келіп түсетін шток қозғалыстарын орындайтын мехннизмнің бұрылыс қозғалысына айналдырады. Бұл жағдайларда олар поршенді бұрылысты гидродвигатель деп аталады.
Гидроцилиндрлердің қарапайым конструкциясы мен жұмыстағы сенімділігі орындайтын механизмдердің түсетін және бұрылатын қозғалысы талап етілетін тау комбайндарында, механизацияланған тіреулерде, тиейтін машиналарда, бульдозерлерде, экскаваторларда кең қолданыс тапты.
Көптеген жағдайларда гидроцилиндрлер күрт өзгеретін жүктемелерде және жағымсыз климаттық жағдайлардың ауыр шарттарында қызмет ететді. Қозғалыс кезінде штокты толық жауып тұратын, ылғал мен ластың түсуінен қорғау үшін сырты екі рет қапталған ласты алып тастайтын сақиналармен, кейде резеңкелі сильфонмен қапталған. Гидроцилиндр қақпағын поршень соққысынан қорғау үшін жүрістің ұшына ұштық тежеуіш қондырғылары орнатылады. Гидроцилиндр қақпағында ұяшықтар жасалған, ал поршеньде соларға сәйкес кішкентай саңылау ұяшығын құрайтын цилиндрлік шығыңқы жерлер бар. Жүріс соңында сақыиналық көлем дроссель арқылы сақиналық тесікке сығылады, олардың кедергісі жоғары, сол кезде поршень жылдамдығы азаяды. Цилиндрді жылдам толтыру үшін жүріс басында қайтымды клапандар қарастырылған.
Қозғалмайын поршеньде насостан сұйықтықты бермеу кезінде жүктемені ұстап тұру гидроцилиндрге жиі талап етіледі.
Үлкен жүктемелер кезінде поршень жағдайы қайтымды клапандарды басқаратын гидравликалық құлыптармен бекітіледі.
Гидроцилиндрлердің тиімді жұмысы, олардың ПӘК-і поршеньдер мен штоктарды тығыздау жұмыстарына байланысты.
Тығыздау дұрыс және ұзақ жұмыс істеу үшін тығыздау бойынша сырғанайтын, қуыстан металл қабатына шығарылатын майлайтын пленка түрінде жойылу болу керек.
Біздің жағдайда гидравликалық есептеу насос қысымы арқылы жасалатын гидроцилиндрдегі күш өзінде монтаждалған қайырма мен қондырғы салмағының күшінен асып түсу керек [15].
Есептеу сызбасы 3.1 суретте кескінделген.
Қайырмады жүретін дөңгелектер шегінен шығару кезінде жұмыс сұйықтығы насостан 1, қорғайтын клапаннан 4 өтіп, таратқыш 3 арқылы гидроцилиндрдің 2 поршендік қуысына түседі. Поршень қуысында қысым туындайды да, поршень оң жаққа қарай ауысады. Жүретін дөңгелектер шегінен қайырмады жылжытудың үлкен бұрыштарында оның салмағы поршень қозғалысына кедергі жасайды, яғни есеп жүргізудің мақсаты гидроцилиндрде аудан айырмашылығына байланысты онда монтаждалған қайырма мен қондырғының күші асып түсетіндей гидроцилиндрді таңдау.
1 – сорғыш; 2 – бак; 3 – сақтандыру қақпақ; 4 – гидроцилиндр; 5 – гидротаратқыш
Сурет 3.1 – Есептеу сызбасы
Қондырғысы бар қайырма салмағын Мотв=2000кг қабылдай отырып, қайырма салмағын келесі формула бойынша анықтаймыз:
(3.19)
мұнда Мотв – қайырма салмағы, кг;
g – еркін түсу үдеуі, м/с2.
Гидроцилиндр штогының минималды диаметрін санау үшін теңдеу құрамыз:
(3.20)
мұнда РН – автогрейдер гидрожүйесіндегі номиналды қысым, МПа;
Р – жергілікті кедергілерде қысымды жоғалту, МПа;
D – гидроцилиндрдегі поршень қуысының диаметрі, м;
D – гидроцилиндр штогының диаметрі, м.
Көбіне оларды гидравликалық жоғалтулар деп атайтын, салыстырмалы энерияны (тегеурінді) жоғалту формаға, арна өлшеміне, ағыс жылдамдығына және сұйықтың тұтқырлығына, кейде өзіндегі абсолютті қысымға байланысты. Сұйықтықтың тұтқырлығы барлық гидравликалық жоғалтудың бірінші себебі болып табылады, бірақ олардың шамасын үнемі әсер етпейді.
Әдетте гидравликалық жоғалтуларды жергілікті жоғалтулар және ұзындық бойынша үйкелісті жоғалту деп бөлінеді.
Гидравликалық кедергі деп аталатын энергияның жерілікті жоғалтуларына, яғни ағын деформациясын туғызатын арна өлшемі мен форманың жергілікті өзгеруіне байланысты негізделген.
Жергілікті кедергі арқылы ағатын сұйықтық кезінде оның жылдамдығы өзгереді, сонымен қатар ірі құйындар туындайды. Соңғысы қабырғадан ағынның үзілу жерінде түзеледі, сұйықтық бөлшектері негізінде тұйық қисық немесе жақын траектория бойынша қозғалады.
Келесі теңдеуге сәйкес жергілікті кедергілердегі қысымды жоғалтуларды қабылдаймыз:
(3.21)
3.15 теңдеуін қысқартамыз:
Сол кезде қайырмады шығаратын гидроцилиндр штогының диаметрін мына формула бойынша анықтаймыз:
(3.22)
Шток диаметрі 20 мм болатын стандартты гидроцилиндрді таңдаймыз.
Құбырларды негізгі гидравликалық схема сияқты таңдаймыз.
Сонымен, автогрейдер конструкциясының шарты гидроцилиндрді, үш секциялы таратқышты, сақтандыру клапанынан, тегеурінді және төгетін құбарлырды орнатумен анықталады.