Ушчыльненне поршня і штока

1.3 Ушчыльненне поршня і штока

Для прадухілення перацечак (а таксама страт) рабочай вадкасці, якая знаходзіцца ў ГЦ пад ціскам, праз зазоры ў стыку двух нерухомых ці рухомых цвёрдых паверхняў (штока, поршня, гільзы цыліндра, накіравальнай для штока) неабходна прадугледзець ушчыльненні. Эканамічнасць і надзейнасць работы гідрапрывода залежыць ад абгрунтаванага выбару тыпу і матэрыялу ўшчыльняльных прыстасаванняў.

Для ўшчыльнення поршня часцей за ўсё ўжываюць металічныя кольцы, адно з самых простых і даўгавечных ушчыльненняў. Матэрыялам для кольцаў служыць шэры чыгун ці бронза. Стыкі кольцаў бываюць прамымі (пры р < 5 МПа), касымі (пры р=5-20 МПа) і ступеньчатымі (р > 20 МПа).

Форма папярочнага сячэння кольцаў - прамавугольная. Ступень герметычнасці залежыць ад колькасці кольцаў, якая прымаецца ў залежнасці ад рабочага ціску і дыяметра поршня. Пры D=65 мм і ціску Р≈10МПа n_{кольцаў}=3, а шырыня кольцаў b=4 мм. Адлегласць паміж кольцамі на герметычнасць ушчыльнення не ўплывае.

Сілу трэння металічных кольцаў пры ўшчыльненні вызначаюць па формуле:

Р_тр=πDb(np_k+p_c)f_k(1.11)

дзе р_к - кантактны ціск кальца, які прымаецца роўньм 0,1-0,2 МПа;

р_с- сапраўдны ціск у гідрацыліндры; f_k - каэфіцыент трэння , роўны 0,07 пры скорасці больш за 0,1 м/с і 0,15 пры скорасці менш за 0,1 м/с. Па дадзеных і разлічаных задання маем:

Р_тр1,2=3,14*0.065*0.004*(3*0,15*10⁶+2.7*10⁶)6*0,15=385.7 Н

Дзеля ўшчыльнення штока прымаем манжэты U-падобнага профілю. Герметызацыя забяспечваецца кантактнай паверхняй манжэты ў выніку яе дэфармацыі пры мантажы і ад дзеяння ціску вадкасці. Такія манжэты вырабляюцца са скуры, спецыяльных сартоў гумы, паліхлорвінілавага пластыфікату. Асноўныя размеры манжэт прыведзены ў дадатку 9. Для дадзеных штокаў шырыня манжэт b прымецца роўнай 7мм.

Сіла трэння пры ўшчыльненні з дапамогай манжэт U -падобнага профілю вызначаецца па формуле:

Р_тр=πdb(p_k+p_c)f (1.12)

дзе р_с- сапраўдны ціск рабочай вадкасці ў гідрацыліндры;

р_к = (2-5) МПа – кантактны ціск, які ўзнікае пры мантажы ўшчыльнення;

f=0,1-0,13 - каэфіцыент трэння.

Р_тр1,2=3,14*0.032*0.007*(2.7*10⁶+3*10⁶)*0,11=441 Н

Ніжэй прыведзена схема ўшчыльнення.

Мал.1

1.4 Вызначэнне агульнага ККДз гідрацыліндра

Агульны ККДз гідрацыліндра вызначаецца па формуле

 η_ц=η_аη_гη_м (1.13)

дзе η_ц – аб’емны ККДз, велічыня якога залежць ад тыпу ушчыльнення поршня (пры ўшчыльненні металічнымі кольцамі η_а =0,98-0,99); η_г - гідраўлічны ККДз, прымаем роўны 1 (таму што скорасці руху вадкасці ў гідрацыліндрах вельмі малыя); η_м - механічны ККДз, які улічвае страты намагання на пераадоленне сіл трэння пры ўшчыльненні поршня і штока.

Велічыня механічнага ККДз вызначаецца па формуле

η_м=Р/Р_аг (1.14)

дзе Р - зададзенае карыснае намаганне; Р_аг – агульнае намаганне, якое вызначаецца па залежнасці:

Р_аг=Р+Р_тр.п+Р_тр.ш. (1.15)

дзе Р_тр.п - сіла трэння пры ўшчыльненні поршня; Р_тр.ш - сіла трэння пры ўшчыльненні штока.

Р_аг1,2=9000+385.7+441=9827 кН

η_М1,2=9000/9827=0.92

ηц1,2=0.98*1*0.92=0.9.

3 улікам знойдзенай велічыні механічнага ККДз неабходна вызначыцьрабочы ціск у цыліндры, якім неабходна карыстацца пры далейшых разліках:

Р_ц=Р_аг/S=Р_с/η_м (1.16)

Р_ц1,2=9827/0,00332=3 МПа

дзе s- рабочая плошча роуная – 0.00332 м².

2. ВЫБАР РАБОЧАЙ ВАДКАСТI

У гідрапрыводзе рабочая вадкасць з’яўляецца энерганосьбітам, дзякуючы якому ўстанаўліваецца сувязь паміж помпай і гідрарухавіком (гідрацыліндрам). Акрамя гэтага рабочая вадкасць забяспечвае ахалоджванне пары трэння і адвод ад іх цяпла, а таксама змазку рухомых злементаў гідрапрывода. У час работы гідрапрывода на паверхнях, якія труцца паміж сабой, ствараецца плёнка вадкасці, якая выключае магчымасць прамога кантакту слізготнай пары. Таму рабочая вадкасць павінна валодаць добрай змазваючай здольнасцю, не павінна змяняць свой хімічны састаў пры эксплуатацыі, быць механічна чыстай, валодаць аптымальнай вязкасцю, якая забяспечвае малыя ўцечкі і страты ціску на пераадольванне гідраўлічных супраціўленняў.

У гідрапрыводах прымяняюць рабочыя вадкасці на нафтавай аснове, вадамасленыя эмульсіі, сумесі і сінтэтычныя вадкасці. Выбар тыпу рабочай вадкасці вызначаецца дыяпазонам рабочых тэмператур, ціскам у гідрасістэме, скарасцямі руху выхадных звенняў гідрарухавікоў, канструкцыйнымі матэрыяламі і матэрыя-ламі ўшчыльненняў, асаблівасцямі, эксплуатацыі (на адкрытым па-ветры ці ў закрытым памяшканні, умовамі захавання машын у час перарываў у рабоце, магчымасцю абваднення і засмечвання рабо-чай вадкасці і г.д.).

Асноўным крытэрыем, які вызначае магчымасць прымянення вадкасці, з'яўляецца адпаведнасць вязкасці рабочаму ціску і тэмпературы эксплуатацыі гідрапрывода. Пры завышэнні значэння вязкасці павялічваюцца страты ціску; калі вязкасць недастатковая - павялічваюцца страты і перацечкі рабочай вадкасці.

З табліцы выбіраем масла I-20 з вязкасцю пры t=50С =20мм/с ,шчыльнасцю =890 кг/м, тэмпература застывання - 20С, тэмпературай успышкі 170С.

У адпаведнасці з зададзенай тэмпературай эксплуатацыі (t=50°С) рабочай вадкасці вызначаюць яе кінематычную вязкасць па формуле:

ν= ν₅₀*е^-α(t-t0) (2.1)

дзе α - паказчык ступені, які залежыць ад вадкасці (для маслаў α= 0,025-0,035);

t - зададзеная тэмпература эксплуатацыі рабочай вадкасці ў °С.

Па дадзеных разлічваем:

ν=45*е^{-0,033*(50-50)}=45 мм²/с

Шчыльнасць вадкасці пры зададзенай тэмпературы вызначаецца па формуле:

ρ_t =ρ₀/(1+α*(t-t₀)) (2.2)

дзе р₀- значэнне шчыльнасці пры t=50°С; α - каэфіцыент тэмпературнага пашырэння вадкасці ( у сярэднім для мінеральных масел прымаецца 0,0007 (1/°С)).

ρ_t=890/(1+0,0007*(50-50))=890 кг/м³