Выбор уплотнений в гидроцилиндре

Важными элементами конструкции гидропривода являются уплотнительные устройства, обеспечивающие герметичность в подвижных и неподвижных соединениях гидравлических машин. От типа применяемых уплотнений зависит конструкция поршней гидродвигателей (гидроцилиндров, гидромоторов), их параметры, а также величина рабочего давления.

Для обеспечения высокой степени герметизации применяют различного типа уплотнения (рисунок 4), изготовленные из различных материалов:

- набивочные;

- манжетные;

- резиновые кольца;

- металлические кольца.

а – резиновое кольцо прямоугольной формы; б – резиновое кольцо круглого сечения; в-манжетное U-образное уплотнение; г- манжетное V-образное уплотнение; b' – ширина резинового кольца прямоугольного сечения; b – ширина канавки; d – диаметр сечения круглого кольца; D – диаметр уплотняемого соединения; h – глубина канавки; l – ширина рабочей части манжеты

Рисунок 4 – Уплотнительные устройства

Принцип действия всех уплотнений из упругих материалов основан на их свойствах создавать начальное давление на уплотняемых поверхностях, контактируемых с уплотнением.

Все применяемые в гидроприводе крышек стояков уплотнения подразделяют по назначению на три группы:

- уплотнения неподвижных поверхностей: кольцо между поршнем и штоком, кольцо между гильзой и уплотнениями, кольцо между бронзовыми уплотнениями и крышкой, 2 кольца между крышкой и гильзой.

- уплотнения подвижных поверхностей при относительных возвратно-поступательных перемещениях: U-образные манжеты на поршне, бронзовые уплотнения, шевронные манжеты, грязесъемники.

Манжетные уплотнения

Манжетой в общем случае называют упругое фигурное кольцо, которое прижимается давлением рабочей жидкости к соответствующим деталям и оказывает уплотняющее действие.

Форма манжет разнообразна, однако наиболее распространенными являются U-образные и V-образные (шевронные) манжеты (рисунок 3).

Эти манжеты применяют при давлениях рабочей жидкости до 35 Мпа.

Сила трения при уплотнении манжетами с шевронным (V-образным) профилем определяется по формуле

F тр=pdlk, Н F тр=3.14´55´33´0,2= 1253,8 Н

(12)

где d – диаметр уплотняемого соединения;

k – удельная сила трения, равная 0,22 Мпа;

l – ширина уплотнения

Силу трения в уплотнениях из манжет U-образного профиля определяют по формуле

F тр=pdl(Pр + Pк) fм, Н F тр=3,14´125´21 (20 + 0,2)´0,1= 16649,8 Н Силу трения в уплотнениях грязесьемника определяют по формуле F тр=pdl(Pр + Pк) fм, Н F тр=3,14´55´8 (20 + 0,2)´0,1= 2791 Н

(13)

где d – диаметр уплотняемого соединения;

l – ширина рабочей части манжеты;

Pр – рабочее давление;

Pк – монтажное давление, составляющее 0,2 – 0,5 Мпа;

fм – коэффициент трения, равный:

для резины 0,1 – 0,13.

Суммарная сила трения Fтр определяется в зависимости от выбранных типов уплотнений на штоке и поршне, то есть

F тр= = 20,6 к/Н Определяю суммарную сумму трения во всех уплотнениях=20,6 кН

(14)

Выбор типа насоса

Гидравлические насосы предназначены для преобразования механический энергии (крутящий момент, частоту вращения) в гидравлическую (подача, давление). Существует большое разнообразие типов и конструкций гидравлических насосов, но всех их объединяет единый принцип действия – вытеснение жидкости. Насосы, использующие принцип вытеснения называются объемными. Во время работы внутри насоса образуются изолированные камеры, в которых рабочая жидкость перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Поскольку между полостями всасывания и нагнетания не существует прямого соединения, объемные насосы очень хорошо приспособлены для работы в условиях высокого давления в гидросистеме.

Насосно-аккумуляторная станция находится в маслоподвале

При установке оборудования в маслоподвале достоинствами являются:

- чистота окружающей среды, что положительно влияет на чистоту рабочей жидкости и работу всего гидропривода в целом,

- простота обслуживания и монтажа всей энергообеспечивающей части,

- пожаробезопасность по отношению к работающему оборудованию,

-отсутствие дополнительного нагрева рабочей жидкости от технологического оборудования, горячего металла,

Недостатками установки энергообеспечивающей части в маслоподвале являются:

- установка дополнительной системы вентиляции,

- удаленность от агрегата, что приводит к дополнительным расходам на установку, монтаж, обслуживание и ремонт трубопроводов,

- установка дополнительных уплотнений,

- сложность монтажа трубопроводов,

- подбор насосов с напором, соответствующим расстоянию от уровня установки насосов до уровня установки гидродвигателя,

- дополнительные потери давления в гидроприводе на длину трубопровода, местные сопротивления, кавитацию и гидроудары, возникающие в трубах.

Требуемое рабочее давление в системе 2 МПа.

Тип насоса: пластинчаный (лопастной) насос.

Рисунок 5- Насос пластинчатый

Достоинства данного типа насоса:

¾ сравнительно низкая пульсация подачи и расхода;

¾ достаточно низкий уровень шума;

¾ принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма.

Недостатки насоса:

¾ сложность конструкции и низкая ремонтопригодность;

¾ довольно низкие рабочие давления;

¾ залипание пластин при низких температурах.

КПД данного типа насоса не менее 70%

Мощность насоса

Рн=Qхр

(15)

Q=20л/мин=0,00033м³/с

Рн=0,00033х2=660Вт=0,66кВт