Повышение эксплуатационных характеристик гидроцилиндров динамических испытательных стендов

• Автор: Болотин, Владимир Зиновьевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.07.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Конструктивные и технологические особенности

гидроцилиндров испытательных динамических стендов. Элементы гидроцилиндров. Постановка задачи исследования.

1.1. Анализ условий работы гидроцилиндров в испытательных динамических стендах

1.2. Требования к гидроцилиндрам для динамических стендов

1.3. Анализ конструкций гидроцилиндров зарубежных и отечественных фирм для испытательных стендов

1.4. Общие выводы по конструкции гидроцилиндров

1.5. Направляющие втулки штока

1.6. Поршень динамического гидроцилиндра

1.7. Гидравлический тормоз
1.8. Уплотнения штока гидроцилиндра
1.9. Общие требования к методике конструирования динамических гидроцилиндров
1 Краткие выводы и постановка задачи исследования Глава 2. Методика расчета направляющих втулок штока динамического гидроцилиндра
2.1. Анализ поперечных сил, действующих на шток динамического гидроцилиндра и исходные положения расчета
2.2. Методика расчета контактных направляющих втулок штока
2.3. Методика расчета гидростатического подшипника с турбулентными дросселями на входе в карманы
2.4. Расчет гидростатического подшипника с ламинарным дросселем на входе в карман
2.5. Методика расчета щелевого гидростатического подшипника
2.6. Методика расчета сопротивления Диафрагменный лабиринт
2.7. Программа для расчета гидростатических подшипников БвБ
2.8. Выводы к главе

Глава 3. Методика расчета и выбора конструкции поршня Стр.
динамического гидроцилиндра
3.1. Особенности применения контактных уплотнений в
динамических гидроцилиндрах
3.2. Методика расчета поршня с щелевыми уплотнениями
3.3. Методика расчета плавающего поршня
3.4. Выбор конструкции поршня
3.5. Реализованные конструкции и результаты экспериментов
3.6. Выводы к главе 3
Глава 4. Методика расчета гидравлического тормоза динамического
гидроцилиндра
4.1. Основные положения расчета
4.2. Практические результаты
4.3. Выводы к главе 4
Глава 5. Разработка уплотнений штока динамических
гидроцилиндров
5.1. Особенности применения контактных уплотнений штока в
динамических гидроцилиндрах
5.2. Особенности конструирования бесконтактных уплотнений
штока
5.3. Особенности применения комбинированных уплотнений
штока
5.4. Выводы к главе 5
Глава 6. Общие вопросы конструирования и технологии изготовления
динамических гидроцилиндров
6.1. Общая методика проектирования динамического
гидроцилиндра
6.2. Особенности технологии изготовления динамического
гидроцилиндра
6.3. Примеры конструкций гидроцилиндров, изготовленных на
основе предложенных методик
6.4. Выводы к главе 6
Основные результаты и выводы
Список литературы


Если шток гидроцилиндра должен или может достигать высоких скоростей, и к штоку гидроцилиндра присоединена большая приведенная масса, во избежание аварии гидроцилиндр должен иметь устройства для плавного торможения на конце рабочего хода. От габаритов и массы гидроцилиндров в значительной степени зависит конструкция стенда. Невозможность установить их рядом с образцом, приводит к необходимости устанавливать дополнительные тяги и качалки, растут габариты и масса стенда, в системе нагружения появляются дополнительные люфты, ухудшается управляемость и другие характеристики стенда. Это требование важно для гидроцилиндра, работающего под управлением электрогидравлического усилителя. При разных площадях поршня золотник будет пропускать разные расходы на кромках [], что приведет к искажению формы сигнала нагружения. Эта опция желательна для длинноходовых цилиндров, которые могут работать в системах управления с обратной связью по перемещению. При установке на штоке гидроцилиндра динамометра, получается самостоятельный модуль - «силовозбудитель» с возможностью быстрой переналадки под другие испытания, образец. Гидроцилиндры общего машиностроения (станочные, подъемные, дорожных, горных машин), которые широко описаны в литературе - [], [], [], [], [], [], частично стандартизованы - [], [] этим требованиям не удовлетворяют. В качестве примера показан гидроцилиндр Д80Б. ОО. ОО []. Рис. Типовой машиностроительный гидроцилиндр [, с. Гидроцилиндр не может обеспечить длительную работу с высокими скоростями, имеет большое трение, габариты, массу, пониженное рабочее давление, разные площади под поршнем. Потому фирмы, создающие испытательные динамические стенды разрабатывают и изготавливают гидроцилиндры собственной конструкции. На Рис. MTS (MTS System Corporation, Minneapolis, Minnesota, USA) [3]. Гидроцилиндр выполнен в виде тумбы с мощным пьедесталом — основанием (1). На корпусе цилиндра устанавливается плата (4) для монтажа сервозолотника, подвода и отвода масла и подачи его в полости цилиндра через масляные порты (5). Поверхность штока хромирована, прошлифована и полирована. Поршень не имеет контактных уплотнений. Уплотнение по поршню происходит только по так называемым щелевым уплотнениям - перетекания масла через тонкий зазор между поршнем и корпусом цилиндра с системой концентрических проточек по периметру поршня. Рис. Шток цилиндра двигается по двум цилиндрическим подшипникам (8). Поверхность подшипников имеет систему концентрических проточек и для уменьшения трения и исключения надиров покрыта пленкой серебра. Система уплотнений гидроцилиндра (7) состоит из фторопластового кольца (А), подпружиненного резиновым кольцом круглого сечения, полиуретанового U - образного кольца (С), также подпружиненного резиновым колечком и пыльника (D) на подложке (F) и запертого пружинным кольцом (Е). Верхние уплотнения цилиндра можно заменить без его разборки. Внешние уплотнения гидроцилиндра разгружены от давления, для чего организован дренажный карман (В), откуда масло самотеком уходит в дренажную систему. Для обеспечения работы гидроцилиндра при больших скоростях движения штока, уплотнительное кольцо (А) демонтируется, и тем самым организуется перетечка масла из рабочих полостей в дренаж через подшипники, для их лучшего смазывания и охлаждения. Рабочие полости цилиндра в конце хода поршня имеют специальные полости - гидравлические тормоза. При непроизвольном вылете поршня в эти полости масло из них выдавливается через узкую щель между поршнем и корпусом, в результате чего шток гидроцилиндра безударно тормозится. Цилиндр имеет встроенный датчик перемещения штока высокой точности. В целом, опыт эксплуатации таких гидроцилиндров на Волжском Автомобильном Заводе показал их достаточную надежность. Правда, отмечены их недостаточные динамические свойства, хотя конечно в первую очередь они определяются невысоким номинальным расходом золотников. Однако на более интенсивно используемой универсальной разрывной Машине фирмы MTS, где стоит гидроцилиндр аналогичной конструкции, после лет эксплуатации на штоке появились кольцевые риски, причем такие глубокие, что появилась течь, с которой не удается справиться заменой уплотнений. На Рис. MTS [6]. Рис 1.