Рабочие гидравлические цилиндры

6.3.9.1 Назначение, классификация и принцип действия гидравлических цилиндров

Рабочие гидравлические цилиндры основной гидравлической системы предназначены для приведения в действие, изменения режимов работы и установочных параметров рабочих органов комбайна, обеспечивающих нормальное протекание технологического процесса.

Гидравлические цилиндры (ГЦ) в зависимости от характера управляемого ими процесса, могут быть одностороннего и двустороннего действия. В первой и второй группе можно выделить специальные ГЦ, имеющие особенности в их конструктивном исполнении.

ГЦ одностороннего действия бывают плунжерные (подъема и опускания жатки, вертикального перемещения мотовила, открытия и закрытия копнителя) и специальные (вариаторов мотовила, молотильного барабана и вентилятора очистки). В них давление масла передается только в одном направлении.

Характеристики плунжерных ГЦ приведены в таблице 6.2, специальных ГЦ – в таблице 6.3.

 

Таблица 6.2 – Характеристики плунжерных гидроцилиндров

Назначение	Количество	Диаметр плунжера, мм	Ход плунжера, мм
Подъем и опускание жатки	2	63	500
Подъем и опускание мотовила	1	32	340
Управление измельчителем или открытием копнителя	1	20	63
Закрытие копнителя	2	25	240

 

Цилиндры двустороннего действия поршневые. Поршень передвигается под давлением масла в двух направлениях. К этому типу относят ГЦ вертикального и горизонтального перемещения мотовила, механизма включения молотилки, прокрутки наклонной камеры, привода выгрузных шнеков и поворота наклонного выгрузного шнека.

 

Таблица 6.3 – Характеристики специальных гидроцилиндров

Назначение	Характерная особенность	Количество	Диаметр плунжера, мм	Ход плунжера, мм
Изменение частоты вращения мотовила	Встроенный ГЦ с вращающимся входом рабочей жидкости	1	32	32
Изменение частоты вращения барабана	Встроенный ГЦ с вращающимся входом рабочей жидкости	1	50	50
Изменение частоты вращения вентилятора очистки	Встроенный ГЦ с вращающимся входом рабочей жидкости	1	32	32

 

Характеристики поршневых ГЦ приведены в таблице 6.4 (с указанием специальных).

На комбайнах «Дон» впервые применена гидравлическая блокировка ГЦ, обеспечивающая синхронность вертикального перемещения правой и левой сторон мотовила. Это достигается за счет использования поршневого и плунжерного ГЦ, соединенных трубопроводами (см. схему рис.6.1).

 

Таблица 6.4 – Характеристики поршневых гидроцилиндров

Наименование	Количество	Диаметр, мм		Ход, мм	Примечание
		поршня	штока
Прокрутка жатки	1	40	25	160
Подъем и опускание мотовила	1	40	25	380	Специальный, с прокачкой
Перемещение мотовила	1	32	20	180	Специальный, с прокачкой
Перемещение мотовила	1	40	25	180
Поворот выгрузного шнека	1	63	40	500
Включение молотилки	1	40	25	160
Включение выгрузного шнека	1	40	25	63

При подъеме мотовила рабочая жидкость направляется в нижнюю полость поршневого цилиндра 12. С перемещением последнего поднимается левая сторона мотовила. Одновременно рабочая жидкость из верхней полости цилиндра 12 направляется по трубопроводу в плунжерный ГЦ 13, который синхронно поднимает правую сторону мотовила. При опускании мотовила рабочая жидкость из нижней полости поршневого цилиндра 12 перемешается в бак, а из плунжерного 13 – в верхнюю полость поршневого цилиндра. Для заполнения полости плунжерного ГЦ необходимо поднять мотовило в крайнее верхнее положение. Таким же способом добавляют жидкость в случае ее утечки.

Гидравлическая блокировка служит и для синхронности горизонтального перемещения мотовила. Отличие ее от рассмотренной ранее блокировки заключается в том, что вместо плунжерного ГЦ используется второй поршневой цилиндр.

Секция распределителя 6 (см. рис. 6.1) связана с верхней полостью левого 14 и нижней полостью правого 15 поршневых ГЦ. Цилиндры соединены между собой так, что нижняя полость левого сообщается с верхней полостью правого.

При смещении мотовила вперед рабочая жидкость поступает в нижнюю полость правого ГЦ 15, передвигая шток вперед. Одновременно рабочая жидкость из верхней полости правого ГЦ 15 направляется в нижнюю полость левого ГЦ 14. Масло из верхней полости последнего уходит на слив. При обратном движении мотовила рабочая жидкость проходит в верхнюю полость левого ГЦ 14 и уходит на слив из нижней полости правого ГЦ 15.

Для синхронности необходимо, чтобы в системе вертикального перемещения объем полости плунжерного ГЦ был равен максимальному объему верхней полости левого ГЦ, а в системе горизонтального перемещения объем нижней полости ГЦ был равен объему верхней полости правого цилиндра.

Подобрать объемы пар ГЦ из стандартного ряда не представляется возможным. Поэтому в одном поршневом цилиндре каждой пары устанавливают компенсирующую систему. Она состоит из двух поршней уменьшенной (примерно на половину по отношению к типовой) толщины, между которыми установлена пружина. При взаимном сближении или удалении поршней меняется объем, занимаемый компенсирующей системой, и, следовательно, объем соответствующих полостей ГЦ.

 

6.3.9.2 Конструкция и функционирование гидроцилиндров

Гидроцилиндр подъема и опускания жатки (рис. 6.8) плунжерный одностороннего действия.

 

 

Рисунок 6.8 – Гидроцилиндр подъема и опускания жатки:

1- донышко цилиндра; 2 – стопорное кольцо; 3 – упорное кольцо; 4 – плунжер; 5 – гильза цилиндра; 6, 7 – уплотнительные кольца, 8 – головка цилиндра; 9 – головка плунжера; 10 – грязесъемная манжета; 11 – донышко плунжера

 

Корпус цилиндра состоит из гильзы 5 и приваренного к ней с одной стороны донышка 1 с проушиной. В донышке имеется резьбовое отверстие под штуцер для присоединения трубопроводов к ГЦ. В гильзу ГЦ вставлена головка 8 и уплотнена в ней резиновыми кольцами 6 и 7. Осевое перемещение головки предотвращается замковым кольцом 10. В головку также вставлена грязесъемная манжета 10.

Внутрь корпуса ГЦ вставлен с зазором плунжер 4. К нему с одной стороны приварено донышко 11, а с другой – головка 9 плунжера. На плунжере 4 стопорным кольцом 2 крепят упорное кольцо 3. Оно ограничивает перемещение плунжера при его выдвижении, упираясь в торец головки 8 цилиндра. Перемещение плунжера 4 направляется головкой 8, в которой он скользит с минимальным зазором.

Гидроцилиндры открытия и закрытия копнителя плунжерные одностороннего действия. По устройству близки к ГЦ подъема и опускания жатки (рис. 6.8).

Гидроцилиндр вариатора мотовила служит для осевого перемещения подвижного диска ведущего шкива вариатора и вытеснения приводного ремня на больший радиус охвата. Он плунжерный, одностороннего действия и снабжен устройством для нагнетания рабочей жидкости в подплунжерное пространство во время вращения.

Конструкция ГЦ вариатора мотовила представлена на рисунке 6.9.

 

Рисунок 6.9 – Гидроцилиндр вариатора мотовила:

1 – угольник; 2 – штуцер; 3, 11 – шарикоподшипники; 4, 12 – уплотнительные кольца; 5 – распорное кольцо; 6 – манжета; 7 – пружина; 8 – плунжер; 9 – корпус гидроцилиндра; 10 – стопорное кольцо

 

ГЦ вариатора мотовила включает в себя корпус 9, крепящийся тремя болтами к ступице неподвижного диска ведущего шкива вариатора, плунжер 8, установленный в корпус и соединенный болтами с подвижным диском ведущего шкива вариатора. Плунжер уплотнен в корпусе резиновыми кольцами 4 и 12. Внутри плунжера на шарикоподшипниках 3 и 11 установлен штуцер 2. Попаданию рабочей жидкости в подшипники препятствует манжета 6, прижимаемая к стопорному кольцу 10 пружиной 8.

Для увеличения частоты вращения мотовила масло через невращающийся угольник 1 и штуцер 2 подается в полость между плунжером 8 и корпусом 9. Плунжер выдвигается из корпуса и перемещает подвижный диск ведущего блока вариатора, вытесняя приводной ремень на больший радиус охвата.

Для уменьшения частоты вращения мотовила внутренняя полость ГЦ соединяется со сливом. Под действием натяжения ремня подвижный диск ведущего блока вариатора и плунжер возвращаются в исходное положение, вытесняя масло внутренней полости на слив.

Гидроцилиндр вариатора вентилятора очистки плунжерный, одностороннего действия и снабжен устройством для нагнетания рабочей жидкости в подплунжерное пространство во время вращения. Он по конструкции близок к ГЦ вариатора мотовила.

Гидроцилиндр вариатора молотильного барабана плунжерный, одностороннего действия и снабжен устройством для нагнетания рабочей жидкости в подплунжерное пространство во время вращения. Конструкция ГЦ приведена на рисунке 6.10.

 

Рисунок 6.10 – Гидроцилиндр вариатора молотильного барабана:

1 – угольник; 2 – плунжер; 3 – головка цилиндра; 4, 5 – уплотнительные кольца; 6, 13 – подшипники; 7 – уплотнительная манжета; 8 – опорная шайба; 9 – донышко цилиндра; 10 – пружина; 11 – гильза; 12 – распорное кольцо; 14 – грязесъемная манжета; 15 – – штуцер

ГЦ вариатора молотильного барабана представляет собой гильзу 11 с приваренным к ней донышком 9, которое наворачивается на вал отбойного битера (ведущего блока вариатора молотильного барабана). В гильзу вставлена и зафиксирована замковым кольцом головка цилиндра 3, в которую, в свою очередь, установлен плунжер 2. Выдвижение плунжера ограничено стопорным кольцом. Места сопряжений уплотнены резиновыми кольцами 4 и 5.

Внутри плунжера 2 установлен на шарикоподшипниках 6 и 13 штуцер 15. Уплотнение вращающегося плунжера и невращающегося штуцера выполняется манжетой 7, прижимаемой пружиной 10.

Плунжер 2 через болты связан с подвижным диском вариатора.

При увеличении частоты вращения молотильного барабана масло поступает через угольник 1, штуцер 2 и отверстие плунжера в полость между плунжером 2 и донышком 8. Плунжер выдвигается из головки 3 и перемещает посредством упорной тарелки и трех болтов подвижный диск ведущего блока вариатора, вытесняя приводной ремень на больший радиус охвата.

Для уменьшения частоты вращения молотильного барабана ГЦ через распределитель соединяется со сливной магистралью. Диски шкива вариатора под действием натяжения ремня расходятся, плунжер входит в головку цилиндра, а ремень устанавливается на меньший радиус охвата. При этом масло из полости цилиндра уходит на слив.

Правый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила плунжерный одностороннего действия. По конструкции близок к ГЦ подъема и опускания жатки, схема которого приведена на рисунке 6.8.

Левый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила (конструкция с двумя скользящими поршнями) двустороннего действия специальный (имеет конструктивные особенности, отличающие его от ГЦ общего назначения). Конструкция ГЦ приведена на рисунке 6.11.

ГЦ включает в себя гильзу 7 и донышко 1 с отверстиями для крепления цилиндра к жатке.

Поршни 4 и 17 движутся по внутренней шлифованной поверхности гильзы. Уплотнительные кольца 3 и 16, установленные на наружных поверхностях соответствующих поршней в их проточках, устраняют перетекание масла из полости давления в полость слива.

Рисунок 6.11 – Левый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила (конструкция с двумя скользящими поршнями):

1 – донышко цилиндра; 2, 8 – штуцера; 3, 5, 9, 12, 14, 16, 18 – уплотнительные кольца; 4, 17 – поршни; 6 – шток; 7 – гильза цилиндра; 10 – головка цилиндра; 11 – головка штока; 12 – манжета; 15 – пружина; 19 – стопорное кольцо; А, В, Д, Е – отверстия в гильзе; Б, Г, Ж – – радиальные отверстия штока; И – осевое сверление (внутренняя полость) штока

 

Поршни 4 и 17 размещаются на штоке 6 с возможностью перемещения по нему в осевом направлении. Между поршнями расположена пружина 15, прижимающая поршень 17 к стопорному кольцу 19, также установленному на штоке ГЦ, а поршень 4 – к буртику штока 6. При изменении положения поршней (одного относительно другого) изменяются объемы полостей, заполняемых маслом.

Шток 6 цилиндра в зоне расположения поршней имеет заглушенное осевое сверление (внутреннюю полость) «И», связывающую между собой три радиальных отверстия «Б», «Г» и «Ж», два из которых («Б» и «Ж») перекрываются поршнями.

Уплотнительные кольца 5 и 18 устраняют попадание масла в пространство между поршнями, а кольца 9, 13 и 14 – подтекание масла из цилиндра. Головка 10 монтируется на гильзе и стопорится замковым кольцом. В верхней ее части расположена грязесъемная манжета 12.

К гильзе 7 приварены штуцера 2 и 8 для присоединения к ГЦ рабочих магистралей. Каждый штуцер сообщается с внутренней полостью цилиндра через два отверстия в гильзе: меньшего и большего диаметра. В крайних положениях штока один из поршней находится между отверстиями штуцера. При этом движение штока ограничивается упором его хвостовика в донышко 1 цилиндра при втягивании и расположенного на штоке кольца (на схеме не показано) в головку цилиндра 10 в процессе выдвижения.

В крайнем выдвинутом положении штока 6 ГЦ поршень 6 находится между отверстиями «Д» и «Е» штуцера 8 трубопровода, идущего от секции распределителя. Поэтому при подаче масла в этот трубопровод оно через отверстие малого диаметра «Д» создает давление нагнетания между поршнями, и одновременно через отверстие большего диаметра «Е» поступает в штоковую полость ГЦ, заставляя шток втягиваться.

Как только межпоршневое пространство оказывается отделенным от отверстия меньшего диаметра «Д», запертый в нем объем обеспечивает работу двух поршней как единого целого на всем промежутке их движения от одного штуцера к другому.

При подходе штока в крайнее заднее положение поршень 17 оказывается между отверстиями «А» и «В» штуцера 2, движение прекращается, если в крайнее положение доходит и синхронизируемый шток второго цилиндра. В случае, если шток второго ГЦ не дошел до крайнего положения (недостаточен объем масла, вытесненный из ведущего цилиндра), начинается перемещение правого поршня 4 по штоку. При этом освобождается закрываемое им ранее радиальное отверстие «Ж» и масло через осевое сверление «И» и среднее радиальное отверстие штока «Г» пополняет недостающий объем.

Отверстия в поясках поршней (на схеме не показаны) позволяют проходить маслу к малому отверстию штуцера даже при их полном соприкосновении.

Пополнение запертого объема заканчивается, как только шток второго ГЦ занимает крайнее заднее положение. Давление масла в межпоршневом пространстве и штоковой полости выравниваются, а смещенный поршень 4 возвращается пружиной 15 в исходное положение (до упора в буртик штока 6).

Проходное сечение отверстия меньшего диаметра «В» в гильзе обеспечивает плавное выравнивание мотовила.

При подходе штока в крайнее переднее положение поршень 4 оказывается между отверстиями «Д» и «Е» штуцера 8, движение прекращается, если в крайнее положение доходит и синхронизируемый шток второго цилиндра. В противном случае начинается перемещение левого поршня 17 по штоку. При этом освобождается закрываемое им ранее радиальное отверстие «Б» и масло через осевое сверление «И» и среднее радиальное отверстие штока «Г» пополняет недостающий объем.

Левый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила (конструкция с одним поршнем и шариковыми обратными клапанами) двустороннего действия специальный (имеет конструктивные особенности, отличающие его от ГЦ общего назначения). Конструкция ГЦ приведена на рисунке 6.12.

Рисунок 6.12 – Левый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила (конструкция с одним поршнем и шариковыми обратными клапанами):

1 – донышко цилиндра; 2, 5 – штуцера; 3, 4 – шарик обратного клапана; 6 – головка цилиндра; 7 – шток; 8 – головка штока; 9 – манжета; 10, 11, 12,, 14 – – уплотнительные кольца; 13 – гильза цилиндра; 15 – поршень; А, Г – отверстие большего диаметра в гильзе; Б, В – отверстие меньшего диаметра в гильзе

ГЦ включает в себя гильзу 13 и донышко 1 с отверстиями для крепления цилиндра к жатке.

Поршень 15 движется по внутренней шлифованной поверхности гильзы. Уплотнительное кольцо 14, установленное на наружней поверхности поршня в его проточке, устраняет перетекание масла из полости давления в полость слива.

Поршень 15 размещается на штоке 7.

Уплотнительные кольца 10, 11 и 12 устраняют подтекание масла из цилиндра. Головка 6 монтируется на гильзе и стопорится замковым кольцом. В верхней ее части расположена грязесъемная манжета 9.

К гильзе 13 приварены бонки штуцеров 2 и 5 для присоединения к ГЦ рабочих магистралей. Каждый штуцер сообщается с внутренней полостью цилиндра через два отверстия в гильзе: меньшего и большего диаметра. В крайних положениях штока поршень находится между указанными отверстиями штуцера. При этом движение штока ограничивается упором его хвостовика в донышко 1 цилиндра при втягивании и упором, расположенного на штоке кольца (на схеме не показано), в головку 6 цилиндра в процессе выдвижения.

В крайнем выдвинутом положении штока 7 ГЦ поршень 15 находится между отверстиями «В» и «Г» штуцера 5 трубопровода, идущего от секции распределителя. Поэтому при подаче масла в этот трубопровод шарик 4 обратного клапана закрывает отверстие малого диаметра «В» и одновременно через отверстие большего диаметра «Г» рабочая жидкость поступает в штоковую полость ГЦ, заставляя шток втягиваться.

При подходе штока в крайнее заднее положение поршень 15 оказывается между отверстиями «А» и «Б» штуцера 2, движение прекращается, если в крайнее положение доходит и синхронизируемый шток второго цилиндра. В случае если шток второго ГЦ не дошел до крайнего положения (недостаточен объем масла, вытесненный из ведущего цилиндра), имеет место поток жидкости из штоковой полости ГЦ в соединительную магистраль через открывшийся (под воздействием перепада давлений в рабочих полостях ГЦ) шариковый клапан 3, пополняющий недостающий объем.

Пополнение запертого объема заканчивается, как только шток второго ГЦ занимает крайнее заднее положение. Давления масла в рабочих полостях обоих ГЦ выравниваются, что приводит к закрытию шарикового обратного клапана.

Проходное сечение отверстия меньшего диаметра «Б» в гильзе обеспечивает плавное выравнивание мотовила.

При подходе штока в крайнее переднее положение поршень 15 оказывается между отверстиями «В» и «Г» штуцера 5, движение прекращается, если в крайнее положение доходит и синхронизируемый шток второго цилиндра. В противном случае, имеет место поток жидкости из бесштоковой полости ГЦ в соединительную магистраль через открывшийся шариковый клапан 4, пополняющий недостающий объем.

Правый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила поршневой двустороннего действия. Конструкция ГЦ приведена на рисунке 6.13.

Рисунок 6.13 – Правый гидроцилиндр вертикального перемещения мотовила:

1 – донышко цилиндра; 2, 6 – штуцеры; 3, 7, 9 – уплотнительные кольца; 4 – шток; 8 – головка цилиндра; 10 – манжета; 11 – головка штока; 12 – гильза

 

Правый ГЦ вертикального перемещения мотовила состоит из гильзы 12 и донышка 1 с проушиной, снабженной отверстием для крепления. К гильзе цилиндра приварены штуцера 2 и 6. Они сообщаются с его внутренней полостью через каналы, просверленные в гильзе.

Уплотнительное кольцо 3 устраняют перетекание масла из полости давления в полость слива. Головка 8 ввернута в гильзу 12. Кольцо 7 уплотняет соединение головки с цилиндром. В головке 8 смонтированы уплотнительное кольцо 9 штока 5 и грязесъемная манжета 10.

Поршень 4 устанавливается на шток 5 и закрепляется на нем шплинтуемой гайкой. На внешний конец штока на резьбе устанавливают головку 11, положение которой фиксируют при помощи гайки. Длину штока регулируют перемещением головки 11 по резьбе.

Левый гидроцилиндр горизонтального перемещения мотовила по конструктивному исполнению аналогичен левому ГЦ вертикального перемещения мотовила и отличается размерами и техническими данными.

Гидроцилиндры прокрутки наклонной камеру, механизмов включения молотилки и выгрузных шнеков и поворота наклонного выгрузного шнека относятся к поршневым и значительных конструктивных особенностей не имеют.

Гидроцилиндры открытия и закрытия копнителя относятся к плунжерным и значительных конструктивных особенностей не имеют.

Вибратор бункера (вибропобудитель) служит для привода в колебательное движение вибролиста бункера, разрушающего сводообразование, улучшающего и ускоряющего выгрузку влажного зерна из бункера. Под воздействием сообщаемых ему колебаний граничный слой зерна вибрирует и вследствие этого течет по наклонной плоскости к выгрузному шнеку.

Вибратор бункера представляет собой специальный поршневой цилиндр двустороннего действия с ходом 3 мм. Конструкция их неразборная и не ремонтопригодная.