CC BY
43П. И. Попиков, В. И. Посметьев, С. И. Федяинов. Совершенствование уплотнительных устройств гадроцилиндров 87
Совершенствование уплотнительньк устройств гидроциливдров лесных машин
П. И. Попиков1
B. И. Посметьев
C. И. Федяинов
Воронжская государственная лесотехническая академия
АННОТАЦИЯ
Описана новая конструкция уплотнения гидроцилиндра захвата для трелевки поваленных деревьев и приведены результаты лабораторных исследований.
Ключевые слова: трелевка, захват, гидроцилиндр, уплотнение.
SUMMARY
In this article is about the new design of V-ring seal of the hydraulic grapple for drawing fall trees and results of laboratory researchhes.
Keywords: grapple, drawing, V-ring seal, hydraulic cylinder.
Для трелевки поваленных деревьев при рубках ухода в Центрально-Черноземном районе применяются колесные трактора сельскохозяйственного назначения с захватными устройствами для бесчокерной трелевки. В рабочих режимах трелевки возникают динамические нагрузки, в 2,5-2,8 раза превосходящие статические [1]. Гидросистемы сельскохозяйственных тракторов не предназначены воспринимать такие нагрузки, поэтому изучение рабочих процессов гидросистемы тракторов при бесчокерной трелевке деревьев при рубках ухода и снижение их динамической нагруженносги является актуальной задачей.
В результате перегрузок элементов гидропривода чаще всего выходят из строя рукава высокого давления и уплотнения гидроциливдров.
В связи с этим в ВГЛТА разработана новая конструкция уплотнений гвдроцилиндра, повышающая, на наш взгляд, надежность гидропривода [2].
Конструкция уплотнения падроцилиндра (рис. 1а), обеспечивает смещение манжет 3 и 4 относительно контртела (цилиндра 1 на рис. 1) при юзвратно-посгупательном перемещении штока и осуществляется не одновременно, а последовательно. Это достигается с помощью двух упругих герметичных
1 Авторы - соответственно профессор кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин, профессор, зав. кафедрой производства ремонта и эксплуатации машин, ассистент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин
© Попиков П. И., Посметьев В. И., Федяинов С. И., 2005
пустотелых колец 12 и 13, размещенных между направляющим кольцом 9 и защитными шайбами 5 и б.
При работе уплотнения щдроциливдра изменение объемов полостей А и Б компенсируется как за счет перетекания рабочей жидкости через зазор между направляющей агулкой 9 и цилиндром 1, так и за счет деформации упругих колец 12 и 13. При этом незначительная часть рабочей жидкости может также просачиваться по уплотняемым поверхностям манжет в сторону полости цилиндра, соединенной со сливной магистралью (давление Рс). Указанный "насосный" эффект, несмотря на допускаемое им незначительное увеличение утечки рабочей жидкости, способствует в то же время снижению сил трения в этой манжете в момент ее страгивания.
Последовательность смещений обеих манжет и характер взаимодействия их четырех рабочих поверхностей (по две с диаметрами соответственно £> и с1) с контртелом у сравниваемых уплотнений гидороцилицдра с традиционными различны. В традиционных уплотнениях гидроциливдров смещение таких манжет при страгивании происходит одновременно, причем только по наружным рабочим поверхностям (см. рис. 1а). В то же время в предлагаемой конструкции уплотнения смещение манжет происходит не только по наружным, но и по внутренним их рабочим поверхностям. Так, для первого случая нагружения уплотнения характерно одновременное смещение наружной поверхности манжеты 4 относительно цилин дра и внутренней - манжеты 3 относительно распорной втулки 7 при неподвижном положении относительно контртела соответственно двух других поверхностей этих манжет (рис. 1 б). Для второго случая нагружения имеет место одновременное смещение контртела вначале относительно обеих поверхностей манжеты 4, а затем -по внутренней поверхности манжеты 3 при неподвижной ее наружной поверхности (рис. 1 в). В третьем случае подвижными являются наружная поверхность манжеты 3 и внутренняя - манжеты 4 при неподвижных двух других поверхностях относительно контртела (рис. 1г).
На основании патента на полезную модель № 33197 нами изготовлен гидроцилиндр с новой конструкцией уплотнительного узла и установлен на захвате для бесчокерной трелевки (рис. 2). Это устройство было смонтировано на самоходную тележку лабораторного почвенного канала. Проведенные лабораторные испытания устройства подтвердили работоспособность гидропривода захвата. В методике лабораторных испытаний предусмотрено преодоление трелюемым сортиментом препятствий в виде пней, корней, камней, порубочных остатков с отклонением сортимента в вертикальной и горизонтальной плоскости во время движения самоходной тележки. Колебания давления рабочей жидкости в гидроцилиндре захвата записывались на компьютере с помощью специального устройства, подключенного к манометру. Исследование динамики гидропривода захвата при переходных процессах рабочих режимов трелевки древесины показало, что новое уплотнительное устройство обладает демпфирующими свойствами, а также обеспечивает более надежное удержание трелюемых деревьев, что ведет к повышению производительности в 1,4-1,7 раза.
88
Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ
Ршт ~ О
шт ~ О
2 7 3 5 12 9 13 6 4 8
т ~ г с
шт ~ /~рх
Ршт ~ Рр
шт ~ Рхх
Ршт ~ Ррх
Рис. I. Уплотнение гидроцилиндра с пониженной величиной усилия страгивания (а) и основные схемы его нагружения (б ... г)
П. И. Попиков, В. И. Посметьев, С. И. Федяинов. Совершенствование уплотнительных устройств гидроцилиндров 89
ЩтШ/щ 1ЖГ " "**"*
ШШШШШ
ШВшШ
ШШШШ
ш
шй®
тШШМШ шШШ
jHL
lelililMel
¡И
шшшшняш
шш
ШШШшж
щ
шШшш
Рис. 2. Захват для бесчокерной трелевки древесины, смонтированный на самоходной тележке лабораторного
почвенного канала
Новое уплотнение будет также устанавливаться в гидроцилиндры навесной системы трактора, что позволит снизить динамические нагрузки в вертикальной плоскости, передающиеся от трелюемых деревьев на элементы гидросистемы трактора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жуков А. В. Проектирование лесопромышленного оборудования / А. В. Жуков. Минск: Вышэйшая школа, 1990. 321 с.
2. А. с. 33197 МПК7 F 16 J 15/54. Опубл. 10.10.2003. Бюл.№ 28
