395 / 457
Эксплуатация и ремонт машин и оборудования
395
Введение.
Увеличение единичных мощностей дорожных и строительных машин (ДСМ), при-
менительно к гидроцилиндрам привода их рабочего оборудования неразрывно связано с повышением
уровня давления рабочей жидкости гидросистем, увеличением скорости перемещения штока и его
хода, а, следовательно, размеров гидроцилиндров, и, зачастую, интенсивности использования их во
времени. Негативным проявлением этого является резкое увеличение эксплуатационных нагрузок,
ухудшение условий и режима функционирования и неизбежное снижение их надёжности. Примени-
тельно к длинноходовым гидроцилиндрам особую опасность представляет их мгновенная остановка в
пространстве при встрече многозвенного рабочего оборудования машины с непреодолимым препят-
ствием. Таким образом, определение параметров наибольшего эксплуатационного нагружения гид-
роцилиндров многозвенной машины позволяет на стадии её проектирования более точно оценить
конструктивно-технологические характеристики требуемых гидроцилиндров, а на стадии их диагно-
стирования более достоверно установить предельные значения диагностических параметров.
Основные положения.
Напряжения сжатия, возникающие в опасном сечении штока, анали-
тически без учёта кинематических особенностей рабочего оборудования ДСМ описываются уравне-
нием [1-5]
) (
) (
) (
) (
) (
) (
) (
) ( σ
сж
xW
x y P
xW
xeP
xW
xM
xF
P x
T S
S
Q
S
.
(1)
В уравнении (1) первое слагаемое даёт величину нормального напряжения от действия про-
дольного сжимающего усилия
S
P
, второе – величину наибольших напряжений сжатия, вызванных
действием поперечной нагрузки
) (
xM
Q
от веса гидроцилиндра, третье и четвёртое – то же, вы-
званные дополнительным его изгибом при наличии эксцентриситета
) (
xe
в его опорах и полного
прогиба
) (
x y
T
, являющихся плечом приложения продольного сжимающего усилия
S
P
;
) (
xF
и
) (
xW
– площадь и осевой момент сопротивления сечения штока, соответственно;
x
– координата
его опасного сечения [5].
Полный прогиб
) (
x y
T
гидроцилиндра равен сумме его составляющих [5]
).
(
) (
) (
) (
) (
) (
) (
) (
δ
γ
β
α
x y x y x y x y x y x y x y x y
R
Q
P
T
(2)
В начальный момент эксплуатации прогиб
) (
x y
T
может быть представлен суммой
).
(
) (
) (
0
x y x y x y
P
T
T
(3)
В равенствах (2) и (3):
) (
x y
T
– полный прогиб гидроцилиндра;
) (
α
x y
– его прогиб вслед-
ствие выборки технологических зазоров в его подвижных сопряжениях;
) (
β
x y
– то же в результате
возможного начального (технологического) искривления его длинномерных элементов при изготов-
лении;
) (
γ
x y
– то же вследствие эксплуатационного искривления его штока;
) (
δ
x y
– то же из-за
выборки дополнительных зазоров в результате радиальной деформации под давлением его корпуса;
) (
x y
Р
– то же вследствие его продольного нагружения при наличии вышеперечисленных напря-
жённых и ненапряжённых деформаций;
) (
x y
Q
– то же вследствие поперечного нагружения гидро-
цилиндра от действия весов его элементов;
) (
x y
R
– то же в результате наличия силового поворота
в его опорных элементах, обусловленного кинематикой привода рабочего оборудования конкретной
ДСМ;
) (
0
x y
T
– то же до подачи рабочей жидкости под давлением в полости гидроцилиндра [5].
Анализ выражения (1) показывает, что переменными по циклу экскавации параметрами наи-
большего нагружения гидроцилиндров являются: изгибающий момент
) (
xM
Q
, усилие
S
P
и про-
гиб
) (
x y
T
гидроцилиндра в результате его эксплуатационного продольно-поперечного нагруже-
ния. Кроме этого, последняя характеристика дополнительно является и функцией времени эксплуата-
ции гидроцилиндра.
Доказано [1 - 7], что максимальное значение момент
) (
xM
Q
имеет, во-первых, при гори-
зонтальном расположении гидроцилиндра, а, во-вторых, – при максимальном выдвинутом штоке.