Совершенствование уплотнительных устройств гидроцилиндров лесных машин

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 нагруженности 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 гвдроцилиндра (рис. 1а), обеспечивает смещение манжет 3 и 4 относительно конгртела (цилиндра 1 на рис. 1) при возвратно-поступательном перемещении штока и осуществляется не одновременно, а последовательно. Это достигается с помощью двух упругих герметичных пустотелых голец 12 и 13, размещенных между направляющим кольцом 9 и защитными шайбами 5 и 6.

При работе уплотнения гвдроцилиндра изменение объемов полостей А и Б компенсируется как за счет перетекания рабочей жидкости через зазор между направляющей втулкой 9 и цилиндром 1, так и за счет деформации упругих голец 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 Р_с). 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 D и ф с контртелом у сравниваемых уплотнений гидороциливдра 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 цилиндра 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.

Рис. I. Уплотнение гидроцилиндра с пониженной величиной усилия страгивания (а) и основные схемы его нагружения (б ... г)

Рис. 2. Захват для бесчокерной трелевки древесины, смонтированный на самоходной тележке лабораторного почвенного канала

Повое 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.