Содержание
Назначение и область применения
Шарнирные наконечники для гидроцилиндров секций складывания стрелы автобетононасоса представляют собой специализированные узлы шарнирного соединения, обеспечивающие передачу усилия от гидроцилиндра к секциям распределительной стрелы при одновременной компенсации угловых перемещений.
Распределительная стрела автобетононасоса состоит из нескольких шарнирно сочлененных секций, движение которым в вертикальной и горизонтальной плоскостях сообщается гидроцилиндрами двустороннего действия. Шарнирные наконечники устанавливаются на штоке и корпусе гидроцилиндра, образуя подвижные точки крепления к секциям стрелы и опорной колонне.
Функциональные задачи шарнирных наконечников
Шарнирные наконечники выполняют следующие критически важные функции:
- Обеспечение шарнирного соединения между гидроцилиндром и секциями стрелы
- Передача значительных усилий от гидроцилиндра на элементы конструкции стрелы
- Компенсация угловых перемещений и несоосности при движении секций
- Предотвращение передачи изгибающих моментов на шток гидроцилиндра
- Восприятие радиальных и осевых нагрузок при колебательных движениях
Конструктивное исполнение шарнирных наконечников
Шарнирные наконечники для гидроцилиндров складывания стрелы автобетононасоса представляют собой узлы, включающие корпус проушины и сферические подшипники скольжения. Конструктивно выделяют два основных типа крепления наконечников к гидроцилиндру: резьбовое соединение и приварное исполнение.
Основные конструктивные элементы
| Элемент | Материал | Назначение |
|---|---|---|
| Корпус проушины | Конструкционная сталь | Восприятие нагрузок, крепление к гидроцилиндру |
| Наружное кольцо подшипника | Подшипниковая сталь закаленная | Обеспечение посадки в проушину |
| Внутреннее кольцо подшипника | Подшипниковая сталь с покрытием | Сферическая поверхность скольжения |
| Палец | Сталь закаленная, хромированная | Соединение с секцией стрелы |
| Уплотнения | Эластомеры, ПТФЭ | Защита от загрязнений |
Типы крепления наконечников
Резьбовое крепление применяется для гидроцилиндров средних диаметров и обеспечивает возможность быстрой замены узла при техническом обслуживании. Резьбовой наконечник ввинчивается в головку штока или заднюю крышку гидроцилиндра с применением стопорных элементов для предотвращения самоотвинчивания.
Приварное исполнение используется для гидроцилиндров большого диаметра и обеспечивает максимальную прочность соединения. Проушина приваривается к штоку или корпусу гидроцилиндра полноконтурным швом с последующим контролем качества сварного соединения.
Стандарты и технические требования
Проектирование и изготовление шарнирных наконечников и сферических подшипников скольжения регламентируется рядом национальных и международных стандартов, обеспечивающих их взаимозаменяемость и требуемые эксплуатационные характеристики.
Основные стандарты
| Стандарт | Наименование | Область применения |
|---|---|---|
| DIN ISO 12240-1 | Радиальные сферические подшипники скольжения | Геометрия, размеры, допуски |
| DIN ISO 12240-4 | Шарнирные головки | Конструкция наконечников |
| ГОСТ 3635-78 | Подшипники шарнирные. Технические условия | Технические требования для подшипников |
| ГОСТ 18464-96 | Гидроприводы объемные. Общие технические требования | Требования к гидроцилиндрам |
Стандарт DIN ISO 12240-1 определяет конструктивные размеры и допуски для радиальных сферических подшипников скольжения серий G, E, K и W. Подшипники различаются шириной наружного кольца, что влияет на допустимую нагрузку и компактность узла.
Стандарт ГОСТ 3635-78 устанавливает технические требования к шарнирным подшипникам, применяемым в проушинах гидроцилиндров. Стандарт регламентирует параметры шероховатости поверхностей, предельные отклонения размеров, требования к материалам и термообработке. Согласно пункту 6.9 стандарта, при твердости колец от 59 до 65 HRC постоянно действующая температура не должна превышать 120 градусов Цельсия, допускается кратковременная работа подшипников при температуре 150 градусов Цельсия.
Серии сферических подшипников
| Серия | Особенности | Применение |
|---|---|---|
| Серия E | Узкая конструкция | Ограниченное монтажное пространство |
| Серия G | Стандартная ширина | Универсальное применение |
| Серия K | Увеличенная ширина | Высокие нагрузки |
| Серия W | Широкое исполнение | Максимальные нагрузки |
Материалы и конструкция
Выбор материалов для шарнирных наконечников определяется требованиями по прочности, износостойкости и коррозионной стойкости. Наружное кольцо сферического подшипника изготавливается из закаленной подшипниковой стали марки 100Cr6, что соответствует требованиям ГОСТ 3635-78 по твердости поверхности в диапазоне от 59 до 65 HRC.
Материалы рабочих поверхностей
Внутреннее кольцо подшипника выполняется из закаленной стали с последующей обработкой поверхности скольжения. Применяются следующие варианты обработки:
- Фосфатирование с покрытием дисульфидом молибдена для подшипников с периодической смазкой
- Твердое хромирование для повышения износостойкости и коррозионной стойкости поверхностей
- Нанесение композитного слоя на основе политетрафторэтилена для необслуживаемых самосмазывающихся подшипников
Пример конструкции
Шарнирный наконечник гидроцилиндра складывания стрелы автобетононасоса диаметром 80 мм включает проушину с подшипником серии GE80ES-2RS. Подшипник имеет наружный диаметр 120 мм, ширину 55 мм и оснащен двусторонними резиновыми уплотнениями для предотвращения попадания загрязнений и вытекания смазочного материала.
Самосмазывающиеся материалы
Условия эксплуатации автобетононасосов часто затрудняют регулярное обслуживание шарнирных наконечников, что делает применение самосмазывающихся материалов предпочтительным решением. Самосмазывающиеся подшипники скольжения содержат твердую смазку в структуре материала, что обеспечивает работу узла без внешнего смазывания.
Политетрафторэтилен в подшипниках скольжения
Наиболее распространенным самосмазывающимся материалом является политетрафторэтилен. В сферических подшипниках ПТФЭ наносится на внутреннюю поверхность наружного кольца в виде тканевого слоя, впрессованного в металлическую основу из подшипниковой или специальной бронзы.
| Параметр | ПТФЭ композит | Сталь с MoS₂ |
|---|---|---|
| Коэффициент трения | 0,04-0,10 | 0,08-0,15 |
| Максимальное динамическое давление, МПа | 140-180 | 150-200 |
| Максимальная скорость скольжения, м/с | до 0,3 | до 0,2 |
| Температурный диапазон, °С | от минус 40 до плюс 120 | от минус 30 до плюс 150 |
| Необходимость периодической смазки | Не требуется | Периодическая |
Композитные материалы
Современные самосмазывающиеся подшипники используют многослойную конструкцию: стальная основа, пористый бронзовый слой, скользящий слой из ПТФЭ-композита с наполнителями. Пористый слой обеспечивает удержание и постепенное выделение смазочного материала при работе подшипника. Металлофторопластовые подшипники выдерживают статические нагрузки до 250-400 МПа и динамические нагрузки до 140-250 МПа при коэффициенте трения в диапазоне от 0,04 до 0,10.
Динамические нагрузки
Шарнирные наконечники гидроцилиндров складывания стрелы автобетононасоса подвергаются сложному нагружению, включающему статические и динамические составляющие. Характер нагрузок определяется режимом работы стрелы, скоростью перемещения секций, инерционными воздействиями и влиянием транспортируемой бетонной смеси.
Виды нагрузок
Радиальные нагрузки на шарнирный наконечник возникают при выдвижении и втягивании штока гидроцилиндра. Величина радиальной нагрузки определяется усилием гидроцилиндра и углом между осью цилиндра и направлением усилия на секцию стрелы.
Осевые нагрузки появляются при угловых перемещениях секций стрелы относительно гидроцилиндра. Шарнирное соединение компенсирует эти перемещения, однако в подшипнике возникают осевые силы, величина которых зависит от угла отклонения.
Ударные нагрузки образуются при пуске и остановке гидроцилиндра, изменении направления движения стрелы, вибрациях базового шасси при движении. Коэффициент динамичности для шарнирных наконечников автобетононасосов принимается равным от 1,5 до 2,0 в зависимости от режима эксплуатации.
Расчет удельного давления
Расчет удельного давления в подшипнике
p = F / (d × B)
где:
- p - удельное давление, МПа
- F - радиальная нагрузка на подшипник, Н
- d - диаметр внутреннего кольца, мм
- B - ширина подшипника, мм
Пример расчета: При нагрузке F = 100 кН на подшипник GE80ES-2RS с d = 80 мм и B = 55 мм удельное давление составит: p = 100000 / (80 × 55) = 22,7 МПа, что находится в допустимых пределах для ПТФЭ-композита при динамических нагрузках.
Колебательные движения
Особенностью работы шарнирных наконечников стрелы бетононасоса является преобладание колебательных движений над вращательными. При складывании и раскладывании стрелы подшипник совершает качательные движения с углом отклонения от 5 до 20 градусов в зависимости от конструкции подшипника и геометрии сочленения секций.
| Режим работы | Тип нагрузки | Коэффициент запаса |
|---|---|---|
| Нормальная эксплуатация | Динамическая с вибрацией | 1,5 |
| Частые пуски и остановки | Ударная | 2,0 |
| Работа на предельных нагрузках | Максимальная статическая | 2,5 |
Критерии подбора
Подбор шарнирных наконечников для гидроцилиндров стрелы автобетононасоса осуществляется на основе анализа условий эксплуатации, действующих нагрузок и конструктивных ограничений. Правильный выбор наконечника обеспечивает надежную и долговечную работу гидросистемы.
Основные критерии выбора
Диаметр пальца определяется усилием гидроцилиндра и допустимым давлением смятия материала подшипника. Для гидроцилиндров стрелы диаметром от 80 до 125 мм применяются пальцы диаметром от 50 до 80 мм.
Ширина подшипника выбирается исходя из величины радиальной нагрузки и ограничений по монтажному пространству. Применение подшипников широких серий K и W обеспечивает повышенную грузоподъемность при увеличении габаритов узла.
Тип уплотнений зависит от условий эксплуатации. Для автобетононасосов рекомендуется применение подшипников с двусторонними уплотнениями для защиты от попадания цементной пыли, влаги и агрессивных сред.
Требования к материалу контактирующих деталей
Учет условий эксплуатации
| Условие эксплуатации | Требование к подшипнику |
|---|---|
| Высокая запыленность | Двусторонние уплотнения, ПТФЭ-композит |
| Влажная среда | Хромированные поверхности, герметичные уплотнения |
| Низкие температуры | Специальные смазки, морозостойкие уплотнения |
| Высокие вибрации | Увеличенная ширина подшипника, серия K или W |
| Редкое обслуживание | Самосмазывающиеся ПТФЭ-композиты |
Эксплуатация и техническое обслуживание
Надежная работа шарнирных наконечников гидроцилиндров стрелы обеспечивается правильным монтажом, своевременным техническим обслуживанием и контролем технического состояния. Периодичность и объем обслуживания зависят от типа применяемых подшипников и условий эксплуатации.
Монтаж шарнирных наконечников
При установке шарнирных подшипников необходимо обеспечить правильную посадку наружного кольца в проушину и внутреннего кольца на палец. Посадка наружного кольца выполняется с натягом для предотвращения проворачивания, внутреннего кольца - с зазором для обеспечения свободного качения.
Осевая фиксация подшипника в проушине осуществляется стопорными кольцами или торцевыми крышками. Необходимо обеспечить отсутствие осевого зазора при сохранении возможности компенсации температурных деформаций.
Смазка подшипников
Для подшипников скольжения с возможностью повторного смазывания применяются консистентные смазки на основе литиевого мыла с добавлением дисульфида молибдена или графита. Смазка подается через пресс-масленку до появления свежей смазки из уплотнений.
| Режим работы | Периодичность смазки | Тип смазки |
|---|---|---|
| Нормальная эксплуатация | Каждые 250-300 моточасов | Литиевая с MoS₂ |
| Интенсивная работа | Каждые 100-150 моточасов | Литиевая высокотемпературная |
| Запыленные условия | Каждые 50-100 моточасов | Литиевая с графитом |
| Самосмазывающиеся ПТФЭ | Не требуется | Твердая смазка в структуре |
Контроль технического состояния
Периодический осмотр шарнирных наконечников включает проверку целостности уплотнений, отсутствия утечек смазки, наличия видимых повреждений проушин и пальцев. При обнаружении люфтов в шарнирном соединении, заеданий при движении или появлении нехарактерных шумов необходимо провести детальную диагностику узла.
Рекомендации по эксплуатации
- Избегать работы гидроцилиндров на максимальных углах отклонения в течение длительного времени
- Не допускать ударных нагрузок при резких пусках и остановках гидросистемы
- Проводить визуальный осмотр шарнирных соединений перед началом рабочей смены
- Защищать узлы от попадания абразивных материалов при проведении ремонтных работ
- При длительном простое оборудования периодически осуществлять качательные движения стрелы для распределения смазки
Часто задаваемые вопросы
Ресурс работы зависит от типа подшипника, условий эксплуатации, интенсивности использования и качества технического обслуживания. Самосмазывающиеся подшипники с ПТФЭ-композитом при нормальных условиях работы и соблюдении правил эксплуатации могут обеспечить длительный срок службы. Подшипники с периодической смазкой дисульфидом молибдена требуют регулярного обслуживания согласно рекомендациям производителя. В условиях интенсивной эксплуатации, повышенной запыленности или воздействия агрессивных сред ресурс может существенно снижаться, что требует более частого контроля технического состояния.
Применение подшипников качения в шарнирных наконечниках гидроцилиндров стрелы не рекомендуется. Сферические подшипники скольжения обеспечивают компенсацию угловых перемещений от 5 до 20 градусов без дополнительных конструктивных элементов, выдерживают ударные нагрузки, эффективно работают при низких скоростях качательных движений. Подшипники качения не обеспечивают требуемую угловую компенсацию и чувствительны к ударным нагрузкам, характерным для данного применения.
Признаки необходимости замены включают увеличение люфта в шарнирном соединении, заедания при качательных движениях, появление посторонних шумов при работе гидроцилиндра, утечку смазочного материала через уплотнения, видимый износ рабочих поверхностей. Измерение зазора между пальцем и внутренним кольцом подшипника производится при снятой нагрузке. Превышение зазора более чем на 0,5 мм от номинального значения является основанием для замены подшипника.
Самосмазывающиеся подшипники используют композитную конструкцию из нескольких слоев. Наружная стальная обечайка обеспечивает прочность и посадку в проушину. Средний слой из спеченной бронзы создает пористую структуру для удержания смазочного материала. Внутренний скользящий слой выполняется из политетрафторэтилена с добавлением наполнителей: графита, стекловолокна, бронзового порошка. Такая многослойная конструкция обеспечивает низкий коэффициент трения от 0,04 до 0,10 и длительную работу без внешнего смазывания.
Температурный диапазон эксплуатации определяется типом применяемого подшипника и смазочного материала. Подшипники с ПТФЭ-композитом работают в диапазоне от минус 40 до плюс 120 градусов Цельсия. При низких температурах увеличивается вязкость смазки и жесткость эластомерных уплотнений, что может привести к затруднению движения в начале работы. При высоких температурах возможно размягчение ПТФЭ и ускоренный износ. Для эксплуатации в экстремальных температурных условиях применяются специализированные материалы уплотнений и смазочные материалы.
Палец должен быть изготовлен из конструкционной стали с последующей термообработкой до твердости от 52 до 60 HRC по поверхности. Рабочая поверхность пальца шлифуется и полируется до шероховатости Ra не более 1,6 микрометра. Для защиты от коррозии поверхность хромируется или фосфатируется. Точность изготовления пальца соответствует полю допуска h7-h9 в зависимости от требований конкретного применения. Отклонение от цилиндричности и овальность не должны превышать половины допуска на диаметр.
Ремонт шарнирных наконечников ограничивается заменой изношенных подшипников при сохранении целостности корпуса проушины и пальца. При износе посадочного места подшипника в проушине возможно восстановление размеров наплавкой с последующей механической обработкой. Износ пальца устраняется хромированием или наплавкой с восстановлением номинального диаметра. Замена изношенных подшипников на новые производится после тщательной очистки посадочных мест и проверки геометрии сопрягаемых поверхностей.
Размер шарнирного наконечника определяется усилием гидроцилиндра и конструктивными ограничениями. Диаметр пальца рассчитывается исходя из максимального усилия цилиндра и допустимого давления смятия материала подшипника. Для гидроцилиндров с усилием от 100 до 200 кН применяются наконечники с диаметром пальца от 50 до 70 мм. Ширина подшипника выбирается из стандартного ряда с учетом действующей радиальной нагрузки. Необходимо также учитывать габаритные ограничения монтажного пространства между секциями стрелы.
Связанные товары и решения
Для эффективной работы оборудования рекомендуем также рассмотреть:
- Шарнирные головки ASAHI
- Шарнирные головки IKO
- Шарнирные головки IKO с внешней резьбой
- Шарнирные головки IKO с внутренней резьбой
- Подшипники шарнирные INA
- Шарнирные подшипники ZKL
- Шарнирные наконечники
- Шарнирные наконечники Fluro
- шарнирные наконечники 10 мм
- шарнирные наконечники 100 мм
- шарнирные наконечники 12 мм
- шарнирные наконечники 14 мм
- шарнирные наконечники 15 мм
- шарнирные наконечники 16 мм
- шарнирные наконечники 17 мм
Отказ от ответственности
Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена для предоставления общей технической информации о шарнирных наконечниках гидроцилиндров стрелы автобетононасоса. Представленные данные, расчеты и рекомендации не могут служить основанием для проектирования, изготовления или ремонта оборудования без проведения детальных инженерных расчетов и согласования с производителем.
Автор не несет ответственности за любые последствия, возникшие в результате применения информации из данной статьи. Выбор конкретных материалов, конструктивных решений и параметров оборудования должен осуществляться квалифицированными специалистами с учетом действующих стандартов, норм безопасности и условий эксплуатации конкретного оборудования.
Источники
- ГОСТ 3635-78 - Подшипники шарнирные. Технические условия
- ГОСТ 18464-96 - Гидроприводы объемные и пневмоприводы. Общие технические требования
- DIN ISO 12240-1 - Подшипники скольжения сферические. Часть 1. Радиальные сферические подшипники скольжения
- DIN ISO 12240-4 - Подшипники скольжения. Сферические подшипники скольжения. Часть 4. Шарнирные головки
- Техническая документация производителей сферических подшипников скольжения и шарнирных наконечников для гидроцилиндров
- Руководство по укладке бетонных смесей бетононасосными установками. Строительная нормативно-техническая документация
- Техническая документация производителей автобетононасосов по конструкции распределительных стрел и гидравлических систем
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.
