ГОСТ 34443-2018 (ISO 16368:2010). Межгосударственный стандарт. Мобильные подъемники с рабочими платформами. Расчеты конструкции, требования безопасности, методы испытаний

4.10 Гидравлические цилиндры

 

4.10.1 Проектирование гидроцилиндров

4.10.1.1 Общие положения

Конструкция гидроцилиндров, воспринимающих нагрузку, должна основываться на анализе давлений, нагрузок, сил и перемещений в планируемых условиях работы и условиях перегрузки и неполадок (см. 4.10.1.3). Цилиндры, выполняющие роль механических упоров, должны быть спроектированы таким образом, чтобы они выдерживали двойную нагрузку.

В условиях выхода из строя гидроцилиндров рассчитанное максимальное напряжение в любом его элементе не должно превышать предела текучести материала.

Контроль - проверка конструкции.

4.10.1.2 Нормальные рабочие условия

4.10.1.2.1 Продольный изгиб

Ответственная организация должна учитывать рабочие условия, которые вызывают комбинации удлинения, давления, упругих деформаций и внешних приложенных нагрузок и сил, создающих условия для максимального продольного изгиба.

4.10.1.2.2 Конструктивные элементы гидроцилиндров

Конструкция сварных соединений должна соответствовать 4.2.4.2.

Воспринимающие нагрузку резьбовые соединения должны отвечать требованиям соответствующих стандартов, а при проведении расчетов напряжений следует учитывать уменьшенные площади среза из-за допусков при изготовлении и упругой деформации, вызываемой гидравлическим давлением.

Конструкция резьбовых соединений, подверженных воздействию переменных растягивающих нагрузок, должна учитывать усталость металла и предотвращать самопроизвольное рассоединение (откручивание).

Контроль - проверка конструкции и визуальный осмотр.

4.10.1.2.3 Условия, вызывающие повышение давления в гидравлической системе (см. рисунки 5 - 9)

 

 

D - диаметр поршня; d - диаметр штока поршня с цилиндром

на растяжение, а блок регулирования скорости действует

на кольцевой зазор; F - нагрузка; P - давление в системе;

p_FC - нормальное давление; Z - ограниченный расход;

 

a) b) 

 

Расчетные случаи: 1 - при воздействии внешнего усилия F;

2 - при воздействии давления p; 1 + 2 - совместное

воздействие внешнего усилия F и давления p

 

Рисунок 5 - Давления в цилиндрах при нормальном режиме

работы - Цилиндр работает на сжатие

 

 

 

 

D - диаметр поршня; d - диаметр штока поршня с цилиндром

на растяжение, а блок регулирования скорости действует

на кольцевой зазор; F - нагрузка; P - давление в системе;

p_FT - нормальное давление; Z - ограниченный расход;

 

a) b) 

 

Расчетные случаи: 3 - при воздействии внешнего усилия F;

4 - при воздействии давления p; 3 + 4 - совместное

воздействие внешнего усилия F и давления p

 

Рисунок 6 - Давления в цилиндрах при нормальном режиме

работы - Цилиндр работает на растяжение

 

 

 

 

D - диаметр поршня; d - диаметр штока поршня

с цилиндром на растяжение и блоком регулирования

скорости, действующим на кольцевой зазор; F - нагрузка;

1 - поврежденное уплотнение

 

Рисунок 7 - Давление цилиндра при поврежденном уплотнении

 

 

 

 

D - диаметр поршня; d - диаметр штока поршня с цилиндром

на растяжение и блоком регулирования скорости, действующим

на кольцевой зазор; F - нагрузка; P - давление системы;

p_FC - нормальное давление; Z - ограниченный расход;

 

a) 

 

Рисунок 8 - Сдвоенные цилиндры, работающие на сжатие,

при нормальном режиме работы

 

 

 

 

D - диаметр поршня; d - диаметр штока поршня с цилиндром

на растяжение и блоком регулирования скорости, действующим

на кольцевой зазор; F_B - нагрузка продольного изгиба;

F - нагрузка; P - давление системы; p_FC - нормальное

давление под действием нагрузки; Z - ограниченный расход;

Y - заблокированная линия;

 

a) b) c) 

 

Рисунок 9 - Сдвоенные цилиндры, работающие на сжатие,

когда одна магистраль заблокирована

 

Условиями повышения давления в гидравлической системе, принимаемыми во внимание при расчетах, следует считать:

a) воздействие устройств, которые уменьшают скорость выдвижения/втягивания штоков гидроцилиндров до скорости, которая могла бы быть в результате подачи полного потока рабочей жидкости в цилиндры, вызывающей внутреннюю нагрузку от воздействия давления в дополнение к нормальному давлению, возникающему вследствие приложения внешних нагрузок.

Это изменение давления может быть определено как отношение

 

 

где D - диаметр поршня;

d - диаметр штока поршня.

Диаметр штока поршня учитывают в расчете, когда цилиндр работает на растяжение и устройство управления скоростью воздействует на шестерню с внутренним зацеплением;

b) воздействие температурного расширения рабочей жидкости, заключенной в "запертом" цилиндре, находящемся в нерабочем состоянии;

c) перетечки рабочей жидкости через уплотнения поршня в цилиндрах двойного действия;

d) блокирование (заклинивание) одного из цилиндров в системе, где один и тот же механизм приводится в движение более чем одним цилиндром. При работе цилиндров двойного действия это включает в себя силу (силы), вызываемую(ые) другим цилиндром (цилиндрами), или силу, требующуюся для перемещения другого цилиндра.

Примечание - Устройство управления скоростью может иметь вид управляющего клапана, который может быть частично открытым или закрытым.

 

Снизу и сверху поршня - равное давление. Нагрузка воспринимается площадью штока, , вместо площади поршня . Нормальное давление p_FC возрастает прямо пропорционально отношению D²/d².

4.10.1.3 Причины выхода из строя гидроцилиндров

4.10.1.3.1 Утечка рабочей жидкости через уплотнения

В гидроцилиндрах двойного действия, работающих на сжатие, давление, развиваемое в нормальных условиях, может повыситься прямо пропорционально отношению D²/d² из-за утечки рабочей жидкости через уплотнения поршня. Давление оказывает воздействие, особенно на напряжение в корпусе и головке цилиндра, которое не должно превышать предела текучести материала .

Отношение D²/d² является минимальным коэффициентом безопасности для клапанов, шлангов и трубопроводов, которые подвергаются воздействию того же давления, что и гидроцилиндр, если повышение давления не ограничивается другими гидравлическими устройствами.

4.10.1.3.2 Приведение в движение одного и того же механизма несколькими гидроцилиндрами

Когда один и тот же механизм приводится в движение более чем одним гидроцилиндром, как показано на рисунках 8 и 9, следует учитывать, что вследствие блокирования одного цилиндра другой получает более высокие нагрузки.

В условиях выхода из строя гидроцилиндра рассчитанное максимальное напряжение не должно превышать предела текучести материала .

4.10.2 Предотвращение самопроизвольного перемещения гидроцилиндров, воспринимающих нагрузку

Гидроцилиндры, воспринимающие нагрузку, должны быть оборудованы устройством для предотвращения самопроизвольного перемещения частей цилиндра относительно друг друга, вызванного выходом из строя наружного трубопровода (исключая трубопроводы, указанные в перечислении c).

Должно быть учтено влияние теплового расширения в цилиндрах, воспринимающих нагрузку.

Если в качестве устройства используются запорные клапаны, они должны закрываться автоматически для предотвращения утечки рабочей жидкости из цилиндров до тех пор, пока они не откроются принудительно.

Запорные клапаны должны быть:

a) изготовлены как одно целое с цилиндром, или

b) непосредственно и жестко монтироваться на фланце, или

c) расположены рядом с гидроцилиндром и соединены с ним с помощью коротких жестких трубопроводов, имеющих сварные или фланцевые соединения.

Другие типы фитингов, например прессуемая арматура или трубные фитинги с развальцовкой, не разрешаются между цилиндром и стопорным клапаном.

Примечание - Эти требования учитываются также в 4.5.1.6.

 

4.10.3 Проверка

Контроль требований 4.10 - проверка конструкции и визуальный осмотр.