Гидроцилиндры для харвестеров, форвардеров и лесных кранов: Ponsse, John Deere, Komatsu и другие марки с точки зрения производителя цилиндров
Запросы на цилиндры для лесной техники приходят в Hydroforce всё чаще. Нужны цилиндры крана и харвестерной головки, а также рулевые цилиндры и цилиндры отвала. Мы делаем их в собственном цехе по чертежу заказчика или по размерам, снятым со старого цилиндра. Ниже разберём распространённые классы машин и их цилиндры, а также решения, которые мы закладываем в конструкцию до начала механической обработки.
Какие цилиндры стоят на машинах разных классов
Производители лесной техники почти не публикуют размеры цилиндров, а каталоги запчастей доступны только у дилеров, по серийному номеру машины. Компоновка машин при этом известна, и по ней понятно, какие цилиндры на них стоят.
| Класс машины | Примеры | Кран и головка | Цилиндры на машине |
|---|---|---|---|
| Колёсные харвестеры | Ponsse Scorpion, Ergo, Bear; John Deere 1270G; Komatsu 931, 951; Rottne H21D; Eco Log 560, 590; Tigercat 1165; Logset 8H GT, 12H GTE | краны Ponsse серии C с головками серии H; John Deere CH7 с головками Waratah; Komatsu 230H и 270H с головками серий C и S; краны Mesera на Logset | подъём стрелы, рукоять, телескоп; рычаги подающих вальцов, сучкорезные ножи, наклон головки; поворот и качание рамы; выравнивание кабины и крана |
| Форвардеры | Ponsse Buffalo, Elephant, Mammoth; John Deere 1210G, 1510G, 1910G; Komatsu 845; Rottne F20; Eco Log 594; Tigercat 1055D, 1075C, 1085C | Ponsse серии K; Komatsu 105F и 130F; Cranab FC16 на Eco Log 594; краны Tigercat и Mesera | подъём стрелы, рукоять, телескоп; грейфер; рулевые; отвал; раздвижка коников и стойки; выравнивание кабины |
| Лесные краны на грузовиках и прицепах | Cranab, Loglift, Epsilon, Kesla | грейфер и ротатор ставят отдельными узлами | подъём, рукоять, телескоп, грейфер |
Диапазоны размеров по типам цилиндров
Типоразмеры соответствуют рядам ISO 3320. Цилиндры вне ряда делаем по чертежу заказчика или по размерам, снятым со старого цилиндра. В таблице указан диапазон гидроцилиндров, которые мы можем изготовить, а не размеры цилиндров конкретной машины.
| Цилиндр | Диаметр цилиндра, мм | Диаметр штока, мм | Ход до, мм | Рабочее давление, бар |
|---|---|---|---|---|
| Подъём стрелы и рукоять крана | 100-200 | 56-140 | 2000 | до 300 |
| Телескоп крана | 40-80 | 25-50 | 2500 | до 270 |
| Харвестерная головка и грейфер | 32-80 | 20-56 | 320 | до 350 |
| Выравнивание и наклон | 100-160 | 56-110 | 200 | до 300 |
| Рулевые и отвал | 80-100 | 45-70 | 500 | до 280 |
| Коники | 50-80 | 28-56 | 650 | до 280 |
По опубликованным данным, рабочее давление лесных кранов составляет от 185 до 270 бар, харвестерных головок до 350 бар.
Цилиндры крана
Цилиндр подъёма стоит под главной стрелой, с той стороны, где головка работает со стволом. Там по нему может ударить бревно или сама головка. У Epsilon M120Z цилиндр телескопа и шланги убраны внутрь стрелы. На открытом кране гильзу будут бить, а шток царапать, и мы учитываем это в конструкции.
При повороте стрела нагружает цилиндр сбоку, и направляющая штока изнашивается с одной стороны. На длинноходовых цилиндрах мы удлиняем направляющую и ставим трубу-ограничитель хода, чтобы при полном выдвижении между поршнем и направляющей оставалось достаточное расстояние. Самые тонкие цилиндры на кране выдвигают телескоп. При диаметре 50 мм и ходе 2500 мм несущая способность такого цилиндра зависит от прямолинейности штока.
Цилиндры харвестерной головки
На каждом дереве головка много раз смыкает ножи вокруг ствола и прижимает подающие вальцы к коре. Подвижными ножами и рычагами вальцов управляют цилиндры. Крупная головка потребляет 320-360 л/мин. На сучкорезные ножи приходятся большие нагрузки, поэтому их оси вращаются во втулках с пресс-маслёнками.
Когда ножи смыкаются, в цилиндре возникает пик давления. Перед уплотнением штока мы ставим буферное уплотнение, а в проушину штока шарнирный подшипник. Тогда цилиндр не изгибается, когда рама головки деформируется под нагрузкой.
Цилиндры шасси
Рулевые цилиндры поворачивают шарнирно-сочленённую раму, цилиндры отвала поднимают и опускают отвал. На некоторых харвестерах раму в шарнире качают цилиндры с пропорциональным управлением. На многих форвардерах кабину демпфируют и выравнивают тоже цилиндры.
Эти цилиндры стоят низко, в зоне, куда летят грязь и камни. Нагрузка на рулевой цилиндр меняет направление при каждом повороте. Цилиндры выравнивания и качания почти всё время работают короткими ходами около одного положения, поэтому шток изнашивается на коротком участке.
Шесть решений, которые мы закладываем в цилиндры для лесной техники
Эти решения стали стандартом и в нашем цехе, и в отрасли в целом. Особое исполнение для конкретной машины делаем по запросу заказчика.
1. Грязесъёмники и гофрочехлы
На грязесъёмник попадают кора, смола, опилки и лёд, а при мойке струя воды вбивает мелкий абразив в его кромку. Обычный защёлкивающийся грязесъёмник оставляет у посадочного места небольшой зазор, и в этом зазоре собирается и замерзает грязь. Поэтому мы предпочитаем грязесъёмник, наружная кромка которого перекрывает посадочное место, или грязесъёмник в металлической обойме с запрессовкой в буксу.
Не каждый грязесъёмник счищает лёд. Многие полиуретановые грязесъёмники работают ниже 0 °C, но срезать лёд со штока не рассчитаны. Если машина зимой стоит ночью под открытым небом, мы ставим на её цилиндры грязесъёмник, предназначенный для срезания льда. Перед окраской мы закрываем шток, грязесъёмник, присоединительные отверстия и пресс-маслёнки.
На цилиндры подъёма и телескопа с длинным открытым штоком мы предлагаем защитный гофрочехол. Тогда пыль, кора и удары веток приходятся на чехол, а не на хромированный шток. Материал чехла остаётся гибким на морозе. На буксе и у проушины штока чехол держат хомуты, а через дренажное или вентиляционное отверстие уходит конденсат.
2. Втулки, проушины и шарниры
От боковой нагрузки на направляющей штока появляются задиры. Продукты износа выводят уплотнения из строя быстрее, чем внешняя грязь. На поршень и в буксу мы ставим направляющие кольца с бронзовым наполнителем.
Чертежи цилиндров для лесной техники требуют в проушинах шарнирные подшипники от GE 35 ES до GE 60 ES. Песок забивает смазочные канавки и истирает бронзу, после этого палец начинает задирать проушину. Как только появляется люфт, каждая смена направления нагрузки становится ударом. Если к шарниру трудно подобраться со шприцем, мы предлагаем подшипник с двусторонним уплотнением.
Штоки с лопатообразной головкой или проушиной мы делаем цельноковаными: между штоком и головкой нет ни сварного шва, ни резьбы. Такой шток показан в статье о цилиндре на 350 бар с цельнокованым штоком.
3. Уплотнения и рабочие жидкости
Некоторые производители техники задают комплект уплотнений, менять который нельзя. В этом случае мы протачиваем канавки на поршне и в буксе под этот комплект, а остальную конструкцию цилиндра строим вокруг них. При ремонте подходят запасные уплотнения из того же комплекта.
Полиуретан на основе простых полиэфиров работает до -40 °C, на основе сложных полиэфиров до -30 °C. Фторкаучук FKM сам по себе выдерживает нагрев до +200 °C, но ниже -20 °C теряет эластичность. Многие лесные машины работают на биоразлагаемых синтетических эфирах, а в эфирах пределы применения того же материала ниже, чем в минеральном масле. Хуже всего эфиры переносит полиуретан на сложных полиэфирах. Для таких гидросистем мы выбираем полиуретан на простых полиэфирах или FKM и уточняем у заказчика марку масла.
4. Работа в тяжёлых условиях
Цилиндр лесной машины весь срок службы работает под открытым небом, и ветки с камнями оставляют на нём царапины. Тонкое покрытие начинает ржаветь с первой же глубокой царапины. В чертежах цилиндров для лесной техники задают систему из грунтовки и финишного покрытия общей толщиной от 80 до 150 мкм и более, в некоторых двухкомпонентную краску, выдерживающую 500 часов в солевом тумане. Мы наносим толстослойные покрытия и проверяем толщину сухой плёнки толщиномером на готовых гильзах. Закалку и хромирование штоков мы подробно описали в статье про штоки.
Серийный номер мы гравируем до окраски, и под слоем краски он остаётся читаемым.
5. Демпфирование и пики давления
Гидросистемы крана и головки на этих машинах работают с большим расходом: крупные головки потребляют 320-360 л/мин. При таком расходе поршень подходит к концу хода на большой скорости и сильно ударяет в крышку цилиндра, а через неё в металлоконструкцию крана. Поэтому мы делаем концевое демпфирование: в конце хода плунжер входит в расточку крышки цилиндра и вытесняет оставшееся масло через дроссель. Работает ли демпфер на втягивание, на выдвижение или в обе стороны, определяет чертёж. Дроссель мы рассчитываем под расход, указанный заказчиком.
Пики давления принимает буферное уплотнение. Оно должно пропускать тонкую масляную плёнку к уплотнению штока, иначе между двумя уплотнениями запирается давление, и шток начинает двигаться рывками. Поршень мы затягиваем с заданным моментом затяжки и стопорим, чтобы он не открутился от вибрации.
6. Мороз и жара
На холоде масло сильно густеет, и механизмы головки работают медленно и неравномерно. Дольше всего холодным остаётся масло в длинных магистралях. Komatsu ставит на 845 дизельный подогреватель гидравлического масла. И всё же первые рабочие ходы морозным утром идут на густом масле под высоким давлением, а уплотнения в это время ещё жёсткие от холода.
В чертежах лесных цилиндров, которые к нам приходят, самая низкая температура окружающей среды составляет -40 °C. Материал уплотнений мы подбираем под температурный диапазон конкретного чертежа, а не ставим один на все цилиндры. Летом опасен уже перегрев, и в контуре головки на эфирном масле мы переходим на FKM.
Маркировка и документы
Сталь поступает к нам с сертификатами EN 10204 3.1. Выгравированный серийный номер связывает каждый цилиндр с этими документами. По запросу заказчика мы предоставляем информацию о ходе производства.
Что прислать нам
- Чертёж или старый цилиндр, с которого мы снимем размеры.
- Марка и модель машины, место установки цилиндра (подъём стрелы, рулевой, наклон головки).
- Рабочее давление и расход масла в этом контуре.
- Комплект уплотнений, если он задан.
- Тип масла: минеральное или биоразлагаемое на эфирах.
- Диапазон температур окружающей среды.
- Система окраски, цвет и маркировка.
- Количество по каждому типу.
Решения, описанные выше, входят в наше стандартное исполнение. Особое исполнение делаем по запросу.
Запрос присылайте на office@hydroforce.ee или через страницу контактов.