Диференціальне підключення гідроциліндрів

Розглянемо диференціальне підключення гідроциліндра з одностороннім штоком двобічної дії (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 – Диференціальне підключення гідроциліндра

Лінія нагнітання в гідророзподільнику розгалужується на дві гідролінії і підводиться до поршневої та штокової порожнин одночасно. Лінія зливання закрита.

Розрахуємо ефективне зусилля, що діє на шток гідроциліндра.

R_еф=(F_п-F_ш) _м, (4.10)

де F_п – зусилля, яке діє зі сторони поршневої порожнини;

F_ш – зусилля, яке діє зі сторони штокової порожнини;

_м – механічний ККД.

,

звідки

. (4.11)

Додатково до подачі рідини від насоса при рухові поршня рідина із штокової порожнини перетікатиме в поршневу порожнину. За рахунок збільшення подачі рідини рух штока гідроциліндра буде прискореним.

Диференціальне підключення використовують у технологічному обладнанні для прискореного переходу робочих елементів у вихідне положення.

Поворотні гідроциліндри

Для виконання зворотно-поворотних рухів вузлів на кут, менший 360°, застосовують поворотні гідроциліндри (рисунок 4.8), які являють собою об’ємний гідродвигун зі зворотно-поворотним рухом вихідної ланки.

Рисунок 4.8 – Поворотний однолопатевий гідроциліндр

а – схема; б – загальний вигляд

Поворотний гідроциліндр складається з корпусу 1 і поворотного ротора, що являє собою втулку 2, яка несе пластину (лопатку) 3. Кільцева порожнина між внутрішньою поверхнею циліндра й ротором розділена ущільнювальною перемичкою 4 із пружним притисканням до ротора ущільнювального елемента 5.

При підведенні рідини під тиском p_р у верхній канал (див. рисунок 4.8, а) пластина 3 із втулкою 2 буде повертатися за годинниковою стрілкою. Кут повороту вала циліндра з одною робочою пластиною звичайно не перевищує 270...280°.

Розрахунковий крутний момент М на валу розглянутого гідроциліндра з одною пластиною дорівнює добутку сили R на плече, а прикладання цієї сили (відстань від осі обертання до центра тиску робочої площі пластини)

M = R×a. (4.12)

Зусилля R визначається добутком діючого на лопатку перепаду тисків на робочу площу пластини F

R = Δp×F = (p_р – p_зл ) F. (4.13)

З рисунка 4.8, а видно, що робоча площа пластини

, (4.14)

де b – ширина пластини.

Плече додатка сили

. (4.15)

Відповідно до цього розрахунковий крутний момент

. (4.16)

Кутова швидкість w обертання вала

. (4.17)

Фактичні момент M і кутова швидкість w будуть менше розрахункових у зв’язку з наявністю втрат на тертя й витоків рідини, що характеризуються механічним та об’ємним ККД гідроциліндра,

, (4.18)

. (4.19)

Застосовуються також і багатопластинчасті поворотні гідроциліндри (рисунок 4.9), які дозволяють збільшити крутний момент, однак кут

Рисунок 4.9 – Поворотні гідроциліндри

а – дволопатевий; б – трилопатевий

повороту при цьому зменшиться. Момент і кутова швидкість багатопластинчастого гідроциліндра

, (4.20)

, (4.21)

де z – кількість пластин.

Для перетворення прямолінійного руху вихідної ланки гідроциліндра 1 на поворотний виконавчого механізму 2 застосовують рейково-шестеренні механізми (рисунок 4.10). Без обліку сил тертя крутний момент на валу виконавчого механізму дорівнює

, (4.22)

а кутова швидкість обертання

, (4.23)

де D_З – діаметр ділильного кола шестірні.

Рисунок 4.10 – Рейково-шестеренний механізм поворотного гідроциліндра та умовне позначення

Контрольні запитання

1. Яким чином враховуються витоки робочої рідини при розрахунках насосів та гідромоторів?

2. Призначення дроселя.

3. Назвіть залежність між витратою і перепадом тиску на дроселі?

4. Які бувають типи гідроциліндрів із гнучкими роздільниками?

5. Що називається гідроциліндром?

6. Як класифікуються гідроциліндри?

7. Для чого призначені демпфери?

8. Які бувають типи демпферів?

9. Як розраховуються гідроциліндри?

10. Яке підключення гідроциліндра називається диференціальним?

11. Для чого призначені поворотні гідроциліндри?

12. Як розраховується момент і кутова швидкість поворотних гідроциліндрів?