ТА РОЗРАХУНОК ГІДРОЦИЛІНДРІВ

 

10.1 Мета і завдання

 

10.1.1 Вивчити класифікацію гідроциліндрів.

10.1.2 Вивчити будову та принцип дії гідроциліндрів.

10.1.3 Провести розрахунок гідроциліндра.

 

Тривалість заняття – 2 години.

 

10.2 Теоретичні відомості

 

10.2.1 Класифікація гідроциліндрів

Гідроциліндри входять до складу об'ємних гідромашин, призначених для перетворення енергії потоку робочої рідини в механічну енергію вихідної ланки. Гідроциліндри працюють при високих тисках (до 32 МПа), їх виготовляють односторонньої та двосторонньої дії, з одностороннім і двостороннім штоком та телескопічними.

Таблиця 10.1 – Класифікація гідроциліндрів

Гідроциліндр	Конструктивне виконання	Умовне позначення
Односторонньої дії	Без вказання способу повернення штока
З поверненням штока пружиною
Плунжерний
Телескопічний
Двосторонньої дії	З одностороннім штоком
З двостороннім штоком
Телескопічний
З гальмуванням	З постійним гальмуванням в кінці ходу з однієї сторони
З постійним гальмуванням в кінці ходу з двох сторін
З регульованим гальмуванням в кінці ходу з однієї сторони
З регульованим гальмуванням в кінці ходу з двох сторін

 

1 – ущільнення; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – корпус

Рисунок 10.1 – Гідроциліндр двосторонньої дії з одностороннім штоком

Для зменшення втрат тиску діаметри прохідних отворів у кришках циліндра для підведення робочої рідини вибирають із розрахунку, щоб швидкість рідини становила в середньому 5 м/с, але не перевищувала 8 м/с. Швидкість руху поршня може досягати 0, 5 м/с.

Хід поршня обмежується кришками циліндра. Удару поршня об кришку в гідроциліндрах запобігають демпфери (гальмівні пристрої). Принцип дії більшості з них заснований на запиранні невеликого об’єму рідини. Із замкненого простору рідина витісняється через канали малого перерізу.

На рис. 10.2 представлені типові схеми демпферних пристроїв.

Пружинний демпфер (рис. 10.2, а) це пружина 1, встановлена на внутрішній стороні кришки циліндра 2, що гальмує поршень 3 наприкінці ходу.

Демпфер з додатковим штоком (рис. 10.2, б) має вигляд короткого штока 1 і виточки 2 у кришці циліндра. Додатковий шток може мати конічну або циліндричну форму. Наприкінці ходу поршня рідина стискається додатковим штоком у виточці кришки циліндра й витісняється через вузьку кільцеву щілину. Якщо додатковий шток виконаний у вигляді конуса, то ця щілина зменшується в міру досягнення поршнем кінця свого ходу. При цьому опір руху рідини зростає, а інерція, прискорення й швидкість руху поршня зменшуються.

Регульований демпфер з отвором (рис. 10.2, в) за принципом дії аналогічний демпферу з додатковим штоком. Конструктивна відмінність полягає в тому, що шток стискає у виточці кришки циліндра рідину, яка витісняється через канал 1 малого перерізу, у якому встановлено голку 2 для регулювання прохідного перерізу отвору.

а)	б)
в)	г)

а – пружинний; б – з додатковим штоком;
в – регульований з отвором; г – гідравлічний

Рисунок 10.2 – Принципові схеми демпферів

Гідравлічний демпфер (рис. 10.2, г) застосовується тоді, коли в конструкції гідроциліндра не може бути передбачена виточка. У гідравлічному демпфері наприкінці ходу поршня стакан 1 упирається в кришку циліндра, а рідина витісняється з порожнини 2 через кільцевий зазор між стаканом 1 і поршнем 3. Пружина 4 повертає стакан у вихідне положення при холостому ході поршня.

10.2.3 Поворотні гідроциліндри

Для зворотно-поворотних рухів приводних вузлів на кут, менший 360⁰, застосовують поворотні гідроциліндри (рис. 10.3), зі зворотно-поворотним рухом вихідної ланки.

 

1 – корпус; 2 – втулка; 3 – пластина (лопатка);

4 – ущільнювальна перемичка; 5 – ущільнення

Рисунок 10.3 – Поворотний однолопатевий гідроциліндр

Поворотний гідроциліндр складається з корпуса 1, і поворотного ротора у вигляді втулки 2, що містить пластину (лопатку) 3. Кільцева порожнина між внутрішньою поверхнею циліндра й ротором розділена ущільнювальною перемичкою 4 із пружинним підтисканням до ротора ущільнювального елемента 5.

При підведенні рідини під тиском P_Р у верхній канал (рис. 10.3) пластина 3 із втулкою 2 буде повертатися за годинниковою стрілкою. Кут повороту вала циліндра з однією робочою пластиною зазвичай не перевищує 270...280^о.

Застосовуються також і багатолопатеві поворотні гідроциліндри (рис. 10.4), які дозволяють збільшити обертовий момент, однак кут повороту при цьому зменшується.

а – дволопатевий; б – трилопатевий

Рисунок 10.4 – Поворотні гідроциліндри

 

10.3 Порядок виконання роботи

 

Основними параметрами поршневого гідроциліндра є: діаметри поршня D і штока d, робочий тиск P, і хід поршня S.

Розглянемо поршневий гідроциліндр із одностороннім штоком, розрахункова схема якого представлена на рис. 10.5.

Рисунок 10.5 – Основні й розрахункові