Теоретическая часть. Гидроцилиндр – это объемный гидродвигатель, у которого выходное звено (шток, плунжер или корпус гидроцилиндра) совершает ограниченное возвратно-поступательное

Гидроцилиндр – это объемный гидродвигатель, у которого выходное звено (шток, плунжер или корпус гидроцилиндра) совершает ограниченное возвратно-поступательное движение. Гидроцилиндры являются наиболее распространенными гидродвигателями, применяемыми в гидросистемах машин, станков, поточных линий и отдельных механизмов.

Существуют многообразные конструкции и схемы гидроцилиндров. В гидроцилиндре одностороннего действия (рис. 38, а) рабочий ход поршня совершается под действием давления жидкости, а возврат, если требуемое усилие невелико, под действием внешних сил (например, пружины).

Наиболее широкое применение получили поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия, у которых движение выходного звена в обоих направлениях осуществляется под действием потока рабочей жидкости. Обычно они выполняются в двух вариантах: с односторонним штоком (рис. 39, а) и с двухсторонним штоком (рис. 39, б).

 

Рис. 38

 

Гидроцилиндры с односторонним штоком применяют с целью уменьшения габаритов гидропривода. В таких гидроцилиндрах при одинаковом расходе жидкости Q скорости рабочего u_р и холостого хода u_х поршня будут различными, т. е.

, .

 

 

а б

Рис. 39

 

Усилие на штоке при прямом ходе:

, (52)

при обратном ходе

. (53)

где p ₁, p ₂ – давление на входе и на выходе из гидроцилиндра; h_г, h_м – гидравлический и механический КПД. Значения гидравлического и механического КПД зависят от типа применяемых уплотнений. Так, в гидроцилиндрах с резиновыми кольцевыми уплотнениями h_г» 1, h_м = 0,85¸0,95.

Если в гидроприводе с гидроцилиндром, имеющим односторонний шток, необходимо получить одинаковые скорости рабочего и холостого хода, то используют дифференциальную схему подключения (рис. 40). В этом случае должно соблюдаться условие , т. е. , или .

 

Рис. 40

В гидроцилиндрах с двусторонним штоком поршень будет двигаться с одинаковой скоростью в обоих направлениях, если диаметры обоих штоков одинаковы и в обе полости подается один и тот же расход Q.

В этом случае

, (54)

Усилие на штоке при прямом и обратном ходе:

. (55)

Разные соотношения между скоростями в гидроцилиндре с двухсторонним штоком можно получить за счет подбора соответствующих диаметров штоков.

Если необходимо обеспечить ход, превышающий длину корпуса цилиндра, то применяют телескопические гидроцилиндры (рис.38, б), т. е. цилиндры с несколькими штоками. При высоких значениях давления применяют плунжерные гидроцилиндры (рис.38, в). Гидроцилиндры с реечной передачей, преобразующие поступательное движение штоков в возвратно-поворотное движение исполнительного механизма, называются поворотными гидродвигателями (рис.38, г). Они нашли широкое применение в робототехнике.

Конструкция гидроцилиндра представлена на (рис. 41).Он состоит из следующих основных деталей: поршень 1 диаметром D, шток 2 диаметром d, цилиндр (гильзу цилиндра) 3, крышки (головки) цилиндра 4 и 5, отверстия для подвода и отвода жидкости 6 и 8, уплотнения поршня 7 и штока 9, устройство для отвода воздуха из цилиндра, грязесъемники, тормозные устройства.

Тормозные устройства применяют для избежания ударов, для обеспечения плавного замедления движения поршня в конце хода. С их помощью происходит поглощение (демпфирование) кинетической энергии движущихся масс.

На (рис. 41) изображен гидроцилиндр, в котором шток находится во втянутом положении. Движение поршня 1 вправо начнется тогда, когда на его поверхность станет воздействовать давление жидкости, проступающей через канал 6. При этом через канал 8 жидкость будет вытекать.

 

 

Рис. 41

 

Движение штока внутрь цилиндра возможно под воздействием давления жидкости на кольцевую поверхность поршня. При этом жидкость будет поступать через отверстие 8, а выходить через отверстие 6.

Уплотнение поршня 7 препятствует перетечкам рабочей жидкости. Направляющая штока 9 препятствуют проникновению грязи внутрь цилиндра. Шток может быть нагружен грузом.