3.2.2 Выбор типового гидроцилиндра
Для выбора гидроцилиндра (рис. 3.6) должна быть известна, прежде всего, нагрузка на его штоке. Нагрузка имеет статическую и динамическую (инерционную) составляющие. Статическая составляющая – силы тяжести, трения, резания при обработке детали на станке и пр. имеют место во время всего движения. Динамическая составляющая – силы инерции проявляются только при изменении скорости движения, в основном в начале и конце движения. Максимум суммарной нагрузки наблюдается, как правило, в начале движения, при разгоне объекта. По этой максимальной нагрузке F, при известном давлении масла p, можно вычислить рабочую площадь поршня
(3.3)
Если нагрузка F преодолевается при подаче масла в поршневую полость цилиндра и при выдвижении штока, диаметр поршня и, соответственно, внутренний диаметр цилиндра определяются формулой
(3.4)
С учетом гидромеханического КПД гидроцилиндра гм
(3.5)
Полученный диаметр следует округлить до ближайшего стандартного диаметра гидроцилиндра.
Если нагрузка F преодолевается при подаче масла в штоковую полость и при втягивании штока, рабочая площадь поршня
(3.6)
где k = d/dш, dш диаметр штока.
Внутренний диаметр цилиндра
(3.7)
Длина гидроцилиндра с втянутым штоком
L = Lк + H,
где Lк – длина конструктивных элементов гидроцилиндра (крышки, поршень, присоединительные элементы и т. п.);
Н – ход поршня.
Шток гидроцилиндра, работающий на сжатие, следует проверить на продольную устойчивость. Допускаемая сжимающая нагрузка при продольном изгибе
(3.8)
где Е – модуль упругости материала штока;
I – момент инерции площади сечения штока;
lп – свободная длина при продольном изгибе;
коэффициент запаса ( = 2,5…3,5).
3.2.3 Поворотные гидродвигатели
Поворотные гидродвигатели строятся, в основном, по двум схемам: гидродвигатели с лопастью и гидродвигатели с механизмом преобразования поступательного движения во вращательное.
В гидродвигателе с лопастью (рис. 3.13) в цилиндрическом корпусе 1 на валу 4 закреплена лопасть 3. Корпус внутри разделен перегородкой 2. При подаче масла под давлением в левую полость, образованную перегородкой, корпусом и лопастью, лопасть и вал поворачиваются по часовой стрелке. При подаче масла в правую полость лопасть и вал поворачиваются против часовой стрелки. Из-за наличия перегородки угол поворота лопасти всегда меньше 360, обычно 240…270.
1
2
3
4
5
6
3
5
4
5
< 300
Рис. 3.13. Поворотный гидродвигатель с лопастью:
1 – корпус; 2 - перегородка; 3 – лопасть; 4 – вал; 5 – уплотнения; 6 – подвод–отвод масла
Момент на валу 4 определяется длинной и шириной лопасти и давлением р. Максимальный угол поворота и момент указываются в паспорте конкретного двигателя.
В гидродвигателе с механизмом рейка-шестерня (рис. 3.14) в корпусе 1 смонтированы два плунжерных гидроцилиндра двухстороннего действия. Плунжеры 2 и 3 на концах выполнены как поршни, а в середине имеют рейки 5 и 6. Шестерня 4 с двух сторон сцепляется с рейками. При подаче масла под давлением по подводам 8 плунжеры движутся в разные стороны и поворачивают шестерню с валом 7 по часовой или против часовой стрелки.
1
1
2
2
3
3
4
4
5
6
7
7
8
p
p
Рис. 3.14. Поворотный гидродвигатель с механизмом рейка-шестерня:
1 – корпус; 2, 3 – плунжеры; 4 – шестерня; 5, 6 – рейки; 7 – вал; 8 – подвод-отвод масла
Угол поворота зависит от хода Н плунжеров и радиуса r шестерни
Момент на валу двигателя зависит от площади S плунжера, давления p и радиуса r шестерни
