9.2.3.2 Силові гідроциліндри

Силові гідроциліндри належать до об’ємних гідродвигунів і призначені для надання поступального і зворотно-поступального руху вихідній ланці (штоку). Внаслідок своєї конструкційної простоти і експлуатаційних переваг вони є найпоширенішими гідродвигунами в сучасних машинах з об’ємним гідроприводом. Конструктивно гідроциліндри поділяють на поршневі, плунжерні і телескопічні, а за принципом дії – на одно- і двосторонньої дії (рис. 9.14).

Гідроциліндр односторонньої дії має шток з поршнем, або плунжер, які переміщуються силою тиску, рідини тільки в одну сторону. Зворотний хід штока чи плунжера здійснюється під силою зовнішньої або пружини /рис 9.14 а,б,д,е,/. Гідроциліндр двосторонньої дії має поршень з одно- або двостороннім штоком./рис. 9.14 в,г/. Робоча рідина підводиться навперемінно в обидві робочі порожнини, і рух штока в прямому і зворотному напрямах здійснюються тиском рідини.

Порожнину гідроциліндра, в якій переміщується шток, називають штоковою, а порожнину , де шток відсутній – поршневою.

В залежності від того, яка порожнина гідроциліндра з’єднана в даний момент з напірною гідролінією, а яка з лінією зливу рідини, їх відповідно поділяють на робочу і зливну.

Без урахування втрат, зусилля, яке розвиває шток гідроциліндра визначають за співвідношенням

,

(9.33)

в якому р_р – тиск рідини в порожнині ; S_e – ефективна площа поршня.

Теоретична швидкість переміщення поршня визначається за формулою

(9.34)

де Q – витрата робочої рідини, що находить гідроциліндр.

Рис. 9.14. Схеми гідроциліндрів: а, б – гідроциліндри односторонньої дії з одностороннім штоком; в – гідроциліндр двосторонньої дії з двостороннім штоком; г – гідроциліндр двосторонньої дії з двостороннім штоком; д – плунжерний; е – телескопічний гідроциліндр односторонньої дії

Ефективною площею поршня називають площу торця поршня, на яку діє тиск рідини. Так, з боку безштокової /поршневої / порожнини

, (D – діаметр поршня),

з боку штокової

, (dшт – діаметр штока),

Якщо врахувати об’ємні втрати , то дійсна швидкість переміщення поршня

.

(9.35)

Тоді витрата рідини робочою порожниною гідроциліндра

,

(9.36)

а витрата рідини, що витікає зі зливної порожнини

(9.37)

Для точного визначення величини зусилля на штоці гідроциліндра з урахуванням тертя, опору зливної лінії та інших протидіючих сил потрібно виходити з рівняння рівномірного прямолінійного руху поршня. В такому випадку дійсне зусилля, що розвиває шток гідроциліндра, визначається рівнянням

,

(9.38)

де – механічний ККД гідроцилндра,– сумарна сила протидії з боку зливної порожнини.

В частинному випадку, коли враховується тертя і опір рідини в зливній порожнині, будемо мати

.

(9.39)

В цій формулі р_зл – тиск рідини в зливній порожнині; S_езл – ефективна площа поршня з боку зливної порожнини.

Слід відзначити, що ККД гідроциліндрів визначається в основному механічними втратами енергії на тертя, оскільки .