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 із поршнем або плунжер, які переміщаються силою тиску, рідини тільки в один бік. 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 поперемінно в обидві робочі порожнини, і рух штока в прямому і зворотному напрямах здійснюється тиском рідини.

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

Залежно від того, яка порожнина гідроциліндра з’єднана в даний момент із 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 у гідроциліндр.

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 гідроциліндра;– сумарна сила протидії з боку зливної порожнини.

У частинному випадку, коли враховується тертя і опір рідини у зливній порожнині, будемо мати

.

(9.39)

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

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

9.2.3.3 Моментні гідроциліндри, або поворотні гідродвигуни

Моментні гідроциліндри або поворотні гідродвигуни (рис.9.15), надають своїй вихідній ланці (валу) зворотно - поворотного руху необмежений кут.

У сучасній техніці поширені в основному, пластинчасті поворотні гідродвигуни. Основними елементами пластинчастого поворотного гідро двигуна є корпус (циліндр) 3, в якому розміщена поворотна пластина 1, жорстко з’єднана з вихідним валом 2.

Пластина ділить циліндр на дві порожнини, які по черзі з’єднуються з лінією високого тиску. Завдяки перепаду тисків у порожнинах циліндра пластина повертається разом з вихідним валом.

Витрату масла пластинчастим гідродвигуном з пластиною прямокутної форми визначають за формулою

(9.40)

де R – зовнішній радіус пластини, м; r – радіус втулки пластини, м; b – ширина пластини, м; ω_д – кутова швидкість вихідного вала, рад/с.

Корисний крутний момент на вихідному валу

(9.41)

Тут р_р – тиск масла у робочій порожнині; р_зв – тиск масла у зливній порожнині.

Крутний момент, який можуть розвивати моментні гідроциліндри, досягає 2000 – 3000 Н·м.

При розрахунках моментних гідроциліндрів можна припускати, що .