8. Линейные гидродвигатели (гидроцилиндры).

Линейные гидродвигатели (гидроцилиндры) – тип объёмных гидродвигателейсоздающих только поступательные движения. Сфера применения гидроцилиндров в мобильной технике очень широка. Они применяются как основные двигатели исполнительных механизмов автокранов, экскаваторов, гидравлических манипуляторов, коммунальных машин, сельскохозяйственной техники, широко используются в станочном оборудовании.

Гидроцилиндры могут развивать большие толкающие и тянущие усилия. Значения усилий зависят только от рабочего давления и активных рабочих площадей.

где:

∆p – перепад давлений в полостях гидроцилиндра,

S – активная площадь ,

По принципу действия гидроцилиндры разделяют на:

• • цилиндры одностороннего действия

• • цилиндры двухстороннего действия

Следует отметить что давления в полостях гидроцилиндров показаны условно для одного из усилий тянущего или толкающего.

Гидроцилиндры по конструктивному исполнению подразделяют на:

• • плунжерные

• • поршневые

• • телескопические

Плунжерные гидроцилиндры

Конструктивная схема плунжерного гидроцилиндра изображена на рис. 14.

Рис. 14

При подаче рабочей жидкости в рабочую полость плунжер начинает смещаться под действием высокого давления, создавая усилие F. В исходное состояние цилиндр возвращается под действием внешнего усилия приложенного к торцу штока.

Усилие на гидроцилиндре можно определить из зависимости

где:

p – значение давления в полости гидроцилиндра,

S – активная площадь ,

Конструктивно плунжерный цилиндр может иметь пружинный возврат см. рис. 15

Рис. 15

Поршневые гидроцилиндры

это самый распространённый тип гидроцилиндров. В отличии от плунжерных, поршневые гидроцилиндры могут создавать как толкающее так и тянущее усилие.

Конструктивная схема поршневого гидроцилиндра двустороннего действия изображена на рис. 16. (Давления в полостях гидроцилиндра показано для усилия F₁)

Рис.16

Толкающее усилие определяется как

Где:

p – значение давления в поршневой полости гидроцилиндра,

– активная площадь ,

 

Тянущее усилие определяется как

 

Где:

p – значение давления в штоковой полости гидроцилиндра,

– активная площадь ,

Из-за разницы площадей  S₁и S₂скорости и усилия при движения штока в прямом и обратном направлениях неравны. Если выбрать диаметры D_Ци d_ШТ таким образом что активные площади будут соотносится как S₁=2∙S₂, то при подключении гидроцилиндра по схеме рис. 17 скорости движения будут в прямом и обратном направлениях будут одинаковы. Такие гидроцилиндры называютдифференциальными. Усилия создаваемые дифференциальным цилиндром на прямом и обратном ходе будут равны:

Где:

p – значение давления в полостях гидроцилиндра,

D_Ц– диаметр цилиндра

d_ШТ– диаметр штока

Рис. 17

Поршневые гидроцилиндры могут использоваться как плунжерные см. рис. 18. Штоковая полость гидроцилиндра сообщается с атмосферой через сапун, который предотвращает попадание частиц пыли и грязи на рабочую поверхность гидроцилиндра. Толкающее усилие создаваемое гидроцилиндром определяется также как и для поршневого гидроцилиндра.

Рис. 18

Распространение в технике получили цилиндры с проходным штоком см. рис 19. Их главным преимуществом является равенство скоростей и усилий при прямом и обратном ходе штока.

Тянущее и толкающее усилие определяется как

Где:

p – значение давление в полости гидроцилиндра,

– активные площади ,

Рис. 19

Для обеспечения различных соотношений скоростей и усилий при прямом и обратном ходе штоков гидроцилиндров применяют гидроцилиндры с проходными штоками разного диаметра. Данный тип относится к цилиндрам специального исполнения. Такой гидроцилиндр схематично изображен на рис. 20.

Усилия создаваемые гидроцилиндром специального назначения рассчитываются как:

Где:

p – значение давление в полости гидроцилиндра,

и– активные площади