Диференціальне підключення гідроциліндрів

Розглянемо диференціальне підключення гідроциліндра з одностороннім штоком двобічної дії (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 – Диференціальне підключення гідроциліндра

Лінія нагнітання в гідророзподільнику розгалужується на дві гідролінії і підводиться до поршневої та штокової порожнин одночасно. Лінія зливання закрита.

Розрахуємо ефективне зусилля, що діє на шток гідроциліндра.

R_еф=(F_п-F_ш) _м, (4.10)

де F_п – зусилля, яке діє зі сторони поршневої порожнини;

F_ш – зусилля, яке діє зі сторони штокової порожнини;

_м – механічний ККД.

звідки

. (4.11)

Додатково до подачі рідини від насоса при рухові поршня рідина із штокової порожнини перетікатиме в поршневу порожнину. За рахунок збільшення подачі рідини рух штока гідроциліндра буде прискореним.

Диференціальне підключення використовують у технологічному обладнанні для прискореного переходу робочих елементів у вихідне положення.

Поворотні гідроциліндри

Для виконання зворотно-поворотних рухів вузлів на кут, менший 360°, застосовують поворотні гідроциліндри (рисунок 4.8), які являють собою об’ємний гідродвигун зі зворотно-поворотним рухом вихідної ланки.

Рисунок 4.8 – Поворотний однолопатевий гідроциліндр

а – схема; б – загальний вигляд

Поворотний гідроциліндр складається з корпусу 1 і поворотного ротора, що являє собою втулку 2, яка несе пластину (лопатку) 3. Кільцева порожнина між внутрішньою поверхнею циліндра й ротором розділена ущільнювальною перемичкою 4 із пружним притисканням до ротора ущільнювального елемента 5.

При підведенні рідини під тиском p_р у верхній канал (див. рисунок 4.8, а) пластина 3 із втулкою 2 буде повертатися за годинниковою стрілкою. Кут повороту вала циліндра з одною робочою пластиною звичайно не перевищує 270...280°.

Розрахунковий крутний момент М на валу розглянутого гідроциліндра з одною пластиною дорівнює добутку сили R на плече, а прикладання цієї сили (відстань від осі обертання до центра тиску робочої площі пластини)

M = R×a. (4.12)

Зусилля R визначається добутком діючого на лопатку перепаду тисків на робочу площу пластини F

R = Δp×F = (p_р – p_зл ) F. (4.13)

З рисунка 4.8, а видно, що робоча площа пластини

, (4.14)

де b – ширина пластини.

Плече додатка сили

. (4.15)

Відповідно до цього розрахунковий крутний момент

. (4.16)

Кутова швидкість w обертання вала

. (4.17)

Фактичні момент M і кутова швидкість w будуть менше розрахункових у зв’язку з наявністю втрат на тертя й витоків рідини, що характеризуються механічним та об’ємним ККД гідроциліндра,

, (4.18)

. (4.19)

Застосовуються також і багатопластинчасті поворотні гідроциліндри (рисунок 4.9), які дозволяють збільшити крутний момент, однак кут

Рисунок 4.9 – Поворотні гідроциліндри

а – дволопатевий; б – трилопатевий

повороту при цьому зменшиться. Момент і кутова швидкість багатопластинчастого гідроциліндра

, (4.20)

, (4.21)

де z – кількість пластин.

Для перетворення прямолінійного руху вихідної ланки гідроциліндра 1 на поворотний виконавчого механізму 2 застосовують рейково-шестеренні механізми (рисунок 4.10). Без обліку сил тертя крутний момент на валу виконавчого механізму дорівнює

, (4.22)