Главная » 2015 » Июнь » 25 » Гидроцилиндры - схемы, конструкция и принцип действия.
17:35
Гидроцилиндры - схемы, конструкция и принцип действия.
Гидроцилиндры
К объемным гидродвигателям относятся: - гидромоторы, использующие энергию потока жидкости и сообщающие выходному валу неограниченное вращательное движение; - гидроцилиндры, сообщающие выходному звену поступательное движение; - поворотные гидродвигатели, сообщающие выходному валу ограниченное вращательное движение. Рис. 3.54. Схема гидроцилиндра: а — одностороннего действия о возвратной пружиной; б — двустороннего действия с управлением по дифференциальной схеме
Гидромоторы описаны в пи. 3.15—3.23, посвященных обратимым роторным гидромашинам, которые могут использоваться как насосы и как гидромоторы. Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники и особенно часто в строительных, землеройных, подъемно-транспортных, дорожных машинах, а также в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах. Гидроцилиндр одностороннего действия (рис. 3.54, а) имеет плунжер 1, перемещаемый силой давления жидкости в одну сторону. Обратный ход плунжера совершается под действием внешней силы F, если она действует непрерывно, или пружины 2. Единственное наружное уплотнение плунжера состоит из основного 3 и грязезащитного 3' уплотняющих элементов. Гидроцилиндр двустороннего действия (рис. 3.54, 6) имеет поршень 4 со штоком 5, уплотненные внутренним 6 и наружным 7 уплотнителями. Разница полной S и кольцевой 6" площадей поршня ведет к различию в используемом давлении /) при перемещении влево и вправо, если преодолеваемая внешняя сила F одинакова. Если к цилиндру подводится постоянный расход Q, то разница площадей приводит в зависимости от направления перемещения к различию скоростей движения поршня. Для устранения этих явлений, когда они нежелательны, такие гидроцилиндры включают при помощи золотника по дифференциальной схеме (см. позиции I и II), при которой штоковая полость 8 непрерывно соединена с питающей линией 9. Если при этом S' = 6/2, то при движении вправо (позиция золотника I) и влево (позиция золотника II) скорость v = Q/S' и сила F =» = pS' будут одинаковы. Для получения полной симметрии сил и скоростей применяют гидроцилиндры с двусторонним штоком (рис. 3.55) с одним внутренним 1 и двумя 2 и 3 наружными уплотнениями. В этом случае конструкция с закрепленным штоком (рис. 3.55, а) в полтора раза короче, чем конструкция с закрепленным цилиндром (рис. 3.55, б). Количество уплотнений, являющихся источниками трения и местами наружных и внутренних утечек определяет объемный и механический КПД гидроцилиидра, а также его надежность. С этой точки зрения из рассмотренных меньший КПД при прочих равных условиях имеет гидроцилиндр с двусторонним штоком. Схема трехскоростного гидроцилиндра с двумя уровнями развиваемой силы показана на рис. 3.56. Такие гидроцилиндры распространены в прессовом оборудовании. Быстрый ход сближения со скоростью vx = Q/Sl (Sг — площадь внутреннего цилиндра 4) осуществляется заполнением полости через подвод 1 при линиях 2 и 5, соединенных с областью слива. Рабочий ход с малой скоростью v2 = Q/(Si + 62) на коротком пути осуществляется при питании полостей 4 и 6 через подводы 1 и 2. При этом цилиндр, используемый при максимальной рабочей площади, развивает максимальную силу F — р (S1 + 62) при наименьшем давлении р. Быстрый возвратный ход со скоростью v3 = Q/S3 производится при заполнении полости 5 через линию 3, линии 1 и 2 при этом соединены с областью слива. Телескопические гидроцилиндры (рис. 3.57) применяют в случаях, когда желаемый ход превышает допустимую установочную длину гидроцилиндра. Выдвижение секций цилиндра, если он питается через линию 1 от источника постоянного расхода Q (например, объемный насос) будет происходить с разными скоростями и, если преодолеваемая сила F постоянна, при разных давлениях. Рис. 3.55. Гидроцилиндр с двусторонним штоком: а — с закрепленным поршнем; б — с закрепленным цилиндром и золотником управления
При выдвижении первым смещается до упора поршень 2 с малой скоростью Vi = Q/S1 при меньшем давлении рг = F/Sv После полного выдвижения поршня 2 начинает перемещаться до полного выдвижения поршень 3, площадь которого S2. При этом скорость увеличивается до v2 = Q/S2, а давление возрастает до р2 — F/S2. Вдвигание секций производится либо под действием силы F, либо путем подачи расхода Q через линию 4 в полости 6 и 7 через рукав 5. Известно применение телескопических цилиндров, имеющих до шести секций. Во многих случаях гидроцилиндры работают в тяжелых условиях при внезапно изменяющихся нагрузках и при неблагоприятных климатических условиях. Для защиты от попадания влаги и грязи предусматривают двойные наружные уплотнения (например, 2 а 3) с. грязесъемными кольцами 2' и 3' (см. рис. 3.55), а иногда и резиновые сильфоны (8, см. рис. 3.58), целиком закрывающие шток при выдвижении. Для защиты от ударов поршня о крышку цилиндра в конце хода устанавливают концевые тормозные устройства (рис. 3.58). В крышках гидроцилиндра выполнены гнезда 1 а 2, а на поршне соответствующие им цилиндрические выступы 6 и 7, образующие с гнездами малые зазоры. В конце хода кольцевой объем 5 будет выдавливаться через дроссель 3 и кольцевую щель, сопротивление которых велико, и скорость поршня уменьшится. Для быстрого заполнения цилиндра в начале хода в обход дросселя 3 и щели предусмотрены обратные клапаны 4. Рис. 3.57. Телескопический гидроцилиндр Рис. 3.58. Гидроцилиндр с концевыми дроссельными тормозами и защищенным штоком
Частым требованием к гидроцилиндрам является способность удерживать нагрузку при неподвижном поршне без подачи жидкости от насоса. Схема фиксирующего устройства на поршне 5 представлена на рис. 3.59. При равенстве давления в обеих полостях 6 а 7 цилиндра пружины 1 смещают шарики 2 на коническую поверхность 3, и шарики заклинивают поршень. При подаче жидкости от насоса в одну из полостей в ней повышается давление и скользящий уплотняющий элемент 4 смещается. Таким образом, перед началом движения поршня шарики выталкиваются пз кольцевой конусной щели и не препятствуют движению поршня. Такая система из-за износа стенок цилиндров применима только при малых нагрузках. при больших нагрузках положение поршня фиксируется гидравлическими замками, представляющими управляемые обратные клапаны (см. п. 3.27). Рис. 3.59. Поршень гидроцилиндра с фиксирующими устройствами Рис. 3.60. Уплотнении штоков (а, б) и поршней (в, г) гидроцилиндров: а — круглым резиновым кольцом; б, в — V-образными манжетами; г — двусторонней манжетой
действия: уплотнение высокого давления манжетами 7 поршня с направляющим поясом 8 и уплотнение двусторонней манжетой, служащей одновременно направляющим элементом. Последнее предназначено для умеренных давлений. Для надежной и продолжительной работы уплотнений и, следовательно, гидроцилиндров необходима обработка рабочих поверхностей цилиндров и штоков до Ra « 0,2. Эффективность работы гидроцилиндров, их КПД зависят в основном от работы уплотнений поршней и штоков (рис. 3.60). Уплотнение, показанное па рис. 3.60, а состоит из резинового кольца 3 с пластиковым упорным кольцом 2 и защитного кольца 1, предохраняющего основное уплотнение от попадания грязи. Конструкция, изображенная на рис. 3.60, б представляет пакет V-образных манжет: уплотняющих 6 из резины и разделительных 5 из пластика. Гайкой 4 пакет может сжиматься для компенсации износа. На рис. 3.60, в я г представлены уплотнения поршней двустороннего действия: уплотнение высокого давления манжетами 7 поршня с направляющим поясом 8 и уплотнение двусторонней манжетой, служащей одновременно направляющим элементом. Последнее предназначено для умеренных давлений. Для надежной и продолжительной работы уплотнений и, следовательно, гидроцилиндров необходима обработка рабочих поверхностей цилиндров и штоков до Ra « 0,2.
