Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Виконавчі двигуни гідравлічних приводів є споживачами гідравлічної енергії. Всі гідравлічні виконавчі двигуни підрозділяють на три класи:
двигуни для здійснення зворотно-поступальних рухів,
двигуни для здійснення обертальних рухів,
двигуни для здійснення зворотно-обертальних (качательние) рухів.
Гидродвигатели зворотно-поступальних рухів (гідравлічні циліндри). Для здійснення зворотно-поступальних прямолінійних рухів в гідроприводах застосовують гідравлічні силові циліндри (гідроциліндри), які відрізняються великим різноманіттям конструктивних схем і виконань. У цьому різноманітті рішень можна виділити три типи конструктивних схем, які в тій чи іншій формі використовують у всіх гідроциліндрах: симетричні, несиметричні і плунжерні схеми.
У симетричних гідроциліндрах робочі площі поршня в обох порожнинах циліндра однакові за рахунок використання двох рівних по діаметру штоків (рис.1, а). Їх часто називають двухшточнимі або двосторонньої дії і з двостороннім штоком.
Гідроциліндр складається з власне циліндра (гільзи) 1 поршня 2, штоків 3, кришок 4 і ущільнень 5. При подачі жни кістки через отвір А в ліву порожнину циліндра вона тисне на поршень, який буде рухатися вправо, витісняючи рідину з правої порожнини в отвір Б . При подачі рідини в праву порожнину через отвір Б поршень зміститься вліво, витіснивши рідина з лівої порожнини через отвір А.
Рис.1 Конструктивні схеми гідроциліндрів.
У симетричних циліндрів тягова сила при русі в обидві сторони однакова і без урахування втрат на тертя
де р - тиск робочої рідини в порожнині гідроциліндра;
D - діаметр гільзи циліндра; d - діаметр штока; S - робоча площа поршня.
Діаметри циліндрів і штоків, а також хід поршня при проектуванні необхідно призначати відповідно до рекомендацій ГОСТ 14063-68.
Швидкість руху поршня
де Q- потік рідини, що подається в порожнину гідроциліндра.
Підведення рідини в порожнині циліндра може здійснюватися не тільки через кришки циліндрів, як показано на рис. а, а й іншими способами, наприклад через канали, виконані в штоках (рис. 1, 6). Цей спосіб дуже зручний, якщо при роботі гідроциліндра рухається сам циліндр, а поршень зі штоками закріплений нерухомо. На рис. 1, в, г показані способи підведення рідини через отвори в гільзі циліндра. Може бути використаний і комбінований спосіб, коли рідина підводиться в одну порожнину через кришку, а в іншу - через гільзу або шток.
Несиметричними гидроцилиндрами називають такі, у яких робочі площі поршнів в обох порожнинах різні. До них відносяться одношточние гідроциліндри або двосторонньої дії і з одностороннім штоком (рис. 1, в) і двухшточние з різними діаметрами штоків (мал. 1, г). Часто такі виконавчі двигуни називають диференціальними гідроциліндрами.
У несиметричних циліндрів тягові сили при русі поршня вліво або вправо різні, оскільки робочі площі поршня не рівні між собою. Їх визначають по відомим залежностям
Таким чином, при русі вправо (рис. 1, в) поршень може подолати більше зусилля, ніж при русі вліво. Відрізнятися будуть і швидкості руху поршня в ту і іншу сторону, причому при русі вліво швидкість V2 буде більше швидкості V1
Аналогічне нерівність можна написати і для несиметричного Циліндра (рис. 1, г):
Несиметричні циліндри володіють однією примітною особливістю: можливістю отримувати швидкі ходу. Якщо порожнини такого циліндра з'єднати з напірної магістраллю (див. Рис. 1, в), то поршень буде рухатися вправо зі швидкістю V3. долаючи силу F3:
Інакше можна сказати, що швидкість і сила залежать від діаметра штока: чим він менший, тим більше швидкість і тим менше сила. Цю особливість часто використовують для здійснення швидкого підведення вправо і відведення вліво. Якщо прийняти, наприклад, d = 0.707D, то V2 = V3 = 2V1. але при цьому F1 = 2F2 = 2F3
Плунжерні гідроциліндри (рис. 2) вигідно відрізняються від розглянутих симетричних і несиметричних тим, що в них не треба точно обробляти внутрішню поверхню гільзи 2, причому вона може мати будь-яку форму в поперечному перерізі. Тим самим вони більш технологічні і дешеві. Однак їм притаманні деякі недоліки. До них відносяться невелика тягова сила F, що залежить від діаметра d плунжера 1, необхідність пристроїв для повернення плунжера після вчинення ним робочого ходу (за допомогою пружин розтягування 3 або стиснення 4, рис. 3, а. Б) і направляючихвтулок 5 (рис. 3, в) щоб уникнути перекосу при здійсненні рухів. Якщо плунжерний циліндр здійснює робочий хід тільки вгору (рис. 3, в), то зворотний хід може відбуватися за рахунок сили тяжіння плунжера і пов'язаних з ним вузлів устаткування.
Мал. 2 Конструктивні схеми плунжерних циліндрів.
На рис. 3, г показана конструктивна схема плунжерного циліндра, здатного здійснювати зворотно-поступальні рухи. У ньому рухомим елементом є сама гільза 2, а підведення рідини здійснюється через нерухомі плунжери 1.
На базі несиметричних і плунжерних циліндрів створені спеціальні виконавчі гідроциліндри: підсумовують, телескопічні, мембранні і сильфонні.
або в комбінації з напірної магістраллю, можна отримати кілька різних швидкостей
Мал. 3 Спеціальні гідроциліндри.
виконавчого органу 2 в обидві сторони руху. Відповідно будуть різними і тягові сили такого циліндра.
Телескопічні гідроциліндри (рис. 3, б) дозволяють отримати збільшений хід виконавчого органу при невеликих габаритних розмірах такого циліндра за рахунок підсумовування ходів всіх вхідних в нього плунжеров 2-4. Довжина такого гідроциліндра в зібраному стані не перевищує довжини корпусу 1. При подачі рідини висувається на всю довжину плунжер 2 разом з усіма іншими. Коли він упреться в кришку корпусу 1, почне висуватися плунжер 3, потім плунжер 4. Число плунжеров, що входять один в одного, може бути будь-яким.
Мембранні гідроциліндри (рис. 3, в) дозволяють отримати великі тягові сили за рахунок великих ефективних площ мембран при порівняно невеликому ході плунжера 1, що залежить від прогину мембрани 2. Мембрани можуть бути виготовлені або з прогумованої еластичної тканини, або з металевої фольги.
Сильфони (рис. 3, е) представляють собою циліндри, виготовлені на основі гофрованих труб з прогумованої тканини або металу (сталі або берилієвої бронзи). Зовнішній діаметр, досягає 200 мм. Тягова сила залежить від середнього діаметру, рівного напівсумі зовнішнього і внутрішнього діаметрів:
Тиск робочої рідини може досягати 15 МПа (тільки для сильфонів малих діаметрів Dн). Хід таких циліндрів не може перевищувати 25% довжини в незавантаженому стані, причому на розтягнення допускається 10% довжини, на стиск 15%. Оскільки такі циліндри чутливі до зміни навантаження, їх найчастіше застосовують в різних вимірювальних і контрольних системах при малих ходах виконавчого органу.
При роботі з рідинами в гофра сильфонів може збиратися виділяється нерозчинений повітря або інший газ. Видалення його пов'язано з великими труднощами, тому найбільш ефективна робота сильфонов в приводах з газовими робочими середовищами,
Дія гідравлічних циліндрів пов'язано з ударами поршня про кришки, що, по-перше, створює великий шум і, по-друге, обмежує ШВИДКОСТІ руху поршня. Боротьба з цими недоліками гідроциліндрів ведеться по шляху створення різного роду гальмівних пристроїв, вбудованих в конструкцію гідроциліндра або встановлюються поза ним. Розглянемо деякі способи гальмування, що застосовуються в конструкціях гідроциліндрів (рис. 4).
Мал. 4 Способи гальмування гідроциліндрів.
Як тільки маточина 2 поршня увійде в розточення кришки З гідроциліндра (рис. 4. а), рідина з неї буде витіснятися через кільцевої зазор, утворений маточиною і внутрішньою поверхнею розточення. При цьому створюється великий опір течією рідини, і на його подолання витрачається енергія поршня, що призводить до його гальмування.
Для гальмування можуть бути використані регульовані дроселі 4 (рис. 4, б, в). Як тільки маточина 2 поршня увійде в розточення кришки З або поршень перекриє отвір А, рідина з-під самого поршня буде витіснятися через опір, що створюється дроселем 4, а поршень почне гальмуватися.
Змінюючи налаштування опору дроселя, можна плавно регулювати час гальмування і уповільнення. Для зворотного ходу рідина подається до поршня, минаючи дросель 4, через зворотний клапан 5.
Спосіб ступеневої гальмування показаний на рас. 4, м ГIерекривая послідовно отвори А, Б, В, Г в циліндрі 1, поршень 2 при русі вправо створює все більший опір витісненню рідини з правої порожнини і тим самим гальмується.
Конструкції циліндрів можуть відрізнятися не тільки схемою виконання та способом гальмування але і методом кріплення в обладнанні (жорстке, шарнірне) і видалення повітря з порожнин. Цим і пояснюється велике різноманіття виконавчих двигунів поступального руху.