ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА

Применяемые в гид­росистемах машин, конструкции гидроцилиндров весьма разнообразны. Они разделяются на цилиндры с односторонним (рис. 16.1) и двусторонним (рис. 16.2) штоком.

В промышленности наибольшее распространение получили силовые гид­роцилиндры двустороннего действия, в которых движение поршня в обоих направлениях происходит под дей­ствием силы давления жидкости.

Рис. 16.1. Гидроцилиндр с односторонним штоком

Рис. 16.2. Гидроцилиндр с двусторонним штоком

Силовой гидроцилиндр состоит из корпу­са 1 (рис. 16.1 и 16.2), в котором перемещается поршень 2 со штоком 3, выхо­дящим из цилиндра и соединенным с нагрузкой. С целью уменьшения утечки жидкости поршень и шток имеют уплотнения 4 и 5, которые выполняются обычно в виде колец. В силовом гидроци­линдре энергия давления поступающей жидкости пре­образуется в механическую энергию перемещения што­ка.

Скорость движения u поршня за­висит от его рабочей площади S_p, а также количества жидкости Q_ц, поступающей в гидроци­линдр.

Для гидроцилиндра с односторонним штоком при подаче жидкости в левую бесштоковую полость (рис. 16.1) рабо­чая площадь находится по зависимости S_p = πD²/4, где D - диаметр поршня. Тогда скорость поршня (без учета утечек жидкости) определяется по формуле

(16.1)

При подаче жидкости в правую полость гидроцилиндра S_p = π(D² - d²)/4, где d - диаметр штока. В этом случае скорость поршня находится по зависимости

(16.2)

Согласно зависимостей (16.1) и (16.2) при по­даче одинакового количества жидкости Q_ц поперемен­но в левую и правую полости гидроцилиндра поршень перемещается с различной скоростью. Это позволяет путем соответствующего подбора размеров D и d достигать необходимых усилий и скорости при рабо­чем и обратном ходе. В силовых гидроцилиндрах с односто­ронним штоком возможно получение и одинаковых ско­ростей движения штока в обоих направлениях. Для этого площадь сечения штока выполняется в два раза меньше площади сечения поршня и при перемещении порш­ня вправо вытесненная жидкость поступает в левую полость вместе с жидкостью, подаваемой насо­сом.

Согласно зависимости (16.2) в силовых гидроцилиндрах с двусторонним штоком, скорость перемещения поршня в обоих направлениях при подаче одинакового коли­чества жидкости является одинаковой. Основным недостат­ком таких гидроцилиндров является увеличение габа­ритов установок, которые связаны с выходом штока по обе стороны цилиндра.

Под действием давления жидкости на поршень рас­четное усилие на штоке (без учета трения поршня и штока) определяется по формуле

, (16.3)

где р_ц - рабочее давление жидкости, которое находится по зависимости

p_ц = p₁ – p₂, (16.4)

где p₁ и p₂ - соответственно давление жидкости на входе и выходе силового гидроцилиндра.

Мощность, потребляемая силовым гидроцилиндром, без учета утечек жидкости и трения в цилиндре находится по формуле

N = Pu (16.5)

или

N = р_цQ_ц (16.6)

Зная фактическое усилие на штоке R и скорость дви­жения u_п, мощность на штоке силового гидроцилиндра (по­лезная мощность) определяется по формуле

N_ц = Ru_п (16.7)

К.п.д. силового гидроцилиндра, представляющий отношение полезной мощности к потребляемой, равен

(16.8)

К.п.д. гидроцилиндра представляется также в виде

, (16.9)

где η_о.ц - объемный к.п.д. гидроцилиндра, учитываю­щий наличие утечек жидкости и в связи с этим умень­шение фактической скорости движения поршня и штока u_п по сравнению с расчетной u, т.е.

(16.10)

η_м.ц - механический к.п.д. гидроцилиндра, учитываю­щий уменьшение фактического (измеренного) усилия на штоке R по сравнению с расчетным Р вследствие тре­ния поршня и штока при движении в силовом цилиндре, т.е.

, (16.11)

Объемный к.п.д. гидроцилиндра, поршень которого уплотнен манжетами или резиновыми кольцами, принимается равным единице, так как при таком уп­лотнении утечек жидкости практически нет. В случае уплотнения поршня металлическими разрезными коль­цами η_о.ц @0,98¸0,99.

Механический к.п.д. гидроцилиндра в зависимости от различных факторов находится в пределах 0,85¸0,97. Среднее значение η_м.ц = 0,95.

Испытание силового гидроцилиндра сводится к экспериментальному определению его характеристик в виде зави­симостей u_п=f₁(R) и η_ц=f₂(R).

Цель работы -ознакомление с экспериментальной установкой и снятие опытным путем характеристик силового гидроцилиндра u_п = f₁(R) и η_ц = f₂(R).