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)

а кутова швидкість обертання

, (4.23)

де D_З – діаметр ділильного кола шестірні.

Рисунок 4.10 – Рейково-шестеренний механізм поворотного гідроциліндра та умовне позначення

Контрольні запитання

1. Які бувають типи гідроциліндрів із гнучкими роздільниками?

2. Що називається гідроциліндром?

3. Як класифікуються гідроциліндри?

4. Для чого призначені демпфери?

5. Які бувають типи демпферів?

6. Як розраховуються гідроциліндри?

7. Яке підключення гідроциліндра називається диференціальним?

8. Для чого призначені поворотні гідроциліндри?

9. Як розраховується момент і кутова швидкість поворотних гідроциліндрів?

Гідророзподільники

Загальні відомості

При експлуатації гідросистем виникає необхідність зміни напрямку потоку робочої рідини на окремих її ділянках із метою зміни напряму руху виконавчих механізмів машини, потребою забезпечувати необхідну послідовність включення в роботу цих механізмів, виконувати розвантаження насоса й гідросистеми від тиску тощо.

Ці й деякі інші функції можуть виконуватися спеціальними гідроапаратами – напрямними гідророзподільниками.

Гідророзподільником називається спрямовувальний гідроапарат, призначений для керування пуском, зупиненням та напрямком потоку робочого середовища у двох чи більше гідропроводах залежно від зовнішньої керувальної дії.

При виготовленні гідророзподільників у якості конструктивних матеріалів застосовують сталеве лиття, модифікований чавун, високо- і низьковуглецеві марки сталей, бронзу. Для захисту окремих елементів розподільників від абразивного зношування поверхні ковзання цементують, азотують і т.п.

Розміри й маса гідророзподільників залежать від витрати рідини через них, зі збільшенням якої вони підвищуються.

За способом приєднання до гідросистеми гідророзподільники виготовляють у трьох виконаннях: різьбового, фланцевого й стикового приєднання. Вибір способу приєднання залежить від призначення гідророзподільника та витрати через нього робочої рідини.

За конструкцією запірно-регулювального елемента гідророзподільники поділяються таким чином:

Золотникові (запірно-регулювальним елементом є золотник циліндричної або плоскої форми). У золотникових гідророзподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини здійснюється шляхом осьового переміщення запірно-регулювального елемента.

Кранові (запірно-регулювальним елементом служить кран). У цих гідророзподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини досягається поворотом пробки крана, що має плоску, циліндричну, конічну або сферичну форму.

Клапанні (запірно-регулювальним елементом є клапан). У клапанних розподільниках зміна напрямку потоку робочої рідини здійснюється шляхом послідовного відкриття та закриття робочих прохідних перетинів клапанами (кульковими, тарілчастими, конусними й т.д.) різної конструкції.

За кількістю фіксованих положень золотника гідророзподільники поділяються на одно-, дво-, трипозиційні.

За керуванням серед гідророзподільників розрізняють гідроапарати з ручним, електромагнітним, гідравлічним або електрогідравлічним керуванням. Кранові гідророзподільники використовуються найчастіше в якості допоміжних у золотникових розподільниках із гідравлічним керуванням.