Дифференциальный цилиндр что это

Гидроцилиндры применяют в качестве объемного гидравлического двигателя, который совершает возвратно-поступательное движение.

Действие гидравлических цилиндров, основано на тех же принципах, что и работа пневматического цилиндра. Одноштоковый двусторонний цилиндр обладает достаточно простым устройством.

Видео:Гидроцилиндр - устройство и принцип работыСкачать

Категории гидравлических цилиндров

• одностороннего и двухстороннего действия,
• одноступенчатые и телескопические,
• с односторонним и двухсторонним штоком.

Принцип работы односторонних гидроцилиндров основан на том, что жидкость поступает в герметичную полость цилиндра и воздействует на поршень и вытесняет его, шток соединенный с поршнем выдвигается, преодолевая усилие нагрузки, величина усилия определяется рабочим давлением и площадью поршня, скорость перемещения зависит от расхода рабочей жидкости и геометрии гидроцилиндра. В обратном направлении шток перемещается за счет усилия пружины, или действия внешней нагрузки, как это происходит, к примеру, в бутылочном домкрате.

Гидроцилиндры двусторонние

При прямом ходе жидкость от насоса поступает в поршневую полость гидроцилиндра, усилие при этом будет максимальным, т.к. эффективная площадь максимальна. Жидкость из штоковой полости отправляется на слив. Скорость движения будет определяться расходом рабочей жидкости и площадью поршня. Во время обратного хода жидкость поступает в штоковую полость, воздействует на поршень и шток втягивается, жидкость из поршневой полости отправляется на слив. С помощью двухсторонних гидроцилиндров может осуществлять перемещения рабочих органов мобильных машин, отвалов бульдозеров, перемещение технологического оборудования, зажим деталей, движение инструмента.

Дифференциальные гидравлические цилиндры

Дифференциальные цилиндры — это гидравлические цилиндры двухстороннего действия, в которых соотношение эффективных площадей приблизительно равно 2 к 1. В время выдвижения штока поршневая полость заполняется жидкостью от насоса. Для получения максимально быстрого перемещения штока, гидроцилиндр может подключаться по дифференциальной схеме, в этом случае, жидкость вытесняемая из штоковой полости будет поступать не в бак, а в поршневую полость. перемещения поршня со штоком будет осуществляться из-за разности эффективных площадей. При обратном ходе жидкость подается в штоковую зону, а поршневая соединяется с баком.

Телескопические гидроцилиндры

Такое название заслужили вследствие схожей конструкции с телескопами или подзорными трубами. Применение таких цилиндров целесообразно, когда необходима большая величина перемещения штока гидроцилиндра. Шток в таких цилиндрах состоит из нескольких сегментов, собирающихся как подзорная труба. Гидравлические цилиндры такого типа также могут быть двусторонними или односторонними. Их эксплуатация связана с подъемом или опусканием грузоподъемных механизмов, кузовов самосвалов.

Видео:Гидроцилиндры, виды гидравлических цилиндров ,как работает и как правильно подобратьСкачать

Дифференциальное подключение гидроцилиндра

При работе технологического оборудования, например станков, часто необходимо, чтобы гидропривод работал в режиме: быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод. Реализовать эту схему без применения дополнительных насосов, гидроаккумуляторов можно, используя дифференциальное подключения гидроцилиндра.

Подключить по дифференциальной схеме можно гидроцилиндр двухстороннего действия, из-за разницы эффективных площадей его также называют дифференциальным, обычно рекомендуется использовать цилиндр с соотношением эффективных площадей 2:1, однако от этого соотношения, при необходимости, можно отклониться.

Для подключения гидроцилиндра по дифференциальной схеме и получения нужного цикла работы потребуется специальный трехпозиционный распределитель.

В крайних положениях, распределитель будет соединять напорную линию с одной из полостей гидроцилиндра, а другую — с линией слива, а вот в нейтральном положении распределитель соединить обе полости цилиндра с напорной линией, это и позволит реализовать дифференциальную схему.

На рисунке показана схема гидропривода с возможностью подключения гидроцилиндра по дифференциальной схеме.

Насос Н1 подает жидкость из бака, давление в системе ограничено настройкой предохранительного клапана КП1, для регулировки расхода применяется двухлинейный регулятор РР1. Жидкость от насоса, через регулятор поступает на вход распределителя Р1, к которому подключен гидроцилиндр ГЦ1 двухстороннего действия с соотношением эффективных площадей 2:1.

Читайте также: В цилиндре закрытом подвижном поршнем находиться воздух

Видео:Работа цилиндра. АнимацияСкачать

Работа гидропривода при дифференциальном подключении

Рассмотрим как будет работать гидравлический привод при нахождении золотника распределителя в нейтральном положении. Жидкость от насоса будет поступать в обе полости гидроцилиндра, других путей для нее нет, давление в системе будет расти. Рассмотрим, его действие на эффективные площади гидроцилиндра.

Сила определяется как произведение давления эффективную площадь. Усилие действующее со стороны поршневой полости будет равно:

Учитывая, что эффективная площадь со стороны штока в два раза меньше, то значит усилие действующее со стороны штоковой полости будет определяться как:

Получается, что сила, действующая со стороны поршня в два раза больше, и поршень со штоком будут вынуждены начать движение, перемещаясь вправо (по схеме). При этом движении жидкость будет вытесняться из штоковой полости. Так как давление на выходе насоса выше, чем на входе гидроцилиндра (из-за гидравлических потерь), то у жидкости находившейся в поршневой полости нет иного пути, кроме как поступление в поршневую полость цилиндра.

Расход поступающий в поршневую полость будет определяться как:

Чем выше расход, тем быстрее будет заполняться полость, и тем выше будет скорость перемещения поршня.

Следует, понимать, что увеличение скорости при дифференциальном подключении, было получено за счет значительного снижения итогового усилия гидроцилиндра. Усилие которое сможет преодолеть гидроцилиндр, подключенный по дифференциальной схеме будет определяться как:

Видео:Овчинников С. Г. - Основные структуры дифференциальной геометрии для физиков - Лекция 4Скачать

Реализация режима работы: быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод

Мы рассмотрели работу гидроцилиндра при его подключении по дифференциальной схеме, разберемся как, будет работать гидропривод в режиме быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод.

Быстрый подвод

Золотник распределителя находится в нейтральной позиции, гидроцилиндр подключается по дифференциальной схеме, его шток выдвигается с повышенной скоростью и сниженным усилием.

Рабочий ход

Распределитель переключается в правую позицию, жидкость от насоса поступает в поршневую полость, а из штоковой полости — направляется на слив, шток гидроцилиндра гидроцилиндр движется с высоким усилием и малой скоростью. Выполняется технологическая операция.

Быстрый отвод

Распределитель переключается в левое положение.

Жидкость от насоса поступает в штоковую полость, а поршневая полость соединяется со сливом, шток гидроцилиндра начинает втягиваться. Так как объем штоковой полости меньше, чем поршневой, то при той же подаче насоса, шток гидроцилиндра будет двигаться быстрее.

Видео:Как работает распределитель? Устройство гидрораспределителяСкачать

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Видео:Овчинников С. Г. - Основные структуры дифференциальной геометрии для физиков - Лекция 3Скачать

Дифференциальный цилиндр

Дифференциальные цилиндры при одинаковых тяговых силах требуют применения больших диаметров поршня. Однако увеличение количества рабочих кромок следящих золотников резко усложняет и удорожает их изготовление с требуемой высокой точностью ( порядка микронов), а увеличение потерь в схемах с одной рабочей кромкой увеличивает виброустойчивость. [1]

Дифференциальные цилиндры с тонким штоком1 широко применяют в протяжных станках, в результате чего время холостого хода составляет всего 10 — 15 % времени рабочего хода. [2]

В дифференциальных цилиндрах перемещение в одном из направлений может осуществляться при одинаковых давлениях в обеих полостях цилиндра за счет разности площадей последних. [3]

При дифференциальном цилиндре и тонком штоке ( рис. 11.112, б) при рабочем ходе масло подается в полость 2, а при быстром: ходе с нагнетательной полостью насоса связываются обе полости цилиндра. Так как активная площадь поршня в полости / больше, чем активная площадь поршня в полости 2, то при одинаковом давлении, которое устанавливается в обеих полостях, сила, действующая на поверхность поршня в полости /, будет больше силы, действующей на поверхность поршня в полости 2, и поршень будет перемещаться вправо. [5]

При дифференциальном цилиндре система в большинстве случаев более устойчива при малом диаметре поршня в направлении движения, когда дроссель включен в малую полость цилиндра. [6]

Приводы с дифференциальным цилиндром имеют разные площади полостей, в то время как приводы с недифференциальным цилиндром могут иметь равные или любые соотношения площадей полостей и быть с гидравлическими двигателями вращательного движения. [7]

Читайте также: Hino profia тормозной цилиндр

Системы с дифференциальным цилиндром применяются двух типов: с двухкромочным и однокромочным золотниками. [8]

Системы с дифференциальными цилиндрами более просты и дешевы в изготовлении, но не обеспечивают высокую точность копирования, менее жестки и потребляют больше энергии. Поэтому эти системы наиболее целесообразно применять во всех случаях, где к точности копирования и жесткости не предъявляются высокие требования, а также там, где нет знакопеременных нагрузок. [10]

Системы с дифференциальным цилиндром применяют двух типов: с двух — и однокромочным золотниками. На схеме изображен гидроцилиндр 4 в неподвижном состоянии, но указано перемещение поршня 5 со штоком 7, жестко связанным с гидросуппортом 6 станка. В этой системе в поршне 5 нет отверстия, поэтому из полости А в полость В гидроцилиндра 4 масло переливаться не может. Пока щуп, связанный с плунжером 3 золотника 2, не будет касаться профиля копира 1, плунжер будет занимать в корпусе золотника нижнее положение, пропускать масло из корпуса золотника по трубопроводу в полость В гидроцилиндра. [12]

Вискозиметр состоит из дифференциального цилиндра высокого давления /, внутри которого возвратно-поступательно перемещается гидравлически разгруженный поршень 2, разделяющий цилиндр на три полости, две из которых имеют равные площади поперечных сечений. Две капиллярные трубки 4 одинакового внутреннего диаметра, но разной длины, соединяют полости цилиндра между собой. Дифманометр 5 связан импульсными трубками с мембранными разделителями, расположенными в полостях цилиндров с одинаковыми площадями. Редуктором 7 вращательное движение регулируемого электропривода 8, обеспечивающего бесступенчатое регулирование скорости в диапазоне 1: 1000, преобразуется в поступательное движение ходового винта, который соединен со штоком поршня. [14]

Чаще всего находят применение дифференциальные цилиндры . Расчеты показали, что стол перемещается устойчивее в ту сторону, которая соответствует включению дросселя в малую полость цилиндра. [15]

Видео:Гидравлический цилиндр Из чего это сделаноСкачать

Принцип работы гидравлического цилиндра

Гидравлический цилиндр – это объёмный двигатель возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения. Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах и т.п.

В простейшем случае основой конструкции гидроцилиндра является гильза, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью. Внутри гильзы перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, которые предотвращают перетекание рабочей жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. При подаче под давлением рабочей жидкости (специальные минеральные масла) в полость цилиндра поршень начинает перемещаться под действием давления жидкости.

Усилие от поршня передает шток – стержень, имеющий полированную поверхность. Для его направления служит грундбукса. С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости. Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет, одна из которых предотвращает утечку жидкости из цилиндра, а другая служит грязесъемником. На резьбу штока крепится проушина или деталь, соединяющая шток с подвижным механизмом.

Проушина служит для подвижного закрепления корпуса гидроцилиндра. Управление работой гидроцилиндра осуществляется с помощью гидрораспределителя или с помощью средств регулирования гидропривода. Гидроцилиндры работают при высоких давлениях (до 32 Мпа), что налагает целый ряд требований к прочности и надежности всей конструкции системы (механизм, цилиндр, управление). Для того, чтобы вам было легче найти и купить гидроцилиндр, который будет устраивать вас по всем параметрам, рассмотрим их основные виды подробнее.

Гидроцилиндры одностороннего действия

Выдвижение штока осуществляется за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой полости, а возврат в исходное положение — от усилия пружины. Усилие, создаваемое гидроцилиндрами данного типа, при прочих равных условиях меньше усилия, создаваемого гидроцилиндрами двустороннего действия, за счёт того, что при прямом ходе штока необходимо преодолевать силу упругости пружины. Пружина выполняет здесь роль возвратного элемента. В тех случаях, когда возврат производится за счет действия приводимого механизма, другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза, гидроцилиндр может не иметь возвратной пружины ввиду отсутствия необходимости. Такой принцип действия применяется в домкратах.

Читайте также: Цилиндр с основанием круга рисунок

Гидроцилиндры двустороннего действия

Как при прямом, так и при обратном ходе поршня усилие на штоке гидроцилиндра создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости соответственно в поршневой и штоковой полости цилиндра. Следует иметь в виду, что при прямом ходе поршня усилие на штоке несколько больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе, за счёт разницы в площадях, к которым приложена сила давления рабочей жидкости (эффективной площади поперечного сечения). Такие гидроцилиндры осуществляют, например, подъём-опускание отвала многих бульдозеров.

Телескопические гидроцилиндры

Называются так благодаря конструктивному сходству с телескопом или подзорной трубой. Такие гидроцилиндры применяются в том случае, если при небольших размерах самого гидроцилиндра в исходном, сложенном состоянии, необходимо обеспечить большой ход штока. Конструктивно представляют собой несколько цилиндров, вставленных друг в друга таким образом, что корпус одного цилиндра является штоком другого.

Такие гидроцилиндры имеют исполнение как для одностороннего, так и для двустороннего действия. Они осуществляют, например, подъём-опускание кузовов во многих самосвалах.

Дифференциальные гидроцилиндры

«Обычное» подключение поршневых гидроцилиндров двустороннего действия предусматривает поочередное подключение полостей гидроцилиндра к нагнетательной и сливной магистралям через распределитель, что обеспечивает движение поршня за счет разности давлений. Соотношение скоростей движения, а также усилий при прямом и обратном ходе, различны и пропорциональны соотношению площадей поршня. Между скоростью и усилием устанавливается зависимость: выше скорость — меньше усилие, и наоборот.

При рабочем ходе (выдвижении штока) жидкость от насоса подается в поршневую полость, вытесняемая же жидкость из штоковой полости, за счет кольцевого подключения (распределитель 3/2), направляется не в гидробак, а подается также в поршневую полость. В результате выдвижение штока происходит намного быстрее, чем в обычной схеме подключения (распределитель 4/2 или 4/3). Обратный ход (втягивание штока) происходит при подаче жидкости только в штоковую полость, поршневая соединена с гидробаком.

При использовании гидроцилиндра с соотношением площадей поршня 2:1 (в некоторых источниках именно такие гидроцилиндры называются дифференциальными) такая схема позволяет получить равные скорости и равные усилия прямого и обратного ходов, что для гидроцилиндров с односторонним штоком без регулирования или дополнительных элементов получить невозможно.

Механизмы с гибкими разделителями

К механизмам с гибкими разделителями относятся мембраны, мембранные гидроцилиндры и сильфоны. Мембраны применяют в основном при небольших перемещениях и небольших давлениях (до 1 МПа). Мембранный исполнительный механизм представляет собой защемленное по периферии корпуса эластичное кольцо.

При увеличении давления в подводящей камере эластичное кольцо прижимается к верхней части корпуса, и шток, связанный с эластичным кольцом, выдвигается. Обратный ход штока обеспечивает пружина. Сильфоны предназначены для работы при небольших давлениях (до 3 МПа). Их изготавливают из металлов и неметаллических материалов (резины или пластиков).

Металлические сильфоны бывают одно- и многослойные (до пяти слоев). Применение сильфонов оправдано в условиях высоких и низких температур, значение которых лимитируется материалом, из которого изготовлен сильфон. Сильфоны могут быть цельные или сварные. Цельные изготавливают развальцовкой тонкостенной бесшовной трубы.

На сегодняшний день самыми распространенными гидроцилиндрами являются поршневые гидроцилиндры двустороннего действия.

Чтобы вам легче было подобрать гидроцилиндр, нужно знать ряд его параметров. Сначала нужно определить диаметр гильзы (наружный и внутренний в мм). Затем — диаметр штока гидроцилиндра. Нужно определить диаметр проушин или вилок для поршневого гидроцилиндра, диаметр шаров, цапф и бугелей для телескопического гидроцилиндра.

Определить расстояние по центрам проушин (осям) гидроцилиндра в сложенном состоянии в мм, расстояние по центрам проушин (осям) гидроцилиндра в разложенном состоянии (выдвинутом штоке или штоках в мм). По разности двух длин можно определить ход штока гидроцилиндра.

Знание этих параметров существенно облегчит вам задачу по поиску необходимого гидроцилиндра. Если нет стандартного гидроцилиндра с требуемыми параметрами, необходимо заказать изготовление цилиндра по вашим требованиям.

Наши инженеры проконсультируют вас по всем вопросам выбора, изготовления, установки и ремонта гидроцилиндров для вашего оборудования.

🔍 Видео

Каким образом гидроцилиндр двигает ковш и стрелу экскаватора? Устройство гидравлических цилиндровСкачать

Закон БернуллиСкачать

Устройство и схемы работы гидрораспределителейСкачать

Зачем на стенках цилиндров нового двигателя наносят царапины. Хонингование, что этоСкачать

Дифференциальный механизм с цилиндрическими косозубыми шестернямиСкачать

Дифференциальная геометрия | параметризации простейших поверхностей | цилиндр и конусСкачать

Лекция 24 | Спектральная теория дифференциальных операторов | Николай Филонов | ЛекториумСкачать

Как синхронизировать движение гидроцилиндров? Почему происходит перекос?Скачать

А. И. Шафаревич. Дифференциальные операторы, геодезические и динамика локализованных квантовых...Скачать

Как работает гидравлический прессСкачать

как замерить выработку поршня и цилиндраСкачать

Как же работает Гидроцилиндр. принцип работы. Как устроен Цилиндр внутриСкачать

Лекция 22 | Спектральная теория дифференциальных операторов | Николай Филонов | ЛекториумСкачать