КИЕВСКИЙ ДОМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОПАГАНДЫ
ЗАОЧНЫЙ СЕМИНАР
Г и д р ав л ические
передачи и устройства машин
КИЬЪСКШ ДОМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОПАГАНДЫ
КАФЕДРА ГИДРАВЛИКИ КИЕВСКОГО ИНСТИТУТА ГВФ
ЗАОЧНЫЙ СЕЙИНАР
" ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВА
МАШИН "
Кандидат технических наук
Черненко Ж.С.
Лекция 26
Гидравлические двигатели возвратно-поступа -
тельного и поворотного действия
Киев- 1963
В качестве гидравлических двигателей возвратно-
поступательного и поворотного действия применяются
силовые цилиндры соответствующих конструкций* Силовой
цилиндр является агрегатом гидравлической системы,
преобразующим потенциальную энергию жидкости в меха-
ническую энергию перемещения поршня. Применяемые сило-
вые цилиндры могут быть раздельны на три основных типа:
I. Цилиндры одностороннего силового действия.
2. Цилиндры двухстороннего силого действия.
3. Цилиндры поворотного действия / квадранты*'.
I« ДИДЙНДРЫ ОДНОСТОРОННЕГО СИЛОВОГО ДЕЙСТВИЯ
В силовых цилиндрах одностороннего силового дей -
ствия рабочее давление жидкости действует только в одну
сторону. На рис. I показан силовой цилиндр простого дей-
ствия, поршень которого возвращается в исходное положе -
ние при помощи пружины.
Движущее усилие на штоке цилиндра без учета потерь
на трение для случая непосредственной передачи усилия от
поршня к приводному звену / без промежуточных звеньев/
определяется по формуле:
где уз- рабочее давление жидкости, кг/с1г|
/- рабочая площадь поршня, curj
усилие пружины,кг.
Рабочей площадью в данном случае является плошать
сечения поршня.	тгУ)г
’°»785^
где 5) - диаметр, см
Biod и бьиод
11 масла
Рис.I.
Силовой цилиндр одностороннего действия
Ц Цилиндр с односто-
ронним штоком
Ц Цилиндр с односто-
ронним штоком диф-
ференциального
действия
Ц Цилиндр с дбухсто-
ронним штоком
$ Цилиндр с Обух сто-
ронним штоком с
подбодом масла через
штоки
с) Цилиндр с односто-
ронним штоком с под-
водом масла б обе
полости через шток
е) Цилиндр с односто-
ронним штоком
многоскоростной
Рис.2.
Схемы гидравлических цилиндров
4
Иногда цилиндры одностороннегосиловогоДействия
изготовляются исходя из технологических требований,а
именно: в том случае если ход поршня велик, цилиндры
двухстороннего силового действия заменяют более техно»
логичными цилиндрами одностороннего силового действия,в
которых отсутствует поршень,а усилие передается непосред-
ственно штоком / нырялом/, соприкасающимся с цил/.ндром
только в месте уплотнения. При такой конструкции внут-
ренний диаметр цилиндра подвергают лииь грубой обработ-
ке или вообще не обрабатывают. Конструкция такого ци -
линдра будет описана ниже.
2. ЦИЛЩДРЫ ДВУХСТОРОННЕГО СЮЮВОГр ДЕЙСТВИЯ
Силовые цилиндры двухстороннего силового дей -
ствия отличаются разнообразием конструктивных форм.
На рис. 2 приведены схемы цилиндров двухстороннего си-
лового действия, применяемые в машиностроении. В ци-
линдре с двухсторонним итеком /рис.2,в,г/ движущее уси-
лие на штоке цилиндра без учета сил трения определяет-
ся выражением:
Р =Р%-(Зг- г)=0,785р(2)г-с6г)кг
где р - рабочее давление жидкости,sr/cu^j
2) - диаметр поршня,см;
с7 - диаметр штока,см.
Скорость перемещения поршня зависит от коли -
чества жидкости, поступающей в цилиндр в единицу време-
ни,и определяется выражением:
/г?	лу
~ 0/785 (2)*-ct2) '"v*
где Q - расход жидкости,л/мин.
5
При подаче жидкости попеременно в правую и
левую полости цилиндра поршень будет перемещаться в
обоих направлениях с одинаковой скоростью. Однако при-
менение этого типа цилиндров ограничивается в случае
стесненных габаритов, так как шток выходит на обе сто-
роны цилиндра. Поэтому в тех случаях, когда скорости
перемещения поршня в ту и другую сторону могут от ли -
чаться друг от друга, применяют цилиндр с односторон-
ним итоком /рис.2,а,д/. Для достижения одинаковых ско-
ростей перемещения поршня цилиндра с односторонним што-
ком в обоих направлениях применяется цилиндр, площадь
живого сечения которого в два раза больше площади сече-
ния мтока. Способ включения такого цилиндра в гидросис-
тему представлен на рис. 3. При перемещении поршня впра-
во обе полости цилиндра соединяются друг с другом
/Рис..3,а/.
При перемещении поршня вправо с некоторой ско-
ростью из правой полости цилиндра в единицу времени вы -
тесняется об"ем жидкости равный
27 !тГ5й	rroL \/у
\ 4	4 /
Этот об"ем поступает в левую полость цилиндра
вместе с об"емом жидкости Q подаваемой насосом в еди-
ницу времени, следовательно
*	10	4
ИЛИ	э	О	2?
_ -tret \ _	7Г<0
~Гю' 4
б
откуда

Для перемещения поршня влево жидкость подается в
правую полость цилиндра, а левая полость соединяется
с баком /Рис.3,6/.
Скорость перемещения поршня в этом случае
Если теперь вместо —
ставить в это уравнение 2
штока/, то получим
/площадь поршня/ под -
/удвоенная площадь
То есть скорости перемещения поршня в обе стороны
одинаковы.
Движущее усилие на штоке поршня при таком способе
включения уменьшено и равно
___,2
Если из условий работы машины требуется получение
значительных усилий, например, на прямом ходе и высоких
скоростей на обратном, применяют схему включения цилинд-
ра с односторонним итоком, представленную на рис.4. В
этом случае скорость обратного хода / Рис.4,6/ определя-
ется выражением

7
Рис.З,
Рабочий ход -Л
а
^От насоса
Рис.4.
Рис.5.
8.
откуда видно, что чем меньше диаметр штока,тем выше
будет скорость перемещения штока при данном значении
Z? • Большие усилия на прямом ходе и высокие скорос-
ти на обратном монет обеспечить также цилиндр со што -
ком большого диаметра при обычной схеме включения.
Однако для осуществления высокой скорости обратного
хода требуется применение штока очень большого диамет-
ра, что утяжеляет конструкцию.
3.	ЦИЛИНДРЫ ПОВОРОТНОГО СИЛОВОГО ДЕЙСТВИЯ
Поступательное движение поршня силового цилиндра
можно преобразовать в угловое перемещение. Для углов по-
ворота выходного вала до 60° применяют обычно кривошипно-
шатунный механизм /Рис.5,а,б/.
Угловую скорость выходного вала можно определить
по формуле:
где £2 - угловая скорость, рад/сек;
Q - расход жидкости,см3/сек|
- удельная подача на один радиан поворота выход-
г ного вала>
7^ = ^=^-- площадь поршня,ci^j
£ - радиус кривошипа,см.
Теоретический крутящей момент на выходном валу
определяется из выражения
ух =д е лР>
где /И - крутящий момент,кг/см|
&Р=Р-Рг- перепад давлений на поршне, кг/см^.
'10
Сеч. по В 8
Рис.7.
Рис. 8.
Поступательное движение цилиндра можно преоб-
разовать в поворотное также при помощи зубчатой рейки и
шестеренного редуктора /Рис.6/ с передаточным отноше-
нием
где 3^ - линейная скорость цилиндра /поршня/;
£ - радиус промежуточной шестерни;
-	угловая скорость промежуточной шестерни;
-	угловая скорость выходного вала.
Угловую скорость выходного вала можно подсчи-
тать по формуле
где С^г = £	- удельная подача на радиан поворо-
та выходного вала.
Теоретический крутящий момент на выходном ва-
*де - радиус промежуточной шестерни;
4 - передаточное отношение;
- площадь поршня;
др - перепад давления на поршне.
Для поворота выходного вала на угол до 120° при-
меняют силовые цилиндры собственно поворотного действия
или, как их иначе называют, гидравлические квадранты
/гис.7/.
12
угловую скорость лопасти цилиндра I можно опре-
делить по формуле
где Q - расход жидкости, смэ/сек>
плечо при положении равнодействую-
щей сил давления,см|
5=бе-г>£ - рабочая площадь,ci£|
£ . ширина лопасти,см;
п - g • удельная подача на один радиан
>г~ 2
поворота, см3
Перепад давлений создает на лопасти крутящий иононт
M=£S лр	др.
Крутящие моменты у силовых цилиндров поворотного
действия могут достигать 20000 +• 30000 кг* см.
Уплотнение лопасти в квадранте осуществляется как
по торцевым, так и по радиальным плоскостям! уплотнение
вала, несущего лопасть, производится с помощью манжет или
подпружиним иных сухарей. Указанная система уплотнений
значительно сложнее, чем в цилиндрах поступательного дви-
жеиия, что огранииивает применение квадрантов при давле -
ниях выше 100 кг/а£.
4.	РАСЧЕТ ЦИЛИНДРА НА ПРОЧНОСТЬ
Расчет цилиндра на прочность производится по сле-
дующим формулам
где & - наружный радиус цилиндра,см;
г - внутренний радиус цилиндра,см;
6^ - допустимое напряжение растяжения,кг/св£;
б' - напряжение внутреннего волокна стенки цилинд-
ра от давления , кг/ci^;
/^ - условное давление жидкости, превышающее на
20% рабочее давление.
Запас прочности определяется по формуле
г
где
• предел текучести при рабочей температуре,
кг/см2;
б' - наибольшее напряжение в стенке цилиндра,кг/cir.
Для цилиндров, работающих при давлениях до
300 кг/см2 запас прочности 3.
Расчет цилиндров
изготовленных из стальных труб
производится по формуле.
/Чо
пробное давление
кг/ы£ ;
ct *
/вдвое больше чем рабочее/
толщина стенки цилиндра, мм;
допускаемое напряжение,кг/см2;
внутренний диаметр цилиндра,мм*.
Ьолты фланцевых соединений цилиндра юсприни -
мают усилие от давления жидкости.
Р = 0765 (3>г-с*г)р.
и от некоторого дополнительного усилия / усилие герме-
тичности/
j^= 0,785
где
- диаметр уплотняемого пояска,см;
- удельное давление герметичности,кг/си^
Удельное давление герметичности в общем виде
может быть представлено уравнением
б-= kt+
где £ - предварительное давление, необходимое для
уменьшения зазоров в скрепляемых поверхностях
/ £, = 15 + 20 кг/см2/;
£2 - коэффициент дополнительного давления, обеспечи-
вающего плотность соединения / £,« 0,8/.
5.	РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО УДЛИНЕНИЯ ЦИЛИНДРА
Длительная работа гидросистемы вызывает нагрев
масла и, как следствие, удлинение цилиндра*
Расчет теплового удлинения цилиндра производит-
ся по формуле:
Л = teL,
где - повышение температуры масла, °C;
€ - коэффициент линейного расширения /для стали £ =>
= 0,00001199/;
Z - длина цилиндра,мм.
15
6.	ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СИЛОВЫХ
	ЦИЛИНДРОВ__________________________
При использовано силовых цилиндров для перемене-
жжя больших масс со значительными скоростями возникает
проблема остановки массы в конце рабочего хода без уда-
ра. Для реже ния этой проблемы применяются специальные
амортизаторы, принцип действия которых заключается в
запирании жидкости, которая может вытекать только с за-
данной скоростью, создавая таким образом силу противодав-
ления. Запертая жидкость обычно выпускается через зазоры
между поржнем и плунжером амортизатора.
Схема подобного цилиндра изображена на рис. 8. Демп-
фирование осуществляется следующим образом. В каналы 3 и 4
к рынок цилиндра в крайних положениях поршня соответствен -
но входят выступ 9 или утолщение 10 штока. Предположим,
что поршень движется вправо. В определенном месте выступ
9 в ой дат в канал после этого жидкость, заключенная меж-
ду поржнем и правой крышкой, сможет удалиться оттуда лишь
через канал 6. Поскольку дросселем 7 можно установить лю-
бое сечение этого канала, оставшийся путь поршень пройдет
с замедленной скоростью.
Многие цилиндры имеют устройства для фиксирования
/запирания/ поршня в крайних положениях, которые получили
название замков. Наиболее распространенным и совершенным
является шариковый замок. Шарики /Рис.9/ в конечных поло-
жениях-, распираясь гильзами специальных плунжеров находя-
щихся под действием пружин, западают в кольцовые проточки
цилиндров и фиксируют положение поршня. Открытие замка
осуществляется жидкостью, действующей на распорный плун-
жер /см. рис.9/.
.	16
Рис. 9
17
ЛИТЕРАТУРА
!• БАЙТА Т.И. - Самолетные гидравлические приводы и
агрегата, Оборонгиз,1951
2. БОГДАНОВИЧ Л.Б. - Гидравлические приводы в машинах,
Маигжз,1962
З.ГАМЫНИН Н.С. - •сневы следящего гидравлического
привода, 1962
1Й111
ЕНКО В.А
- Гидравлические следящие приводы для
автоматизации станков, Машгиз,1962
5. Руководящие материалы ио гидрооборудованию станков,
ЦБТИ, ЭНИМС,1959.
6» ФЕЗАНДЬЕ S. - Гидравлические механизмы, Оооронгиз,
I960.
18
ПОДРИСУНОЧНЫЕ подписи
К лекции Черненко I.C. " Гидравлические двигатели
возвратно-поступательного и поворотного
действия”
Рис. I. Силовой цилиндр одностороннего действия.
Рис. 2. Схемы гидравлических цилиндров.
Рис.З. Способ включения цилиндра с односторонним в
гидросистему
Рис.4. Схема включения цилиндра.
Рис.5. Силовые цилиндры с кривомипно-матунным механиз-
мом.
Рис.6. Силовой цилиндр с местеренным редуктором.
Рис.7. Силовой цилиндр поворотного действия / квадрант/
Рис.З. Силовой цилиндр с демпфированием в конце хода.
Рис.9. Схема действия парикового замка.
19
Ответственный за выпуск Иайстренко Е,Е.
Редактор Нечипорекко П.В.
БФ 32685 15.XI.63
Пена W коп. Об ем I п.л.
рото КДНТП» Киев, Владимирская, 56

—| Ртрез лр
Разрез jr,
--------- L
ci в личина хода по  < ‘Юра б крыш г и
- -.азана при наимен^ш и не щипрнбра
Для предотвращения yj ,оа поршня б кр и. и
ндра конструк: ос к ;jye лг. >
v 'бато юршню запас хода Be м н.
запаса выбирается t учетом ск узости
*“ассь пеоемещающ. гея . >лоб
СПОЛНЯИие крышки ОЛЯ
илин- ood/4S и 55мм
!C5\+5-75.

45	28-
55	28- J
65	28 -95
75	32-50
90	35-^65
Г . 'S c
V <0 I
53
13Q !
W5
70 f
j5
Л'1/б
19
S3
90
L“
30
[б£
5

W -,fe'
as
Д90ги

л*"1««n
J
2'идрОциаанЦр	^ 2- •:
rTfz2-,C-or
СЬщий вид,	-_______
гиироцилинира >итеоа ^вес.ке Мл, '
' ’omtpuun
umt | Зело ~m
Э.НИМСаги
\u
d
do\
dt
di
d3
в
4
H
h

h^t
I,
4
ffPHAQX,&<HE 3
4
t,
L

ta
Hl0i2426\
95
~55
65
32
.90.
25-
.
'-’Im
90
ЙУ^7
7?5
<50
<80
№\


H
f3
P
22
/7
8
20
73
16\
32
26
32 \
/5
65V35
95
105
/20
/95
/70
\?оюо
/55 >
/&Г
/£Г
220,
HO.
125'
/i5
160
— ।
/85
32
i4Z7
\60\


70
129562
67
IL-
107.
150'
1t£.
^5>
38
95
&
230B35
m
— Q5
°&>D
95
50
55
65_
78
90
10L
125
20\
yovcw
25
/2
-90
16 —

3Q
|55-
65^2
75
/7
1?
35fo
90
v5

50
V9
19
\d0\
\^\
10


И,
^SESSSSl
Разрез по д-б
-3/
75
80
|55 /05
96
~50
65
W
lo
Mf2
60
WO
'W.
№\
25
98
~//8
25
ZbJ.S
29*/p
H16
______37>/.5|
H2O
13O3L
150 tO
10
75. ,
[15№5l
M29
m30
мЗв
36*3
92*3
96*3
56*9
L
5Ю~
355
390
925
990
530
575
625
660
L.
900
~935
975
995
595
690
~TOO
765
[Ход
195
160
205
290
~№5
i35
225
315 M
*' Величине! хода поршня до упора 6 крышки
указана при наименьшей длине цилиндра
Яля предотвращения удара поршня 6 крышки
конгтрукпорам следует одеспеоибаспь горшк е
запас хода.
Величина запаса хода Выбирается с учетом
скорости и массы перемещающихся узлаб
1/ля цилиндра диаметром Ь5 со штоком 9 25и 28
и диаметром 55 СО штоком ф 55
utoenufr- ->	Z -----------
Гидроцилиндр Г21-Ю
ОЬщий бид
гидроицлиндро
<торнажение б ладней
и уцтвЛки крнамае:
Ц-Г2Н0-О1
sweat
Эм им с

Яр нас жен ид
D	а	йо	д.		^3	В	В/	С	С/	Н	h		4		/	^1	t2	i-з	^4	Is		1?	6a	М	ч				
																										L	L,	JuJ	Е1Г|
45	'О 12	«К	и	п	8	85	/35	ио	12	87	15	20	ю	20	/2	90	90	33	65	42	/5	60	20	м/о	1?н,25	310	350	i5	85
55	22- 40		13	20	10	95	155	125	40	97	50	25	/2	75	16		55				/7	72		Н12	<6Ц5	355	400	<80	П5
65	ъ				13	/05	165	/35		/07	55					НО		45	75	46			22		22М,5	390	435		
75	&		17	26		120	195	160	60	/25	65	35	/6	30	19		70				20	99	25	M/6	24И5	425	475	205	255
90	Te- as				16	/45	270	1&5		150	76								во	50			28		3045	440	495		
Ю5	¥	кС	12	32		170	260	215	70	/75	90	40	20	36	24	135	85	55	105	65	25	1/8	32	Н20	36*3	530	595	140	305
/25	ТО 00				20	190	285	2Ю	62	195	100	95		40		/55		60	НО	70		130	35	М24	42*3	575	640		
/50	65- Ю5	"'Л'	26	3d	25	230	335	255	95	235	ио	50	29	45			/05	62	Н5	75	30	150	90	нЗО	48*5	625	700	285	560
/00	S7- 125		32	45		290	ио	350		295	15др5		W	V	>9		/20				35	160	45	нЗО	56*4	680	785	3/5	<62 \
” Величина хода поршня до упора б крышки
указана при наименьшей длине цилиндра
Иля предотвращения удара поршня 6 крышки
конструкторам следует обеспечибато поршню
запас хода
Величина запаса хода Выдирается с учетом
скорости и массы перемещающихся чзлоб
Разрез по ея
ёидроцилиндр	'*'’521 -10
Общий бид еиороцилинаоа /торможение о задней г крышке/	^‘П-ю-о/		
	ампера	Вес, кг	Масштаб
			
-	пчст 1	8с 1цсп) /	
	ЭРИЧСиеип		
~
d
do
d.
D
d2a3
В
И
П
к'/г
13
го
в
17
26
16
Kt
32
22
190 285.
20
335
25
410 350
в,
26
32
ЗВ
45
85
95
Ю5
120
745
135
155
165
195
220
230
290
45
55
65
и
х
125
180,
?б-
32
22-
40
Я~
8_
Ю
для цилиндра диаметроч^бсо штоком
ф25иг8и диаметромвв со штоком <f>50
н.	Я52-4 кгм
зг
90
60
тг-4
95
052-4
С983
30
ТО
82
50
te
~5Ы-
90 И.
53Ш11/-
Ю5
но
125
135
160
185
2б1р5
240
185
вид поептр к
- 6

исполнение\ 1
K2M
Пробопока
Л54-1 852-4

Разрез по б-б
/юЗ шкнкрт кони-
ческий по к 41-2
Н
Л
Л
Разрез по fl-й
Шари*'
сйтгг-54
Прилежание. £
h2
I
6,
(г
G

is (-6

(з
м

L
87
' X
То?
125
150
1?5
195'
235.
19~5
45
50
55
65
78
~90_
ЮС
1гд
го
25
35
10
!2
16
40
45
До
2012
90
4о
ЗВ-
65
42
15
60
20
ЛИО
25
30
20
150,55
24
30
!6
55
п
72
19
ИО
70
45
75
46
\39
45
24
135
85
155
5029
105
120
55
60
62
80
105
НО
115
50
65
70
20
98
75
25
30
35
Н8
7з~о
150
7ю
22
25
18
32
~35
10
45
ми
М1б
М20
<2‘р5
16*1,5
22’45
304,5
36*3 '
м24 42*3
МЗО
мЗб
48‘3
56*4
310
~355
390
425
М
530
575
625
~680
350
400
Изо
475
495
595
640
ТОО
185
/45
185
180 225
205
240
285
315
255
305
160
420
'' Величина хода поршня до упора 6 крышки
указана при наименьшей длине цилиндра
Для предотвращения удара поршня 6 крышки
конструкторам следует обеспечивать поршню
запас хода
Величина запаса хода выбирается с учетом
скорости и массы перемещающихся узлов.
Вадроцилиндр
пшяг2{-ю
Общий видa
гидроцилинора
/торможение б зас
Г крышкеt
™r” ~
0-Г21-10-01
литера	Вес, кг	Масш пас
1		
Лист!	Вс лист 1	
ЭНИМС огап