2020-05-24

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.

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:

---

---

F₁=P·A

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

F₂=P·A/2

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:

Q= Q_нас+Q_шток

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:

F=F₁-F₂=P·A-P·A/2=P·A/2

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.