(Última atualização em: 26 de dezembro de 2022)

Classificação e fórmula básica de cálculo do cilindro hidráulico

Classificação

De acordo com a forma de movimento, os cilindros hidráulicos podem ser divididos em cilindros hidráulicos alternativos lineares e cilindros hidráulicos de giro. De acordo com a direção do suprimento de óleo, ele pode ser dividido em cilindros de ação simples e cilindros de ação dupla. De acordo com a estrutura, pode ser dividido em cilindro de pistão, cilindro de êmbolo, cilindro telescópico, cilindro giratório, cilindro de pistão de cremalheira e cilindro de reforço. De acordo com a forma da haste do pistão, ela pode ser dividida em um único cilindro de haste de pistão e um cilindro de haste dupla.

Continuação:

Fórmulas básicas para cilindros hidráulicos ideais de haste única e cilindros hidráulicos de haste dupla

Cilindro hidráulico de pistão

Os cilindros hidráulicos do tipo pistão podem ser divididos em duas formas estruturais: tipo haste dupla e tipo haste única, e existem duas maneiras de instalá-los: fixação do cilindro do cilindro e fixação da haste do pistão.

Cilindro hidráulico de pistão de haste dupla

As duas extremidades do pistão do cilindro hidráulico de haste dupla possuem hastes, que podem ser divididas em duas formas de instalação: cilindro fixo e haste fixa, conforme a figura.

Como os diâmetros das duas hastes de pistão do cilindro hidráulico de haste de pistão duplo são iguais, quando a taxa de fluxo de entrada e a pressão do óleo são constantes, sua velocidade de movimento alternativo e impulso são iguais. Então a velocidade de movimento V e o empuxo F do cilindro são respectivamente:

Este cilindro hidráulico é freqüentemente usado em ocasiões que requerem a mesma velocidade de movimento alternativo.

Cilindro hidráulico de haste de pistão simples

O pistão do cilindro hidráulico de haste de pistão único possui apenas uma haste de pistão em uma extremidade, e o movimento bidirecional do pistão pode obter diferentes velocidades e forças de saída. O diagrama esquemático e o método de conexão do circuito de óleo são mostrados na figura abaixo.

Cálculo da velocidade e impulso quando a cavidade sem haste entra no óleo:

Cálculo da velocidade e impulso quando o óleo entra na cavidade da haste:

Comparação dos dois métodos de entrada de óleo acima:

Conexão diferencial: Quando as duas cavidades do cilindro do pistão de haste única são alimentadas com óleo sob pressão ao mesmo tempo (abaixo). Uma vez que a área ativa efetiva da câmara sem haste é maior do que a da câmara de haste, a força atuante do pistão para a direita é maior do que a força atuante para a esquerda. Portanto, o pistão se move para a direita e a haste do pistão se estende para fora. Ao mesmo tempo, o óleo na cavidade da haste é espremido para fazê-lo fluir para a cavidade sem haste, acelerando assim a velocidade de extensão da haste do pistão. Este método de conexão do cilindro hidráulico de haste de pistão simples é chamado de conexão diferencial.

Cálculo de velocidade e empuxo na conexão diferencial:

Quando conectado diferencialmente, a área efetiva do cilindro hidráulico é a área da seção transversal da haste do pistão, e a velocidade do movimento durante a operação é maior que a da câmara sem haste quando o óleo é alimentado, enquanto a força de saída é menor. A conexão diferencial é uma maneira eficaz de obter movimentos rápidos sem aumentar a capacidade e a potência da bomba hidráulica.

Cilindro hidráulico do êmbolo

Quando o curso do cilindro hidráulico do pistão é longo, o processamento é difícil, o que aumenta o custo de fabricação. O cilindro hidráulico usado em algumas ocasiões não requer controle bidirecional, e o cilindro hidráulico de êmbolo é um cilindro hidráulico de baixo custo que atende a esse requisito.

O cilindro do êmbolo é composto por um barril de cilindro, êmbolo, luva guia, anel de vedação e gaxeta. O êmbolo não toca na parede interna do corpo do cilindro, portanto, o orifício interno do corpo do cilindro não precisa ser finalizado, e a capacidade de fabricação é boa e o custo é baixo. O cilindro hidráulico do êmbolo é de ação simples e seu curso de retorno precisa ser completado por outras forças externas, como peso próprio ou molas. Se o movimento bidirecional for obtido, dois cilindros hidráulicos de êmbolo podem ser usados em pares. A fim de reduzir o peso do êmbolo, às vezes é feito um êmbolo oco. A figura a seguir.

Cilindro hidráulico de giro

O cilindro hidráulico de giro pode atingir um movimento de giro recíproco com um ângulo inferior a 360°. Como pode produzir torque diretamente, também é chamado de motor hidráulico de giro. Existem principalmente duas formas estruturais: lâmina simples e lâmina dupla. O cilindro hidráulico de giro de lâmina única é composto principalmente de bloco do estator 1, corpo do cilindro 2, eixo de giro 3, lâmina 4, placas de suporte esquerda e direita, placas de cobertura esquerda e direita e outras peças principais. O bloco do estator é fixado no corpo do cilindro, e a palheta e o eixo oscilante são conectados de forma fixa. Quando os dois orifícios de óleo são supridos sucessivamente com óleo sob pressão, a palheta aciona o eixo oscilante para balançar para frente e para trás.

Ao considerar a eficiência mecânica, o torque de saída do eixo oscilante do cilindro de palheta simples é o seguinte:

Continuação:

O ângulo de giro do cilindro hidráulico de giro de lâmina única geralmente não excede 280º, e o ângulo de giro do cilindro hidráulico de giro de lâmina dupla geralmente não excede 150º. Quando a pressão de entrada e o fluxo são constantes, o torque de saída do eixo de giro do cilindro hidráulico de giro de palheta dupla é o dobro do cilindro de giro de palheta única com os mesmos parâmetros, e a velocidade angular de giro é metade daquela do palheta única. O cilindro giratório possui uma estrutura compacta e um grande torque de saída, mas é difícil de vedar. Geralmente é usado apenas para oscilação recíproca, indexação ou movimento intermitente em sistemas de média e baixa pressão.

Cilindro hidráulico telescópico

As características do cilindro hidráulico telescópico são: o curso da haste do pistão é longo e o tamanho da estrutura após a contração é pequeno, o que é adequado para caminhões basculantes, braços telescópicos de guindastes, etc.

Cilindro hidráulico telescópico de ação simples:

Cilindro hidráulico telescópico de dupla ação

Existem portas de entrada e saída A e B em ambas as extremidades do cilindro. Quando o óleo entra na porta A e retorna óleo na porta B, primeiro empurre o pistão primário para mover para a direita. Quando o pistão primário se desloca até o final, o pistão secundário continua a se mover para a direita sob a ação do óleo sob pressão.

Continuação:

Cilindro de pistão de cremalheira

O cilindro do pistão de cremalheira é composto por um cilindro de pistão de dupla ação com uma haste de cremalheira e um mecanismo de pinhão e cremalheira. O movimento recíproco do pistão torna-se a rotação recíproca do eixo do pinhão através da cremalheira e do mecanismo de engrenagem.