Гидроцилиндр - что такое? Принцип работы и для чего он нужен
Гидроцилиндр - один из основных элементом гидросистемы многих видов промышленного оборудования и тяжелой спецтехники. Именно этот агрегат отвечает за перемещение исполнительных органов. Сегодня на рынке присутствует множество моделей оборудования, которые различаются между собой конструктивными особенностями и техническими параметрами. В нашей статье мы подробно рассмотрим принцип работы гидроцилиндра каждого типа, какие бывают разновидности и их устройство.
Что такое гидроцилиндр?
Гидравлическим цилиндром называют гидродвигатель объемного типа, принцип действия которого основан на выполнении выходным звеном движений возвратно-поступательного характера под давлением подаваемой жидкой среды. Подвижным элементом может выступать плунжер, шток или непосредственно корпусная часть оборудования.
Гидроцилиндр: для чего нужен и где применяется?
Гидравлический цилиндр в паре с другими элементами гидравлики приводит в движение исполнительные органы. Это могут быть стрелы, опорные элементы, землеройные ковши, кузова и прочее оборудование. При отсутствующем давлении, подвижные звенья возвращаются обратно в начальное положение.
Благодаря своим параметрам и длительному ресурсу, агрегаты широко применяются в гидравлике, которая работает в условиях повышенных нагрузок и требует повышения функциональности. Чаще всего гидроцилиндры встречаются в:
- Дорожно-строительной технике: экскаваторах, самосвалах, бульдозерах, грейдерах, подъемных кранах;
- Погрузочных машинах: кранах-манипуляторах, погрузчиках различных типов, автоподъемниках;
- Очистительных системах;
- Станочных комплексах для резки изделий из металла, дерева и иных материалов;
- Прессовых машинах;
- Грузовых автомобилях.
Как устроен гидроцилиндр?
Далее расскажем, из чего состоит гидроцилиндр в стандартном исполнении и как именно он работает:
- Корпусом всей конструкции выступает гильза. Это полая металлическая труба с гладкой внутренней поверхностью, внутри которой перемещается поршень. На производстве гильзу шлифуют с помощью станков до идеальной гладкости (зеркального блеска), чтобы обеспечить работу уплотнений и полную герметичность конструкции.
- Поршень оснащен манжетами, которые защищают перемещение масла в разделяемые поршнем полости.
- Усилие, с помощью которого приводится в действие поршень, создает полированный шток. Между ним и крышкой предусмотрена двухслойная уплотнительная система: первая манжета отвечает за защиту от протечек рабочей среды, а вторая выступает грязесъемником. Данные уплотнители также устанавливают на буксу.
- С помощью проушины фиксируют корпус конструкции.
Для управления гидроцилиндром, в системе предусмотрен гидрораспределитель.
Виды гидроцилиндров и их устройство
Ключевой характеристикой при классификации данных гидроагрегатов является их принцип действия. Далее рассмотрим назначение и устройство гидроцилиндров всех типов.
Одностороннего действия
Под действием среды, которая направляется в рабочую камеру, начинается выдвижение штока. Данный элемент возвращается обратно с помощью пружины или под тяжестью поднимаемого груза. В некоторых моделях (например, домкратах) шток может возвращаться за счет задействования иного гидроагрегата.
Плунжерные цилиндры
Давление подается на плунжер, установленный в рабочей камере. За счет перемещаемого груза или внешних факторов, происходит обратное движение. Плунжеры сообщают исключительно сжимающее усилие. Скорость их перемещения определяется расходными параметрами и диаметром данной детали.
Пружинные цилиндры
В процессе транспортирования жидкости в полость поршня, начинает выдвигаться шток. Это происходит за счет сжатия пружины, которая размещена в штоковой камере.
Под усилием пружины совершается обратный ход и происходит соединения поршневой полости со сливной магистралью. Пружина может быть размещена в камере как штока, так и поршня.
Двухстороннего действия
В конструкции предусмотрены две изолированные камеры, в которые нагнетается РЖ по отдельным магистралям. В процессе эксплуатации она поступает в одну полость и сливается с другой. Под действием этой жидкости происходит ход штока в обе стороны, который создает определенное усилие.
Такие гидроцилиндры различаются между собой по способу подключения:
- Простое. Поршневые и штоковые полости попеременно соединяются с линиями нагнетания и слива, которые качают и сливают РЖ. Вся удаляемая масса поступает в гидравлический бак;
- Дифференциальное или кольцевое. Рабочая жидкость, удаляемая из полости штока, направляется в поршневую камеру.
Модели с односторонним штоком
Гидронасос нагнетает жидкость в штоковую или поршневую полость посредством гидрораспределителя. Противоположная камера соединяется со сливной магистралью. По мере транспортировки РЖ в полость поршня осуществляется выдвижение штока. Если необходимо, он преодолевает усилие нагрузки. Как только РЖ поступает в полость штока, данная деталь движется обратно, т.е. втягивается.
Для изоляции рабочих полостей, в конструкции предусмотрены манжеты. Эти уплотнительные элементы предупреждают перетекание РЖ между камерами и тем самым обеспечивают их полную герметичность. РТИ присутствует также в крышке агрегата для уплотнения штока, а грязесъемник задерживает твердые включения и способствует стабильной работе оборудования.
Модели с двусторонним штоком
Данные конструкции применяются в том случае, если нужно добиться одинакового усилия и скорости движения поршня в обоих направлениях. В этих моделях поршень соединен с двумя штоками.
Цилиндры специального исполнения
Данная категория агрегатов делится на два подвида: телескопические и дифференциальные. Далее вкратце рассмотрим работу гидроцилиндров.
Телескопические
В этих моделях каждый последующий шток входит в полость предыдущего, т.е. конструкция состоит из нескольких миницилиндров. Визуально агрегаты напоминают телескоп, откуда и получили свое название. Такое исполнение способствует большому ходу штока. При этом первоначальные габариты не меняются, поскольку ход может быть больше длины гильзы. Цилиндры широко используются в самосвалах и другой тяжелой спецтехнике.
Телескопические модели по принципу действия делятся на два вида:
- 1-стороннего действия. РЖ поступает в рабочую камеру через заднюю крышку. В результате происходит последовательное выдвижение секций, причем первое подвижное звено имеет наибольшую полезную площадь, и так далее в порядке убывания. У каждого дальнейшего элемента скорость выдвижения выше, но усилие снижается, что обусловлено уменьшением эффективной площади. Под внешним воздействием происходит ход в обратном направлении;
- 2-стороннего действия. Жидкая среда подводится посредством штока, а секции начинают выдвигаться в том же порядке, что и в 1-сторонних моделях. Различие только в принципе обратного хода - он происходит под давлением РЖ, поступающей в полость штока. При этом поршневая полость присоединяется со сливным каналом.
Дифференциальные
Это сложная конструкция, у которой подвижной элемент в виде поршня подвергается давлению сразу с обеих сторон, причем площадь давления является разной. Площади поршня определяют скорость перемещения относительно усилий хода в разном направлении. Чем скорость движения выше, тем усилие меньше. У моделей с размерами подвижного элемента 2:1, ход и скорость являются одинаковыми в обоих направлениях.
Типовые конструктивные решения
Сегодня на рынке представлено многообразие вариантов, но рассмотрим наиболее распространенные конструктивные решения:
- На шпильках. Для соединения задней и передней крышек используются анкеры, а труба зафиксирована между этими крышками. За герметичность поршня отвечают две манжеты;
- Круглые. Крышки соединяются с крупными фланцами, которые приваривают к гильзе или завинчивают через резьбу;
- Сварные. Крышки приваривают к трубе, что делает цилиндр неразборным и не подлежащим ремонту. В конструкции предусмотрены уплотнители поршня компактных размеров.
Основные параметры гидравлических цилиндров
Эксплуатационные характеристики и назначение гидроцилиндра определяются многими параметрами:
- Диаметр штока - от этой характеристики зависит область применения конструкции. При выборе диаметра нужно отталкиваться от типа оборудования или техники, где будет использоваться агрегат. Данный параметр взаимосвязан с максимально допустимой нагрузкой и грузоподъемностью изделия. Это необходимой для предупреждения изгибов штока во время работы;
- Диаметр стержня, определяющий величину толкающего и тянущего усилия;
- Ход стержня, от которого зависит максимально возможное движение поршня и габариты механизма в эксплуатационном процессе;
- Рабочее давление жидкости - это величина давления, при котором гидродвигатель будет стабильно выполнять свои функции без ущерба надежности и другим эксплуатационным параметрам, заявленным производителем. Номинальное давление взаимосвязано с нагрузкой, но значение может быть уменьшено исходя из настроек предохранительного клапана. Если нагрузка отсутствует, давление формируется за счет силы трения;
- Тянущее и толкающее усилие - определяется создаваемой нагрузкой и полезной площадью, на которую поступает РЖ;
- Скорость перемещения штока - этот параметр взаимосвязан с диаметром агрегата и значением расхода жидкой среды, которая направляется в камеру;
- Особенности конструктивных решений, влияющие на крепление агрегата.
Заказать качественный ремонт и изготовление гидроцилиндров Вы можете в компании «СДМ-гидравлика». Мы работаем по замкнутому циклу - от проектирования с учетом уникальных требований до выпуска готовой продукции и стендовых испытаний. На все изделия и ремонтные работы даем гарантию 1 год.