Принцип работы и применение гидроцилиндров

Современный мир пестрит множеством технических систем и средств, которые помогают облегчить жизнь человека вот уже не один десяток лет. Причём многие из них настолько вошли в обиход, что мы не замечаем уже их присутствия, но при этом они выполняют важную работу, с которой человек не справился бы в одиночку. Это особенно характерно для механических видов работ, которые преобладают в промышленности.

К таким средствам можно отнести гидроцилиндры. Их область применения очень широка, а конструкция достаточно проста.

Устройство гидроцилиндра

Типовые составляющие

Гидроцилиндр — это объёмный гидравлический двигатель, совершающий обратно-поступательные движения, преобразующий гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую. В зависимости от особенностей условий, в которых он должен работать, его устройство может несколько отличаться, но типовые составляющие сохраняются.

Как видно на схеме, конструкция гидравлического цилиндра проста. Корпус гильзы, гидропоршень, шток выполняются из металла, так как на них приходится большая нагрузка. Штоковое уплотнение, поршневое уплотнение, грязесъёмник изготавливаются из маслостойкой резины, потому что в качестве рабочей жидкости используется масло.

Полость, в которой находится шток, называют штоковой, где же расположен поршень — поршневой. Рабочая жидкость не должна перетекать из поршневой полости в штоковую, для предотвращения этого используются уплотнения.

Принцип работы

Принцип работы гидроцилиндра, как отмечалось ранее, основан на преобразование энергии, то есть жидкость под давлением подаётся в поршневую полость и передаёт усилие на поршень со штоком. Управление подачей жидкости осуществляется распределителем, который входит в состав любой гидросхемы. Задняя и передняя проушины служат для закрепления гидроцилиндра в рабочем положении.

Разновидности двигателей

По положению штока:

  1. Однопозиционные.
  2. Двухпозиционные.

По виду рабочего звена:

  1. Плунжерные.
  2. Мембранные.
  3. Поршневые.
  4. Сильфонные.

Поршневые:

  1. С использованием одностороннего штока.
  2. С двухсторонним штоком.

По характеру хода поршня:

  1. Телескопические.
  2. Одноступенчатые.

С учётом условия торможения:

  1. Без торможения.
  2. С торможением.

Маркировка по ГОСТ

Из-за большого количества типов и видов гидроцилиндров была принята их стандартизация в соответствии с ГОСТ 2 Г52-1-86. Форма обозначения шифров по ГОСТ состоит из девяти знаков:

  1. Тип гидравлического цилиндра (1 – поршневой, 2 – плунжерный, 3 – телескопический).
  2. Направление действия (1- одностороннего, 2 – двухстороннего).
  3. По возможности торможения (1 – без торможения, 2 – с торможением).
  4. Способ крепления (1 – на лапах, 2 – фланцевый, 3 – на проушинах, 4 – на цапфах, 5 – с закладными полукольцами и резьбой на штоке, 6 – с приваркой задней крышки и резьбой на штоке).
  5. Диаметр поршня в миллиметрах.
  6. Диаметр штока в миллиметрах.
  7. Величина хода в миллиметрах.
  8. Климатическое исполнение.
  9. Категория размещения.

Назначение и область применения

Гидроцилиндры позволяют использовать значительные усилия для перемещения объектов в разных плоскостях при условии достаточно малых габаритов конструкции таких систем, поэтому область их применения достаточно обширна.

Наиболее распространёнными устройствами, в которых используются гидравлические цилиндры, являются: пресса, гидродомкраты.

Ниже представлена гидросхема пресса с использованием гидроцилиндра одностороннего действия.

Экспликация:

Резервуар для рабочей жидкости.

  1. Вентиль.
  2. Плунжер пресса.
  3. Рабочий цилиндр.
  4. Трубопровод.
  5. Манометр.
  6. Клапан нагнетательный.
  7. Плунжер насоса.
  8. Цилиндр насоса.
  9. Клапан всасывающий.

Прессы используются при производстве вина для отжима жмыха уже довольно долгое время. Они позволяют экономить время и обрабатывать большие объёмы виноградных ягод. Можно также встретить их в установках, которые предназначены для отжима оливкового и подсолнечного масел.

Гидродомкраты широко применяют в автомастерских.

Следует отметить, что использование гидравлических цилиндров зависит от давления, которое развивается насосом, а также от вида рабочей жидкости. Состав этой жидкости и ее физико-химические параметры должны обеспечивать сохранение стенок корпуса в исправном состоянии даже при попадании воды в неё.

Любой гидравлик скажет вам, что гидравлический цилиндр для пресса можно сделать своими руками из старого гидравлического домкрата, так как он фактически является простейшим гидроцилиндром. Это хорошо видно на его разрезе.

Гидравлические цилиндры благодаря своей простоте и надёжности конструкции, возможности использовать их в условиях ограничений по габаритам заняли весомое место среди механических систем, которые использует человек в своём обиходе. Сфера их применения весьма обширна: промышленность, автотранспорт, пищепром, строительство и др. Фактически они стали незаменимы и держат свою позицию уже много десятков лет.

Гидроцилиндр представляет собой объёмный, цилиндрический двигатель, который подает рабочую жидкость под давлением, приводя в движение какой-либо узел гидросистемы. Данный механизм широко применяется в таких видах спецтехники, как экскаваторы, катки, землеройные, карьерные машины, буровые установки, станки, прессы, подъёмные краны и т. д.

Принцип работы:

В стандартном случае основой конструкции является гильза — труба с тщательно обработанной внутренней поверхностью, внутри которой перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, предотвращающие перетекание рабочей жидкости из разделенных поршнем полостей цилиндра. При подаче рабочей жидкости в полость начинает перемещаться жидкость под давлением.

Поршневое усилие создаётся специальным полированным стержнем или штоком. Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет: одна предотвращает утечку жидкости, вторая служит грязесъемником. Проушина служит для закрепления корпуса гидроцилиндра. Управление работой гидроцилиндра производится с помощью гидравлического распределителя.

Виды и характеристики гидроцилиндров

При покупке гидроцилиндра следует учитывать ряд параметров и назначение. Основными характеристиками данных устройств является:

  • P — номинальное давление рабочей жидкости:
  • D — диаметр цилиндра (поршня);
  • d — диаметр штока;
  • L — ход штока.

Номинальное давление является основным показателем. Технический же ресурс определяется режимом работы двигателя при максимальном давлении, потому данный показатель также важен. Максимальное значение скорости штока не должно превышать 0,5 м/с. При необходимости большей скорости, используются специальные уплотнения.

В зависимости от назначения или сферы применения бывают гидроцилиндры поворота, подъёма стрелы, рукояти, ковша, отвала, опоры и т. д.

В зависимости от принципа работы гидравлические цилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия, телескопические и поршневые с односторонним и двусторонним штоком.

Гидроцилиндры одностороннего действия — выдвижение штока производится за счёт давления в поршневой полости, а возврат — от усилия пружины. Если возврат осуществляется за счет действия привода другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза, необходимости в возвратной пружине нет, то есть принцип работы в таком случае аналогичен домкратам.

Гидроцилиндры двустороннего действия — при прямом и при обратном ходе поршня усилие на штоке создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полости. При этом усилие при прямом немного больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе из-за разницы в площадях — эффективной площади поперечного сечения.

Телескопические гидроцилиндры – имеют конструктивное сходство с телескопом. Они представляют собой несколько цилиндров, вставленных друг в друга таким образом, что корпус одного цилиндра является штоком другого. Бывают, как для одностороннего, так и для двустороннего действия.

Поршневые гидроцилиндры с односторонним штоком используют, чаще всего, в самоходных машинах. С двусторонним — для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов. Рабочая жидкость подается в полость, как через корпус, так и через сам шток.

Компания «Гидроник» осуществляет ремонт и восстановление гидроцилиндров любых видов и производителей на выгодных условиях в Москве. У нас также можно получить консультацию по эффективному использованию различных моделей гидравлических двигателей.

Инновационный

ремонт гидравлики

все виды
работ

Гидроцилиндры представляют собой объемные гидродвигатели, предназначенные для трансформирования энергии движения рабочей жидкости в энергию исполнительного механизма.

Работа гидроцилиндров осуществляется при высоких давлениях, достигающих 32 Мпа, выделяют гидроцилиндры, имеющие поступательный характер действия: плунжерные, поршневые, поворотного действия (так называемый моментный гидроцилиндр), телескопические.

Также различают гидроцилиндры двустороннего и одностороннего действия, поршневые с двусторонним или односторонним штоком и телескопические. Подвижное (выходное) звено может быть представлено как штоком, так и корпусом (гильзой) гидроцилиндра.

Кроме того, гидроцилиндры масштабно используются в землеройных, подъемно-транспортных и строительно-дорожных машинах, в технологическом оборудовании — кузнечно-прессовых машинах, металлорежущих станках. Движение штока и поршня гидроцилиндра осуществляется при помощи гидрораспределителя.

Конструкция гидроцилиндра показана на рисунке:

Принцип работы гидроцилиндров

Гидроцилиндр одностороннего действия

Шток выдвигается за счёт создания в поршневой полости давления рабочей жидкости, а возврат в исходное положение осуществляется от усилия пружины.

Гидроцилиндр двустороннего действия

Усилие на штоке гидроцилиндра при прямом и обратном ходе поршня возникает за счёт образования давления рабочей жидкости, следовательно, в штоковой и поршневой полости.

Необходимо принимать во внимание, что усилие на штоке при прямом ходе поршня в несколько раз больше, при этом скорость движения штока в несколько раз меньше, по сравнению с обратным ходом — посредством разницы в площадях, к которой прикладывается сила давления жидкости. Данные гидроцилиндры выполняют, к примеру, подъём-опускание отвала большинства бульдозеров.

Телескопические гидроцилиндры

Свое применение телескопические гидроцилиндры находят в технике, где требуются небольшие размеры гидроцилиндра вместе со значительным ходом. Телескопический гидроцилиндр в сложенном состоянии обладает длиной, не превышающей 20-40% длины в разложенном состоянии.

Телескопические гидроцилиндры одностороннего действия

Выдвижение данных цилиндров осуществляется под влиянием давления, а возврат в исходное состояние происходит под действием гравитации или при внешней нагрузке. К примеру, телескопические цилиндры применяются на самосвалах, где секции цилиндра под влиянием давления масла постепенно выдвигаются и складываются при прекращении подачи давления под влиянием тяжести его кузова секции. Тем самым, телескопические цилиндры одностороннего действия находят свое использование в опрокидывающем устройстве автомобилей, самосвалов, полуприцепов и прицепов тракторов.

Телескопические гидроцилиндры двустороннего действия

Выдвижение цилиндра двустороннего действия является аналогичным выдвижению телескопического цилиндра одностороннего действия. Секции данного гидроцилиндра втягиваются за счет следующего механизма. При попадании масла между внешним диаметром меньшей секции и внутренним диаметром большей секции, образуется давление, заставляющее втягиваться меньшую секцию. До изначального положения происходит втягивание и остальных секций.

Такие телескопические гидроцилиндры используются в сельскохозяйственной технике. Также в качестве наглядного примера их использования выступает кузов мусоровоза, где при помощи телескопического гидроцилиндра, установленного горизонтально, происходит сжатие мусора под влиянием плиты в кузове, при этом плита снова отодвигается при втягивании штока.

Выбирая телескопический гидроцилиндр двустороннего действия следует обращать внимание на степень номинального давления, размер в выдвинутом состоянии, а также его диаметр.

Основные причины выхода из строя гидроцилиндров

В подавляющем большинстве случаев в качестве причины поломки телескопических гидроцилиндров выступает человеческий фактор.

Вот наиболее распространенные причины неисправностей в гидроцилиндрах:

  • Несоблюдение правил использования техники (повреждения механического рода, превышение уровня грузоподъёмности и т. п.);
  • Нарушение периодичности обслуживания гидросистем;
  • Несоблюдение параметров установки в агрегатах и узлах, то есть при изгибе штока гидроцилиндра;
  • Применение гидравлических масел низкого сорта (например, смеси различных масел);
  • Присутствие в маслах механических примесей, в результате чего осуществляется засорение жиклеров и фильтров, зависание клапанов и золотников, деформация уплотнительных элементов (грязесъемников, колец, манжет) гидроцилиндров, что приводит в конечном итоге к нарушению нормальной работы всей гидросистемы машины.

В результате данных нарушений возможно возникновение следующих последствий:

  • нарушение необходимого уровня герметичности системы, вследствие износа уплотнений;
  • возникновение механических повреждений гильз, штоков, поршней: сколы, задиры, изгиб, излом;
  • износ посадочных мест втулок, подшипников в проушинах;
  • деформация целостности элементов опорно-уплотнительной системы.

В качестве главного способа оценки функционального состояния гидросистемы выступает ее тестирование. Но при работе в полевых условиях тестирование гидросистемы является невозможным. В данном случае специалистами рекомендовано определять утечки масла следующим образом: произвести выдвижение штока на максимально возможную длину рабочего хода и ожидать в течение 3 минут при работающей гидросистеме. В случае, если шток подвинется на расстояние больше чем 0,5 дюймов (приблизительно 15 мм), то это означает, что присутствует внутренняя утечка через элементы поршня, являющиеся уплотнительными.