Гідравлічний циліндр: пристрій, розрахунок зусилля, види гідроциліндрів

Працездатність багатьох видів силового обладнання як промислового, так і побутового призначення забезпечує такий пристрій, як гідравлічний циліндр. Виступаючи в ролі приводного двигуна зворотно-поступальної дії, такий механізм при мінімальних витратах енергії забезпечує повний цикл роботи силового обладнання, що використовується в будівництві, в різних галузях промисловості, на підприємствах сільськогосподарської галузі і в побуті. Найбільшого поширення гідравлічні циліндри отримали в якості основного елемента оснащення пресового устаткування, активно використовується для вирішення різних завдань.

Гідроциліндр є об’ємним гідродвигун, що перетворює енергію потоку рідини в механічну енергію

Конструктивні особливості та принцип дії

Конструкція будь-якого гідравлічного циліндра включає в себе наступні елементи:

  • корпус-гільзу;
  • поршень;
  • шток поршня.

Кілька відрізняються по конструкції плунжерні гідроциліндри, в яких плунжер одночасно виконує функції поршня і штока.

Схема гідравлічного циліндра

Принцип роботи гідроциліндра будь-якого типу заснований на здійсненні тиску робочої рідини на поршень. В результаті впливу на поршень гідроциліндра шток починає здійснювати циклічну роботу, передаючи зусилля на робочий вузол обслуговується пристроєм устаткування. Таким робочим вузлом, функціонування якого забезпечує циліндр гідравлічний, в залежності від типу і призначення обладнання може бути ущільнююча платформа, гнучкий або пресує механізм, а також пристрій будь-якого іншого типу, що забезпечує передачу зусилля гідроциліндра кінцевого одержувача силовий енергії.

Пристрій розсувного гідравлічного циліндра

Оскільки зусилля, що створюється гідравлічним циліндром, як уже говорилося вище, формується за рахунок тиску, що чиниться робочою рідиною на поршень, властивості даної рідини роблять значний вплив на ефективність використання, технічні та експлуатаційні характеристики самого циліндра. В якості робочої рідини для гідравлічних циліндрів поршневого або плунжерного типу, як правило, використовується спеціальне масло, яке повинно відповідати певним вимогам по цілому ряду параметрів:

  • хімічним складом і щільності;
  • значенням температур, при яких робоча рідина зберігає свої початкові характеристики;
  • схильності робочої рідини до розвитку окислювальних процесів.

Для приведення в дію гідравлічних циліндрів різних типів і моделей робочу рідину в їх внутрішню камеру нагнітають за допомогою ручного або електричного насоса.

Основні різновиди

Різні типи гідравлічних циліндрів виділяють по цілому ряду параметрів. Так, в залежності від числа положень, які може займати шток пристрою, воно може бути:

  • двохпозиційним;
  • багатопозиційним.

Залежно від характеру ходу поршня і штока розрізняють наступні види гідроциліндрів:

  • одноступінчасті пристрої;
  • гідроциліндри телескопічного типу.

Принцип дії гідроциліндрів різного типу

Телескопічний пристрій одностороннього типу або телескопічний гідроциліндр двосторонньої дії застосовують в тих випадках, коли необхідно, щоб величина вильоту штока перевищувала довжину корпусу гідравлічного циліндра. Гідроциліндр телескопічного типу складається з декількох циліндрів, які вкладені один в інший, при цьому корпус кожного наступного із таких циліндрів є штоком попереднього.

Залежно від того, в скількох напрямках діє робоча рідина гідравлічного циліндра, це може бути:

  • гідроциліндр односторонньої дії;
  • пристрій з двостороннім штоком.

Гідроциліндри з двостороннім штоком ЦГ1 і ЦГ2, призначені для монтажних робіт і проведення рятувальних операцій

Робоча рідина в гідравлічних циліндрах односторонньої дії діє на поршень тільки в одному напрямку. Для виконання зворотної дії з одностороннім штоком, тобто здійснення його руху в зворотному напрямку, використовуються пружинні елементи. Застосування поворотної пружини в конструкції гідравлічних циліндрів однобічної дії призводить до того, що вони створюють менші зусилля, ніж двосторонні гідроциліндри, поршням яких не доводиться долати силу пружності пружинного елемента.

Конструктивна схема гідравлічних циліндрів двосторонньої дії розроблена таким чином, що робоча рідина впливає відразу на дві протилежно розташовані площині. Однією з модифікацій гідроциліндра двосторонньої дії є пристрій, оснащений відразу двома штоками, що розташовуються з протилежних сторін поршня. Схема підключення гідравлічного циліндра двосторонньої дії передбачає, що одна частина його внутрішньої камери з’єднується з напірної магістраллю гідравлічної системи, а друга – із зливною.

Схема гідроциліндра двосторонньої дії

При використанні двостороннього гідравлічного циліндра, оснащеного одним штоком, слід враховувати той факт, що такий пристрій при русі поршня в прямому напрямку створює більше зусилля, ніж при зворотному русі. Пояснюється це тим, що площі робочих площин поршня з боку розташування штока і з його зворотного боку розрізняються, відповідно, при впливі робочої рідини на ці площини створюється тиск різної величини.

Пристрій гідроциліндра може передбачати наявність спеціального механізму, що відповідає за гальмування штока. Залежно від наявності або відсутності такого механізму в конструкції серед гідравлічних циліндрів виділяють пристрої з гальмуванням і без нього.

Традиційна конструкція гідроциліндра з гальмуванням в кінці ходу

Поділ гідравлічних циліндрів на різні види здійснюється і в залежності від типу основного робочого елемента, який використаний в їх конструкції. Так, виділяють:

  • плунжерний гідроциліндр;
  • пристрій, який працює за рахунок встановленої в ньому мембрани;
  • гідроциліндр сильфонного типу;
  • гідроциліндр поршневого типу, який, як уже говорилося вище, може бути оснащений одним або двома робочими штоками.

Конструктивне виконання безпосередньо впливає на характеристики гідравлічних циліндрів. Це слід враховувати при підборі таких пристроїв для оснащення обладнання певного призначення.

Циліндр витяжний гідравлічний JTC, що розвиває зусилля в 10 тонн

Основні характеристики

Здійснюючи підбір гідроциліндра, слід орієнтуватися на його параметри, які можна розділити на дві основні групи:

  • характеризують силовий потенціал гідравлічного циліндра;
  • що відносяться до конструктивних особливостях пристрою.

З точки зору силового потенціалу найважливішим параметром гідравлічного циліндра є створюване їм зусилля. Різні моделі гідравлічних циліндрів, пропонованих на сучасному ринку, здатні створювати тиск, значення якого варіюється в діапазоні від 2 до 50 тонн, при цьому мінімальні зусилля (до 10 тонн) створюють односторонні гідроциліндри, а максимальні – двосторонні.

Гідроциліндри випускаються з гравітаційним, гідравлічним або з пружинним поверненням штока, а також з фіксуючою гайкою

Найбільш важливими параметрами, якими визначаються конструктивні особливості гідравлічних циліндрів, є:

  • діаметр робочої поверхні поршня;
  • обсяг робочої камери гідравлічного насоса;
  • діаметр штока насоса і величина його робочого ходу.

Знаючи розміри гідроциліндрів, а також тиск, який чинить робоча рідина на їх поршень, можна виконати розрахунок зусилля, створюваного на штоку. Для того щоб виконати розрахунок гідроциліндра з метою визначення зусилля, створюваного штоком, досить перемножити значення тиску робочої рідини і площі поршня, на яку вона впливає. При виконанні таких розрахунків важливо врахувати втрати на тертя, для чого використовується спеціальний коефіцієнт, який підставляється в використовувану формулу.

Розрахунок основних параметрів гідроциліндра

Щоб визначити геометричні параметри обраного пристрою, не обов’язково вивчати креслення гідроциліндра, для цього достатньо розібратися в його маркуванні. Так, маркування гідроциліндрів, вимоги до якої обумовлюються положеннями відповідного ГОСТу, містить інформацію про наступні геометричні параметри:

  • діаметрі робочої поверхні поршня;
  • діаметрі та хід штока насоса.

Крім того, маркування гідроциліндрів містить відомості про:

  • конструктивному виконанні насоса;
  • тип пристрою (одно- або двостороннього дії).

Орієнтуючись на позначення гідроциліндрів, можна також визначити, для яких кліматичних умов призначена та чи інша модель.

Маркування поршневих гідроциліндрів по ОСТ 22-1417-79

Ефективність роботи гідравлічного циліндра забезпечується не тільки його конструктивним виконанням і технічними параметрами, але і характеристиками елементів гідравлічної системи, що працює в зв’язці з таким пристроєм. Гідроциліндр, що складається з робочої камери, поршня і штока, потребує подачі робочої рідини в необхідному обсязі і під певним тиском, ступінь чистоти і інші характеристики якої повинні відповідати певним вимогам.

Дотримання таких вимог забезпечують елементи гідравлічних систем, вибору і технічного обслуговування яких, як і вибору самого гідравлічного циліндра, слід приділяти особливу увагу.

Ссылка на основную публикацию