Что такое и назначение проушины гидроцилиндра

Гидроцилиндры

Гидравлический цилиндр позволяет преобразовать гидравлическую энергию потока жидкости в механическую – выходного звена, которым может являться шток, плунжер, поршень.

Типы гидроцилиндров

В зависимости от конструкции различают несколько видов гидравлических цилиндров.

    По числу положений штока
  • Двухпозиционные
  • Многопозиционные

    По характеру хода
  • Одноступенчатые
  • Телескопические
    По направлению действия рабочей жидкости
  • Одностороннего действия
  • Двухстороннего действия
    По возможности торможения
  • С торможением
  • Без торможения
    По виду рабочего звена
  • Плунжерные
  • Мембранные
  • Сильфонные
  • Поршневые
    • С односторонним штоком
    • С двухсторонним штоком

Устройство гидроцилиндра двухстороннего действия

Гидравлические цилиндры двухстороннего действия имеют две разделенные герметичные рабочие полости, в которые по разным трубопроводам подводится жидкость. Гидроцилиндры двухстороннего действия могут передавать развиваемое усилие как в прямом, так и в обратном направлениях.

Устройство гидроцилиндра двухстороннего действия рассмотрим на примере самой распространенной конструкции с односторонним штоком.

Гидроцилиндр с односторонним штоком

Основные элементы конструкции двухстороннего гидроцилиндра с односторонним штоком показаны на рисунке.

  1. шток
  2. передняя крышка
  3. гильза
  4. поршень
  5. гайка
  6. задняя крышка
  7. грязесъемник
  8. манжета штоковая
  9. кольцо направляющее штоковое
  10. манжета поршневая
  11. кольцо резиновое
  12. кольцо направляющее поршневое

Принцип работы гидроцилиндра

Рабочая жидкость от насоса, через распределитель направляется в одну из полостей (поршневую или штоковую), противоположная полость соединятся со сливом.

При поступлении жидкости в поршневую полость шток гидроцилиндра выдвигается, при необходимости преодолевая усилие нагрузки. При поступлении рабочей жидкости в штоковую полость шток гидроцилиндра втягивается.

Выдвинуть штокНейтральное положениеВтянуть шток

При поступлении жидкости в поршневую полость усилие, развиваемое гидроцилиндром можно вычислить по формуле:

При поступлении жидкости в штоковую полость эффективная площадь изменится, из площади поршня необходимо вычесть площадь штока.

Герметичность рабочих камер обеспечивается манжетными уплотнениями, не позволяющими перетекать жидкости из поршневой полости в штоковую. В крышке гидроцилиндра также устанавливают манжету для уплотнения штока, и грязесъемник для предотвращения попадания частиц загрязнения в полость цилиндра.

Гидроцилиндр с двухсторонним штоком

Усилие и скорость перемещения поршня со штоком при прямом и обратном ходе будут различными. Если необходимы одинаковые усилия или одинаковы скорости перемещения выходных звеньев, то используют гидроцилиндры с двухсторонним штоком.

В гидравлических цилиндрах этого типа один поршень связан с двумя штоками.

Для вычисления скорости и усилия гидроцилиндра с двусторонним штоком, можно применять формулы:

В современной технике применяются конструкции гидроцилиндров с двухсторонним штоком с закрепленным цилиндром и с закрепленным штоком.

Устройство гидроцилиндров одностороннего действия

Гидроцилиндры одностороннего действия способны развивать усилие лишь в одном направлении. Обратный ход таких цилиндров осуществляется под действием пружины, силы тяжести, или внешнего воздействия на шток.

Плунжерный гидроцилиндр

В гидроцилиндрах этого типа жидкость воздействует на плунжер, расположенный в рабочей камере. Обратный ход осуществляется за счет внешних сил или силы тяжести.

Плунжер способен передавать только усилие сжатия, величину усилия можно вычислить используя зависимость:

Скорость перемещения плунжера будет зависеть от диаметра плунжера и расхода рабочей жидкости.

Гидравлический цилиндр с пружинным возвратом

Гидроцилиндр с пружинным возвратом показан на рисунке.

При поступлении рабочей жидкости в поршневую полость осуществляется рабочий ход, пружина, расположенная в штоковой полости сжимается – шток выдвигается.

Обратный ход осуществляется за счет усилия пружины, поршневая полость при этом соединяется со сливом. Пружина может устанавливаться как в поршневой, так и в штоковой полости.

Гидроцилиндры специального исполнения

Рассмотрим несколько особых конструкций гидроцилиндров.

Телескопические гидроцилиндры

В телескопических гидроцилиндрах один шток размещен в полости другого штока. Это позволяет получить большую величину перемещения выходного звена при неизменных габаритах, так как в телескопических цилиндрах ход может превышать длину гильзы.

Телескопический гидроцилиндр одностороннего действия

Рабочая жидкость подводится в полость цилиндра через заднюю крышку. Секции выдвигаются последовательно – в первую очередь движение начнет секция с наибольшей эффективной площадью, затем с меньшей. Скорость при выдвижении каждой последующей секции будет увеличиваться, а усилие падать, в связи уменьшением эффективной площади. По этой причине расчетным должно быть усилие на секции с минимальной эффективной площадью.

Обратный ход осуществляется под действием внешних сил, рабочая полость при этом соединяется со сливом.

Телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия

Подвод рабочей жидкости в представленной на рисунке конструкции осуществляется через шток.

Выдвижение секций, осуществляется в том же порядке, что и в телескопических гидроцилиндрах одностороннего действия.

Обратный ход обеспечивается подводом рабочей жидкости в штоковую полость, поршневая полость при этом соединяется со сливом.

Комбинированные гидроцилиндры

Для увеличения усилия на штоке гидроцилиндра, при отсутствии возможности увеличения наружного диаметра, используют тандемные или последовательно установленные гидроцилиндры. Схема сдвоенного гидроцилиндра показана на рисунке.

В данном случае увеличение усилия достигается за счет добавления второй рабочей камеры и дополнительного поршня, что позволяет увеличить эффективную площадь гидроцилиндра.

Характеристики гидроцилиндров

Основные параметры гидроцилиндров можно разделить на несколько групп.

Геометрические параметры

  • Диаметр поршня (гильзы), иногда его называют диаметром гидроцилиндра, наиболее распространненными являются диаметры: 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 620, 800 миллиметров.
  • Диаметр штока, стандартизированы следующие диаметры штоков гидравлических цилиндров: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 миллиметров.
  • Ход – величина максимально возможного перемещания поршня со штоком или плунжера гидроцилиндра

Гидравлические параметры

  • Номинальное рабочее давление – давление, при котором гидроцилиндр будет работать в номинальном, расчетном режиме, при этом сохраняя параметры работы и надежности, гарантированные произодителем. Величина давления в гидроцилнре опредяляется значением нагрузки, при этом она может быть ограничена настройки предохранительного или редукционного клапана. При отсутвии нагрузки давление в цилиндре обуславливается только потерями на трение.
  • Расход жидкости, поступающий в гидроцилинлдр.

Механические параметры

  • Усилие развиваемое гидроцилиндром – пропорционально давдлению и эффективной площади, на которую воздействует жидкость.
  • Скорость перемещения штока – определяется величиной расхода жидкости, поступающей в гидроцилиндр и его эффективным диаметром.

Расчет гидроцилиндра

Попробуем разабраться как характеристики гидроцилиндра связаны между собой, и как на них влияют параметры работы гидопривода.

При поступлении жидкости в поршневую полость жидкость воздействует на поршень, усилие развиваемое гидроцилиндром в этом случае будет пропорционально давлению и площади поршня:

Скорость перемещения поршня со штоком будет зависеть от диаметра поршня и расхода жидкости:

При подаче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра, давление будет воздействовать на кольцевую поверхность, образованную наружными диаметрами поршня и штока. Усилие в этом случае можно вычислить, используя зависимость:

Скорость перемещения поршня при подводе жидкости в штоковую полость будет зависеть не только от диаметра поршня и расхода, но и от диаметра штока:

Типовые конструкции гидроцилиндров

Несмотря на огромное разнообразие конструкций гидравлических цилиндров существуют, типовые решения, применяемые при проектировании гидроцилиндров, рассмотрим некоторые из них.

Гидроцилиндр на шпильках

Передняя и задняя крышка гидроцилиндров этой конструкции связаны шпильками (анкерами), гильза зажата между крышками цилиндра. Уплотнение поршня обеспечивается двумя манжетами.

Круглый гидроцилиндр

В представленной конструкции крышки крепятся к круглым фланцам, закрепленным с помощью сварки или резьбы на гильзе. Показанный на рисунке тип уплотнения поршня обеспечивает уплотнение в обоих направлениях.

Сварной гидроцилиндр

Крышки приварены к гильзе, конструкция неразборная, неремонтопригодная. В цилиндре установлены компактные поршневые уплотнения.

Чертеж гидроцилиндра

Конструкторская документация на гидроцилиндр должна включать в себя:

  • сборочный чертеж гидроцилиндра,
  • спецификацию,
  • рабочие чертежи деталей.

В качестве примера конструкции гидравлического цилиндра предлагаем вам ознакомиться со сборочным чертежом одноштокового гидроцилиндра двухстороннего действия. Передняя крышка данного цилиндра имеет резьбовое соединение с гильзой, задняя крышка с проушиной приварена к гильзе. Поршень зафиксирован на штоке с помощью резьбовых втулок, зафиксированных от поворота с помощью штифта.

Для того, чтобы скачать чертеж гидроцилиндра в формате pdf щелкните по изображению.

Вы также можете скачать чертеж гидроцилиндра в формате dwg.

Что такое гидроцилиндр?

Гидроцилиндр (гидравлический цилиндр) – объемный гидравлический двигатель, основанный на принципе возвратно поступательного движения, происходящего за счет подачи жидкости под высоким давлением.

В настоящее время они нашли свое широкое применение во всех секторах промышленности. Они входят в устройство практически каждой механической машины, будь то трактор, самосвал, бульдозер или харвестер который занимается валкой леса.

Составные части

Гидроцилиндр состоит из следующих частей:

Камеры в гидравлическом цилиндре обязаны быть герметичными. Для достижения этой цели, на поршень устанавливаются специальные уплотнения – манжеты, которые противодействуют протеканию жидкости сквозь поршень. Также манжеты ставятся на буксе, здесь они выполняют роль уплотнителей. Также букса оборудована грязесъемником для того чтобы во внутрь цилиндра не попадали частицы из внешней среды работы устройства.

Важно: Уплотнители на поршне не работают если внутри гильзы есть шероховатости и царапины. Внутренняя часть гильзы шлифуется специальными станками на заводе, для достижения относительно идеально гладкого состояния.

Основные характеристики

  • Номинальное давление рабочей жидкости
  • Величина диаметра поршня
  • Величина диаметра штока
  • Величина хода штока

Основной характеристикой любого гидроцилиндра можно назвать номинальное давление, так как количество часов который данный цилиндр отработает напрямую зависит от возложенной на цилиндр нагрузку.

Основным критерием видового разделения гидравлических цилиндров является их принцип работы. Всего выделяют пять основных видов гидроцилиндров:

  • Одностороннего действия
  • Двустороннего действия
  • Телескопические

Гидроцилиндры одностороннего действия.

При нагнетании давления в рабочей камере совершается выдвижение штока. Возвращение штока в данном виде устройств происходи по средствам установленной внутри пружины, либо за счет силы тяжести поднятого груза. Так же возможен вариант возврата штока по средствам другого гидравлического привода. Устройство работы агрегата одностороннего действия схоже с работой домкрата.

Гидроцилиндры двустороннего действия.

Конструкцией таких устройств предусмотрено что рабочая жидкость находится в штоковой и поршневой камерах. Перемещение штока вперед и назад происходит за счет давления рабочей жидкости. При работе она нагнетается в одну из рабочих камер и сливается с другой, за счет чего можно контролировать движение штока в обоих направлениях.

Читайте также:  Роботизированная установка пожаротушения

По типу подключения гидравлические цилиндры двустороннего действия разделяют на 2 типа:

  1. Простое подключение. Штоковая и поршневые рабочие камеры подключаются по переменно то к нагнетающей то сливной гидролиниям, которые соответственно качаю и сливают гидравлическую жидкость. Вся вытесняемая жидкость сливается в гидробак.
  2. Диференцильное подключение. По-другому называется кольцевым подключением. В данном случае жидкость, которая уходит из штоковой камеры напрямую качается в камеру поршневую.

Телескопические гидроцилиндры.

Устройство данного вида позволяет при малых размерах совершать большой ход штока. Достигается это тем что оно состоит из нескольких цилиндров размещённых в полости друг друга. На рынке присутствуют модели одностороннего и двустороннего действия.

Гидроцилиндры, их назначение, конструктивные особенности и классификация

Гидроцилиндры по сути своей являются объемными гидродвигателями, предназначенными для преобразования энергии жидкости в механическую энергию, обеспечивающую поступательное движение. Выходным (подвижным звеном) может выступать как шток, так и корпус (гильза) цилиндра.

В зависимости от рабочего цикла, скоростей и усилий, которые должны развивать рабочие органы дорожно-строительной, коммунальной, лесозаготовительной техники, применяют гидроцилиндры разных типов с различными способами их включения в гидравлическую схему объемного привода.

Гидроцилиндры по конструктивному признаку можно разделить на гидроцилиндры одностороннего и двухстороннего исполнения.

В первом случае движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, а во втором — движение штока под действием рабочей жидкости осуществляется в двух противоположных направлениях.

Гидроцилиндры двухстороннего действия изготавливаются с односторонним, двусторонним и телескопическим штоком, также могут быть снабжены демпфирующим устройством, обеспечивающим уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода.

Для привода рабочих органов экскаваторов, кранов, погрузчиков и других мобильных машин наиболее широко применяются цилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Усилие на штоке и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость.

Основными параметрами гидроцилиндров являются номинальное давление, диаметр поршня и ход штока. Диаметры поршня и штока определяют усилие, развиваемое гидроцилиндром при заданном давлении.

Землеройно-планировочные, мелиоративные, коммунальные, торфодобывающие, противопожарные, грузоподъемные и подъемно-транспортные машины отечественного производства обычно работают при номинальных давлениях 10, 16, 25, 32 МПа, а пиковые значения это ряда составляют 20, 32, 40, 50 МПа со скоростями штока, не превышающими 0,5 метров в секунду.

Одним из основных параметров при выборе гидроцилиндра является уровень номинального давления. Однако при оценке технического ресурса решающими являются режимы работы цилиндров при максимальном и пиковом давлениях.

По условиям применения гидроцилиндры делятся на три основные группы:

  • для привода в действие рычажных механизмов рабочего оборудования, совершения повторяющейся циклически полезной работы (одноковшовые экскаваторы, фронтальные погрузчики, лесопогрузчики и др.)
  • для перемещения рабочих органов, совершения полезной работы в процессе движения (скреперы, автогрейдеры, бульдозеры и др.)
  • для установки рабочих органов в определенное положение или установки выносных опор, обеспечивающих устойчивое положение машины.

Гидроцилиндры могут изготавливаться под умеренный (У1), холодный (ХЛ1) , сухой (ТС1) и влажный (ТВ1) тропический климат.

Ниже будет приведена структура условного обозначения поршневых гидроцилиндров унифицированной конструкции по ОСТ 22-1417-79:

По способу крепления штока и гильзы гидроцилиндры можно разделить на следующие группы:

  1. На проушинах с шарнирными подшипниками
  2. На проушине с шарнирным подшипником и цапфой на корпусе
  3. На проушине с шарнирным подшипником и с подготовкой задней крышки цилиндра под сварку с ответным элементом конструкции
  4. С подготовкой наружного конца штока под сварку ответной деталью и на проушине с шарнирным подшипником
  5. С подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и с креплением
  6. С подготовкой под сварку наружного конца штока и задней крышки гидроцилиндра с требуемыми деталями

В зависимости от завода-изготовителя компоновка элементов данной схемы может меняться.

Приведем примеры обозначений гидроцилиндров:

-ЦГ-125×80×1000.11 производства ОАО «ЕЛЕЦГИДРОАГРЕГАТ» где:
125 диметр поршня , 80 диаметр штока, 1000 рабочий ход, 11-конструктивное исполнение: проушины с шарнирным подшипником на корпусе и штоке

-Г-150.125.56.400Г производства ЗАО «СДМ» г.Орёл где;
125 диаметр поршня, 56 диаметр штока, 400 рабочий ход

Причем завод, производящий машину, зачастую использует свои обособленные маркировки изделий, например: г/ц Г-150.125.400Г имеет также обозначение ТО-30.44.10.000, которое применяет непосредственно завод, выпускающий погрузчик ТО-30.

Все особенности маркировок и условных обозначений должны отражаться в соответствующей сопроводительной документации того или иного завода-производителя гидроцилиндров.

Теперь можно обозначить приблизительный алгоритм подбора гидроцилиндра:

  • по условиям компоновки находят присоединительные и габаритные размеры
  • из условий внешней нагрузки определяют расчетное значение усилия приведенного к штоку гидроцилиндра
  • выбирают диаметр гидроцилиндра при усилии, необходимом для преодоления внешней нагрузки
  • определяют исполнение гидроцилиндра и способ его крепления
  • определяют ход штока гидроцилиндра
  • для обеспечения требуемого усилия выбирают номинальное давление
  • выбирают цилиндр с нужным диаметром поршня и штока с учетом значения скорости
  • исходя из заданной скорости перемещения штока, определяют расход рабочей жидкости

Конструктивно, гидроцилиндр состоит из следующих основных деталей: гильза, поршень, шток, втулка направляющая, крышка, проушина и опорно-направляющие элементы (манжеты, кольца, грязесъемники и др.).

Стоит написать несколько слов по эксплуатации гидроцилиндров.

При монтаже и эксплуатации должны соблюдаться правила безопасной работы, определяемые ГОСТом, а также инструкцией по эксплуатации машины.

Перед установкой гидроцилиндра на машину необходимо его расконсервировать. При установке гидроцилиндров на шарнирных подшипниках отклонение его геометрической оси не должно превышать 2 градуса в одном направлении. При смазывании подшипников через опорные пальцы смазочные канавки на последних должны совпадать с отверстиями для смазывания во внутреннем кольце подшипника.

После установки гидроцилиндра шарнирные подшипники нужно смазать универсальной среднеплавкой смазкой до ее появления в зазорах подшипников.

В течение первых 8 часов работы давление гидроцилиндрах не должно превышать 50% от номинального.

При нагревании штока нового цилиндра или после регулирования осевого сжатия пакета многорядных уплотнений необходимо ослабить затяжку уплотнений, установив под переднюю крышку дополнительную прокладку.

При работе гидроцилиндров штоки должны двигаться плавно, без толчков и заеданий; не должно быть внешних утечек рабочей жидкости по штоку и в местах соединения подводящих трубопроводов.

Гидроцилиндр: принцип работы, устройство и применение

Описание устройства

Если рассмотреть простейший случай, то можно сказать, что гидроцилиндр — это гильза в форме цилиндрической трубки с внутренней поверхностью, подвергшейся тщательной обработке. Внутри устройства находится специальный поршень с манжетами в виде уплотнений из резины. Последние служат для того, чтобы рабочая жидкость не перетекала через разделенные полости цилиндра. В эксплуатации применяются особые минеральные масла. Устройство и принцип работы гидроцилиндра подразумевают подачу жидкости в полость. Поршень получает определенное давление и начинает перемещаться.

Правильный подбор устройства предполагает знание некоторых важных характеристик. Для начала следует выбрать подходящий диаметр поршня, то есть значение толкающего или тянущего усилия гидроцилиндра. Немалую роль играет также и значение диаметра штока. Выбирается этот параметр в зависимости от требуемой грузоподъемности и уровня динамической нагрузки. При неверно подобранном значении возможно изгибание штока в процессе эксплуатации. Ход поршня, в свою очередь, влияет на направление движения рабочего органа и общие размеры устройства в разложенном состоянии. В собранном виде габариты определяются расстояниями по центрам. Способ крепления гидроцилиндра зависит от его конструктивного исполнения.

Общий принцип работы

На полированную поверхность стержня передается усилие от поршня через шток. Правильное направление определяется при помощи грундбукса. Процессы подвода и отведения рабочей жидкости в цилиндре происходят через две укрепленных в гильзе крышки. Также у штока присутствует уплотнение из нескольких манжет. Первая из них служит для предотвращения утечки рабочей жидкости из гидроцилиндра, а вторая собирает попадающую внутрь грязь. Подвижный механизм и шток на резьбе соединяются специальной деталью или проушиной, которая обеспечивает подвижное закрепление корпуса агрегата.

Существует два основных принципа работы гидроцилиндра — с управлением при помощи гидрораспределителя или благодаря определенным средствам для регулировки гидравлического привода. При этом все действующие механизмы изготавливаются с повышенными показателями прочности и надежности. Конструктивные элементы вроде цилиндра и блока управления функционируют при высоких давлениях до 32 МПа. Для того чтобы лучше понять механизмы действия таких агрегатов, следует рассмотреть их основные актуальные разновидности.

4.1. Механизмы с гибкими разделителями

К механизмам с гибкими разделителями относятся мембраны, мембранные гидроцилиндры и сильфоны.

(рис.4.1, а) применяют в основном при небольших перемещениях и небольших давлениях (до 1 МПа). Мембранный исполнительный механизм представляет собой защемленное по периферии корпуса эластичное кольцо 1.
При увеличении давления в подводящей камере 2 эластичное кольцо прижимается к верхней части корпуса 3, и шток 4, связанный с эластичным кольцом выдвигается
. Обратный ход штока обеспечивает пружина 5.

Рис.4.1. Схемы мембран: а — плоская с эластичным кольцом; б — гофрированная металлическая

В гидропневмоавтоматике распространены также гофрированные металлические мембраны (рис.4.1, б). Деформация таких мембран происходит за счет разности давлений ΔP = P1 — P2

(рис.4.2) допускают значительны перемещения выходного звена — штока.
При перемещении поршня 1 в направлении действия давления жидкости (рис.4.2, а) мембрана 3 перегибается, перекатываясь со стенок поршня 1 на стенки цилиндра 2, к которым она плотно поджимается давлением жидкости (рис.4.2, б)
. Обратный ход поршня происходит за счет пружины.

Рис.4.2. Схемы работы мембранного гидроцилиндра

Сильфоны (рис.4.3, а) предназначены для работы при небольших давлениях (до 3 МПа). Их изготавливают из металлов и неметаллических материалов (резины или пластиков)

. Металлические сильфоны бывают одно- и многослойные (до пяти слоев).
Применение сильфонов оправдано в условиях высоких и низких температур, значение которых лимитируется материалом, из которого изготовлен сильфон
.
Сильфоны могут быть цельные или сварные
.
Цельные изготавливают развальцовкой тонкостенной бесшовной трубы
.

Читайте также:  Какие права нужны на электропогрузчик?

Рис.4.3. Схема металлического сильфона а — сильфон; б — цельная стенка; в — сварная стенка

Гидроцилиндры одностороннего действия

В таких устройствах шток выдвигается посредством давления рабочей жидкости в полости поршня. Возвращение в исходное положение осуществляется пружинным усилием. Если сравнивать с принципом работы двухстороннего гидроцилиндра, то можно отметить один важный нюанс. При прочих равных усилие в одностороннем агрегате создается меньшее. Это происходит за счет того, что прямой ход штока подразумевает необходимость преодоления силы упругости пружины в рассматриваемом механизме.

Ярким примером гидроцилиндра одностороннего действия может служить обыкновенный домкрат. В данном случае пружина применяется в качестве основного возвратного элемента. При этом в ряде случаев вовсе нет нужды в использовании этой детали. К примеру, возврат может происходить за счет силы тяжести поднятого груза, другого агрегата или же посредством приводного механизма.

Разновидности и особенности гидросистем

В большей части перечисленного выше оборудования установлены гидросистемы с использованием гидроцилиндров.

Все они, в свою очередь, делятся на гидроцилиндры одностороннего или двухстороннего действия.

В зависимости от способа установки и крепления к машине гидроцилиндры можно разделить на два типа: гидроцилиндры жёстко закреплённые; гидроцилиндры шарнирные.

По специфике их работы выделяют несколько видов:

Цилиндры одностороннего действия рассчитаны на приложение усилия гидравлической жидкости к выходному элементу (поршню или плунжеру), в одном направлении. Обратный ход осуществляется за счёт распрямления пружины или под действием силы тяжести (либо за счёт работы другого цилиндра или механизма).

Надо учитывать, что в случае применения гидравлического цилиндра с возвратной пружиной, усилие прямого хода будет меньше, чем аналогичного по размерам двунаправленного. Происходит это потому, что в момент нагнетания жидкости, помимо прочих нагрузок, преодолевается сила упругости пружины.

Что касается двунаправленных гидравлических цилиндров, то в них используется конструкция с двумя рабочими плоскостями. Это позволяет прилагать усилие в двух направлениях. При этом одна из частей цилиндра подключается к сточному клапану, а другая к нагнетательному.

Для этого варианта цилиндра тоже существует нюанс. При поступательном движении поршня производимое усилие больше, а скорость меньше чем при возвратном

.
Это связано с разницей рабочих площадей (речь идёт об эффективном сечении поршня) к которым прилагается давление жидкости
. При обратном движении, площадь меньше за счёт диаметра «выходного элемента» гидроцилиндра.

Наверное, стоит упомянуть и о телескопических гидроцилиндрах, хоть они и очень редко используются в прессах.

Такая разновидность применяется в случаях, когда требуется вылет штока, значительно превышающий длину корпуса самого цилиндра. Выполнена эта конструкция как несколько вложенных один в другой цилиндров, корпус каждого следующего в которой служит штоком, предыдущей.

Производятся они в вариантах с однонаправленным, так и двунаправленным движением. Такой агрегат проще всего встретить на самосвалах.

В случае изготовления прессов в кустарных условиях, принцип их действия ничем не отличается от их промышленных аналогов. Единственное, что в таких устройствах, в большинстве случаев, применяют ручные насосы. Из-за малых габаритов и сравнительно небольших усилий, нет острой необходимости в громоздких и достаточно дорогостоящих масляных насосах.

Эксплуатация и обслуживание

Мы рассмотрели лишь основные параметры и разновидности гидроцилиндров, применяющихся в прессах, промышленной и спецтехнике. Они являются одной из основных частей гидросистем, но отнюдь не единственной.

Работа этих мощных устройств зависит от качества и состояния множества узлов: насосов, фильтров, клапанов, масляных магистралей. Каждый из них, исполняет свою важную функцию, а потому тоже нуждается в правильной эксплуатации и тщательном обслуживании.

При работе с такими устройствами, как гидроцилиндры, не стоит также забывать о технике безопасности. Имейте в виду, что вы работаете с оборудованием, производящим усилие от нескольких сотен килограмм до нескольких десятков тон

. Неосторожное обращение с ними может привести к серьёзным увечьям.

  • Автор: Александр Романович Чернышов
  • Распечатать

(1 голос, среднее: 5 из 5)

Данный прибор в общем смысле представляет из себя объемный двигатель с возвратно-поворотными или возвратно-поступательными движениями. Принципы работы гидроцилиндра широко используются в космонавтике, авиации, строительстве дорог, а также на подъемно-транспортных машинах и в землеройной отрасли

. Механизм нашел применение в различном оборудовании, включая кузнечнопрессовые машины и металлорежущие станки.

Гидроцилиндры двустороннего действия

Здесь рабочая жидкость также создает давление на шток. В качестве полости гидроцилиндра выбирается, соответственно, поршневая или штоковая. Прямой ход способен создавать большее усилие, однако скорость движения рабочей жидкости получается меньшей. При обратном движении картина ровно противоположная.

Такой принцип работы гидроцилиндра двухстороннего действия основывается на разнице в площадях, к которым происходит непосредственное приложение силы давления рабочей жидкости. Подобные устройства повсеместно встречаются, к примеру, при операциях подъема и опускания отвалов у большинства бульдозеров. Главную роль при этом играет эффективная площадь поперечного сечения.

Функционирование гидрозамков

Конструктивное исполнение данного элемента базируется на том, к какому типу принадлежит гидроцилиндр. Для одностороннего устройства характерно наличие седла, запорно-регулирующего элемента в форме шарика, поршня с толкателем, а также пружины. Принцип работы гидроцилиндра и его замка заключается в том, что при отсутствии давления в линии управления рабочая жидкость перетекает из одного канала в другой, тем самым сдвигая шарик. Однако обратного хода не происходит, потому как под действием потока запорно-регулирующий элемент крепко прижимается к седлу. Если же давление в линии управления присутствует, то рабочая жидкость беспрепятственно перемещается между двумя каналами.

В сдвоенном гидрозамке совмещаются сразу два обратных клапана. Они располагаются в одном корпусе так, что линия управления каждого из них соединяется со входом другого. Принцип работы гидрозамка гидроцилиндра в таком случае основан на том, что рабочая жидкость движется в обратном направлении только при наличии давления в отсеке. При этом каждая из двух сторон механизма работает независимо.

Варианты конструкции

Среди основных типов отмечают плунжерные, поршневые и телескопические устройства. Принцип работы плунжерного гидроцилиндра подразумевает подачу рабочей жидкости в полость, где плунжер начинает свое смещение из-за действия повышенного давления. Вернуться в исходное состояние агрегат способен благодаря воздействию внешнего усилия на торец штока.

Поршневые гидроцилиндры наиболее распространены. Основным отличием таких устройств от плунжерных является возможность к созданию толкающего или тянущего усилия. Штоковая полость сообщается через сапун с атмосферой, однако попадания частиц пыли и грязи на рабочую поверхность не происходит.

Составляющие части гидравлического пресса

Гидравлические системы состоят из нескольких основных компонентов: привода (гидромотора, гидроцилиндра), насоса, аварийного клапана, резервуара.

Производительность всей системы зависит от давления, нагнетаемого насосом масла, диаметра рабочей поверхности поршня, габаритов цилиндра и максимального допустимого давления.

Одной из наиболее важных частей гидравлических систем является жидкость, нагнетаемая насосом и приводящая в движение привод. К ней предъявляется ряд требований, в том числе химический состав, пределы рабочих температур, плотность, склонность к окислению. Важным свойством таких жидкостей является обводнение – способность сохранять рабочие качества системы при попадании влаги.

Семьдесят процентов отказов гидросистем происходят из-за качества и состояния масла. Сорок, из них, непосредственно зависят от эксплуатационных его параметров

. Остальные шестьдесят непосредственно связаны с ходом работы.

К числу таких неприятностей относят повышенный износ элементов системы, коррозия металлических поверхностей (что нередко приводит к заклиниванию гидравлических цилиндров или повреждению герметизирующих прокладок), повышенную вязкость масел или их загрязнение водой, пылью или воздухом.

Все это, мягко говоря, не способствует безаварийной работе как системы в целом, так и отдельных её узлов.

Такие системы применяются в следующих сферах:

Устройство гидроцилиндра

Гидроцилиндр – это самый простой образец двигателя. Выходное (подвижное) звено, которым может быть шток, плунжер или же сам корпус цилиндра, осуществляет возвратно-поступательное движение.

Основные параметры, которыми характеризуют все гидроцилиндры – это внутренний диаметр, ход поршня, диаметр штока и номинальное давление рабочей жидкости.
Гидроцилиндры бывают нескольких видов: поршневые, телескопические, плунжерные, двустороннего и одностороннего действия. По типу закрепления гидроцилиндры делятся на модели с шарнирным креплением и жестким.

Гидроцилиндр одностороннего действия совершает усилие на подвижном звене, которое направлено только в одну сторону (рабочий ход цилиндра). В противоположном направлении подвижное звено просто перемещается обратно под действием силы тяжести или возвратного механизма, например, пружины. У этих цилиндров есть лишь одна рабочая плоскость.

У гидроцилиндров двустороннего действия возможностей несколько больше. У них две рабочих плоскости, то есть рабочие усилия на выходном звене они могут создавать в двух направлениях. Чтобы обеспечить возвратно-поступательное движение жидкость поочередно поступает под давлением в полости цилиндра. Когда одна из полостей наполняется жидкостью, другая соединяется со сливом. У гидроцилиндра две полости: штоковая полость, в которой располагается шток, и поршневая.

Теперь подробнее разберем устройство гидроцилиндра на примере цилиндра двустороннего действия.
Основные части, из которых состоит цилиндр – это корпус гидроцилиндра, состоящий из гильзы (19) и задней крышки, привинченной к гильзе, передней крышки (9), которая имеет отверстие под шток и навинчена на гильзу, шток (18) с проушиной (2), поршень (15).

На рисунке изображено строение гидроцилиндра. Он состоит из сферического подшипника (1), проушины штока (2), грязесъемника (3), уплотнительных колец (4, 5, 8 и 13), манжеты (6 и 14), манжетодержателя (7 и 12), передней крышки (9), контргайки (10), демпфера (11), поршня (15), гайки (16), шплинта (17), штока (18), гильзы цилиндра с задней крышкой (19), втулки (20) и гайки грязесъемника (21).

С помощью поршня с манжетами (14) и уплотнительного кольца (13) поршневая и штоковая полости герметично разделены, и усилие, создаваемое давлением в рабочей полости, передается на шток. Поршень крепится на внутреннем конце штока с помощью гайки (16), которая фиксируется шплинтом (17). Манжетодержатели (12) удерживают манжеты от перемещения вдоль оси поршня. Передняя крышка (9) крепится на резьбе гильзы цилиндра с помощью контргайки (10). В крышку (9) вставлена втулка (20), которая служит направляющей для штока. Чтобы избежать утечки рабочей жидкости из полости штока, в проточке крышки (9) установлены кольца (8), также для этой цели служат манжеты (6), уплотнительные кольца (4) и (5) во втулке. Во избежание осевого смещения при движении штока манжета сдерживается манжетодержателем (7). Со стороны внешнего торца крышки стоит грязесъемник (3), удерживающийся гайкой (21), которая ввернута во внутреннюю резьбу крышки. Если механизм, который приводится в движение цилиндром, лишен упоров, ограничивающих его ход, которые бы фиксировали его в крайних положениях, то возможны жесткие соударения поршня и крышки гидроцилиндра. Чтобы смягчить эти удары, посредством демпфирования или торможения поршня на подходе к крышке, применяют разные типы демпфирующих устройств. В конструкции цилиндра, которая представлена на рисунке выше, эту функцию выполняет демпфер (11), установленный рядом с поршнем (15) на шток. Демпфер (11) смягчает соударение поршня и передней крышки цилиндра по окончании полного хода. Щель в конце хода штока, находящаяся между конической поверхностью демпфера и кромкой крышки (9) , через которую поршнем рабочая жидкость из штоковой полости выжимается в отверстие «А», уменьшается. В процессе этого, благодаря дросселированию жидкости через щель, движение поршня затормаживается.

Читайте также:  Станки для гибки арматуры: особенности конструкции и сферы применения

Даже если вы прекрасно знаете устройство гидроцилиндра, осуществить его ремонт в кустарных условиях или же собрать свой собственный цилиндр – довольно нелегкая задача. Для этого нужно специальное оборудование и навыки. Поэтому с такими вопросами лучше обратиться к опытным профессионалам. Фирма ООО «Гидравлика» специализируется на ремонте гидроцилиндров, а также изготовлении гидроцилиндров по вашим заказам. Наша компания занимается всем спектром работ, связанных с гидроцилиндрами. Наши работники занимаются ремонтом штока гидроцилиндров, ремонтируют гидроцилиндры для спецтехники, такой как погрузчики, асфальтоукладчики, экскаваторы, бетононасосы, автокраны и краны манипуляторы. Также мы можем изготовить гидроцилиндр по предоставленным вами чертежам или образцам. Мы гарантируем высокое качество и короткие сроки работы.

Какие бывают гидроцилиндры?

Различают гидроцилиндры поступательного действия: поршневые, плунжерные, телескопические и поворотного действия (моментный). Моментный – это объемный гидродвигатель возвратно-поворотным относительно корпуса движением силового органа, которым часто является пластина, заделанная в вал.

Устройство поворотного действия крайне редко применяется в гидроприводах самоходных машин, поэтому рассмотрим лишь гидроцилиндры поступательного действия.

В зависимости от рабочего цикла, скоростей и усилий, которые должны развивать исполнительные механизмы на строительных, дорожных, коммунальных и других самоходных машинах, применяют изделия различных типов с различными способами их включения в объемную гидропередачу.

Гидроцилиндры классифицируются следующим образом:

Условное обозначение или схема

Одностороннего действия

Движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении

а) гидроцилиндр без указания способа возврата штока

б) с возвратом штока пружиной

в) плунжерный

г) телескопический

Двустороннего действия

Движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно в двух противоположных направлениях

а) с односторонним штоком

б) с двусторонним штоком

в) телескопический

С торможением

Снабжен демпфирующим устройством, обеспечивающим уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода

а) с постоянным торможением в конце хода с одной стороны

б) с постоянным торможением в конце хода с двух сторон

в) с регулируемым торможением в конце хода с одной стороны

г) с регулируемым торможением в конце хода с двух сторон

Гидроцилиндры могут быть одностороннего и двустороннего действия, поршневые с односторонним или двусторонним штоком и телескопические (рис. 1).

В изделиях одностороннего действия обратный ход совершается под действием внешней нагрузки, а двустороннего действия – под действием рабочей среды (как и прямой ход).

Рис.1. Схемы поршневых гидроцилиндров с односторонним (а), двусторонним (б) штоком и телескопического (в)

Для привода рабочих органов самоходных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Усилие на штоке, и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость. Обычно противоположная полость при этом соединяется со сливной линией.

Модели с двусторонним штоком применяют в основном для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов, причем подвижным звеном является корпус гидроцилиндра.

Для получения больших ходов применяют телескопические модели, состоящие из двух и более гидроцилиндров. Под телескопическим силовым гидроцилиндром в общем случае понимают силовой гидроцилиндр, общий ход штоков которого превышает длину его корпуса.

Основными параметрами являются:

  • номинальное давление Р ном.,
  • диаметр цилиндра (поршня) D,
  • диаметр штока d и ход штока L.

Диаметры D и d определяют усилие, развиваемое при заданном давлении.

Если отношение между диаметром поршня и штока D/ d=v2, то для гидроцилиндров с односторонним штоком можно обеспечить равенство усилий и скоростей при движении в обе стороны. Для этого необходимо при выдвижении штока рабочую жидкость подавать в обе полости, а при обратном – только в штоковую полость. Такой способ включения называют дифференциальным.

Максимальная скорость штока не должна превышать 0,5 м/с. Если технологический процесс машины требует больших скоростей, то следует применять специальные типы систем уплотнений.

Уровень номинального давления – основной параметр при выборе рассмотриваемого нами вида оборудования. Однако, при оценке технического ресурса решающими являются режимы работы при максимальном и пиковом давлениях.

Максимальные давления ограничиваются предохранительными клапанами, а пиковые давления определяются динамической характеристикой предохранительных устройств и жесткостью гидросистемы. В некоторых машинах возникают реактивные давления в гидроцилиндрах, зависящие, от кинематических схем этих машин. Они могут вызвать повреждение уплотнений и, как следствие, нарушение герметичности системы. Поэтому , когда создаются или применяются гидроцилиндры, необходимо учитывать номинальный уровень давления, так как его технический ресурс в конкретной машине будет зависеть от учета влияния этого уровня давления.

По условиям применения можно выделить три основные группы, предназначенных для:

  • привода в действие рычажных механизмов рабочего оборудования, совершая повторяющуюся циклически полезную работу (одноковшовые экскаваторы, фронтальные погрузчики, лесопогрузчики и т.п.);
  • перемещения рабочих органов, совершая полезную работу в процессе движения (скреперы, автогрейдеры, бульдозеры и другие);
  • установки рабочих органов (или всей машины) в определенное положение или выносных опор, обеспечиваю щих устойчивое положение машины.

Следовательно, режим работы, характеризующийся средним уровнем давления за рабочий цикл, скоростью движения штока, максимальным и пиковым давлениями в полостях, а также количеством включений в течение рабочего дня и климатическими условиями, – являются существенными факторами, влияющими на выбор гидроцилиндра и, как следствие, на его эксплуатационные свойства.

Основные требования к гидроцилиндрам изложены в ГОСТ 16514-87.

По способу крепления штока и корпуса к элементам машины различают следующие исполнения:

  • на проушинах с шарнирными подшипниками;
  • на проушинах с шарнирным подшипником и цапфой на корпусе;
  • на проушине с шарнирным подшипником и с подготовкой задней крышки гидроцилиндра под сварку с требуемой деталью;
  • с подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и на проушине с шарнирным подшипни ком;
  • с подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и с креплением;
  • с подготовкой под сварку наружного конца штока и задней крышки с требуемыми деталями.

Уплотнения

Уплотнения гидроцилиндров самоходных машин должны быть достаточно герметичными, надежными, удобными для монтажа, создавать минимальный уровень трения, иметь небольшие размеры и совместимость с рабочей жидкостью.

В неподвижных соединениях применяются, как правило, резиновые кольца круглого сечения.

В подвижных соединениях поршня и штока применяют резиновые и резино-тканевые манжеты, которые устанавливаются вместе с защитными кольцами из фторопласта.

Эти кольца препятствуют выдавливанию манжет из посадочных канавок в результате воздействия высокого давления рабочей жидкости.

На передней крышке устанавливают штоковый грязесъемник.

В последнее время широкое распространение получают прогрессивные системы уплотнений.

На рис. 2 приведены системы уплотнения гидравлических цилиндров для средних условий эксплуатации (18 МПа) и тяжелых условий эксплуатации (28 МПа).

Рис. 2. Системы уплотнения гидравлических цилиндров для средних условий эксплуатации (18 МПа) (а) и тяжелых условий эксплуатации (28 МПа) (б)

Поршневое уплотнение двойного действия для средних условий работы (рис. 2а) содержит фигурное резинотканевое кольцо, по бокам которого установлены фасонные кольца противовыдавливания и примыкающие к ним опорно-направляющие кольца из стекло-наполненного полимера.

Этот компактный уплотнительный узел устанавливается в простую по геометрии посадочную канавку с нежесткими допусками. Срок службы таких уплотнений составляет 20 лет.

В качестве штокового уплотнения применяется система из опорно-направляющего (компенсационного) кольца, уплотняющего фасонного резино-тканевого кольца совместно с кольцом противовыдавливания и резинового грязесъемника.

Поршневое уплотнение для тяжелых условий работы (рис. 26) содержит опорно-направляющее кольцо из феноло-альдегидного полимера и специального уплотнения, состоящего из фторопластового динамического уплотнительного элемента, усиливающего элемента из специальной резины и двух колец противовыдавливания.

Такие высокоэффективные уплотнения применяются при высоком давлении (до 60 МПа), требуют незначительных размеров посадочных канавок и легко собираются в моноблочном поршне.

Штоковый уплотнительный узел содержит опорно-направляющее буферное, уплотнительное кольца и грязесъемник. Буферное кольцо содержит фасонный круглый элемент из фторопласта и подпорного круглого резинового кольца. Буферное кольцо служит для компенсации скачков давления, возникающих в рабочих полостях гидроцилиндра. Это кольцо существенно увеличивает срок службы штоковых уплотнений и повышает их надежность. Уплотнительное U – образное манжетное кольцо выполнено из полиуретана.

Грязесъемник выполнен из полиуретана с металлическим армированием.

Описанные типы систем уплотнений существенно повышают качество и отвечают современным требованиям эксплуатации.

Ссылка на основную публикацию