Гидравлические цилиндр отличает высокий КПД (0,96…0,98), предельная простота и компактность, дающая возможность встройки в разнообразнейшие машины и оборудование. Можно сказать, единственным недостатком гидроцилиндров является отсутствие регулируемых исполнений.
Основные детали и узлы типового цилиндра (рис. 1): гильза 11, приваренная к задней крышке 12; поршень 8 с опорно-уплотнительным кольцом 10 и стопором 9; проушина 1 со сферическим подшипником; букса 4; шток 2 с опорным 5 и уплотнительным 6 кольцами и грязесъемником 3. Рабочая жидкость подводится в штоковую и поршневую камеры по резьбовым отверстиям 7.
Рисунок 1 – Типовой гидроцилиндр
Классификация гидроцилиндров основана на следующих признаках (рис. 2):
— направление действия рабочей среды — цилиндры одностороннего действия (д), выходное звено которых приводится в движение давлением рабочего агента только в одном направлении, а возврат штока обеспечивает внешняя сила: пружина, сила тяжести и т.п.; двустороннего действия (а), у которых выходное звено способно двигаться вдоль оси во взаимно противоположных направлениях;
— конструкция рабочей камеры — поршневые цилиндры (а), у которых полости образованы корпусом и поршнем со штоком; плунжерные (е), в которых полость образована корпусом и плунжером; телескопические (з) имеют несколько выдвигающихся друг из друга штоков;
Рисунок 2 – Схемы гидроцилиндров
— число штоков — односторонний (а) или двусторонний (б) шток;
— способ подвода рабочей жидкости — канал в гильзе или в штоке (в);
— способ закрепления — лапами (и), фланцами (к), проушинами (л), цапфами (м) с резьбой на штоке, закладными полукольцами (н) или приваркой задней крышки (при этом следует помнить, что выполнение сварочных работ вблизи окончательно обработанной гильзы может вызвать ее деформацию);
— наличие торможения – гидроцилиндры двустороннего действия оборудуются демпферным устройство, тормозящим выходное звено в конце хода;
— условия применения — привод рычажных механизмов; циклически повторяющаяся полезная работа; перемещение рабочих органов; полезная работа в движении; приведение рабочего органа в заданное положение, обеспечение устойчивости положения машины;
— гидроцилиндры изготавливаются для умеренного (У1), холодного (ХЛ1) , сухого (ТС1) и влажного (ТВ1) тропического климата.
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
ОСОБЕННОСТИ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Отметим особенности, свойственные силовым гидроцилиндрам
1) гидроцилиндры способен функционировать как гидродвигатель и как гидронасос;
2) высокая герметичность устройства;
3) и КПД, близкий к 100%;
4) плавность хода штока;
5) низкий уровень шума;
6) продолжительный срок эксплуатации;
7) высокая эксплуатационная надежностью.
В настоящее время ряд производителей предлагают новые подходы к производству цилиндров.
В соответствии с новым технологическим процессом цилиндры изготавливаются из бесшовных холоднотянутых хонингованных или полированных труб и хромированных штоков с окончательно обработанными рабочими поверхностями открывает широкие перспективы, позволяя создавать высококачественные цилиндры по индивидуальному проекту при минимальных трудозатратах. Судя по всему, это единственный пример в приводной технике. Во всяком случае, неизвестны факты аналогичного проектирования электродвигателей.
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.
- шток
- передняя крышка
- гильза
- поршень
- гайка
- задняя крышка
- грязесъемник
- манжета штоковая
- кольцо направляющее штоковое
- манжета поршневая
- кольцо резиновое
- 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.
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.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ
Главные параметры гидроцилипдра: номинальное давление рном, диаметр цилиндра D, диаметр d и ход L штока.
Диаметры D и d определяют усилие, которое развивает гидроцилиндр под данном давлением.
Рассмотрим взаимосвязи между основными параметрами цилиндра с односторонним штоком (рис. 4): площадями А, см2; диаметрами D и d, мм; силами F, Н; давлениями р, МПа; скоростями v, м/мин и расходами Q, л/мин.
Рисунок 4 – Основные параметры гидроцилиндра
Площадь поршевой и штоковой полостей:
При движении поршня вправо, когда поршневая камера 1 соединена с напорной линией, а штоковая 2 — со сливной:
Если силу F выразить в кН, а скорость v в м/с, развиваемая цилиндром мощность P = Fv, кВт.
В гидроприводах часто возникает задача получения различных скоростей движения прямого и обратного ходов (v1 < v2), которая может решаться путем применения дифференциальных цилиндров с различными площадями рабочих камер. При постоянном количестве поступающей в цилиндр рабочей жидкости диаметр штока
Если при одностороннем штоке нужно равенство скоростей движения в обе стороны, применяют дифференциальное включение цилиндра с соотношением площадей А1 = 2А2. В этом случае при движении штока вправо обе камеры подключены к напорной линии (р1 = р2 = р), из которой поступает расход Q рабочей жидкости. При движении влево штоковая камера подключена к напорной линии, а поршневая — к сливной. Для дифференциального включения с пренебрежимо малыми потерями давления в трубопроводах справедливы соотношения
Когда поршень движется вправо, шток сжимается силами, под действием которых может возникнуть продольный изгиб (потеря устойчивости), причем определяющим фактором здесь являются величина сжимающего усилия, длина и диаметр штока, способ фиксации цилиндра. Для исключения продольного изгиба рекомендуется по заданной величине хода s и, с учетом максимальной сжимающей силы F1, найти необходимый диаметр d штока.
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.
Какие бывают гидроцилиндры
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
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
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.
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.
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.
Гидравлический цилиндр с пружинным возвратом
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.
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 распространенными являются диаметры: 10, 12, 16, 20, 25, 28, 30, 32, 35, 38, 40, 45, 50, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 миллиметров и т.д. кратное 5мм.
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 перемещения 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 производителем. Величина давления в гидроцилиндре определяется значением нагрузки, при этом она может быть ограничена настройки предохранительного или редукционного клапана. При отсутствии нагрузки давление в цилиндре обуславливается только потерями на трение.
Расход жидкости, поступающий в гидроцилиндр.
Механические параметры
Усилие развиваемое гидроцилиндром — пропорционально давлению и эффективной площади, на которую воздействует жидкость.
Скорость перемещения штока — определяется величиной расхода жидкости, поступающей в гидроцилиндр и его эффективным диаметром, а также диаметром отверстий для подачи масла.
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.
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.
По типу подключения гидравлические цилиндры двустороннего действия разделяют на 2 типа:
- 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.
- 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.
АНАЛИЗ ФИРМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
Производством гидроцилиндров занимается множество предприятий во всем мире.
Назовем наиболее известные зарубежные фирмы, получившие признание высоким качеством изготавливаемых силовых гидроцилиндров:
Atos, Bosch Rexroth, Duplomatic, Eaton Vickers, Parker.
Отечественные предприятия давно и надежно закрепившие свои позиции в нише создания гидроцилиндров:
1) Омскгидропривод — производство гидроцилиндров на 16МПа для мобильной техники и на меньшее давление для комбайнов.
2) Елецгидроагрегат (г. Елец, Липецкая обл.) — выпускает гидроцилиндры для строительно-дорожной, коммунальной, сельскохозяйственной и лесозаготовительной техники.
3) СтройДорМаш (Орёл) –гидроцилиндры14, 16 и 21 МПа, запчасти и РТИ (резинотехнические изделия) к гидроцилиндрам.
4) Гидроласт (СПб) – выпускает крупные партии гидроцилиндров и встраивают изготовленные гидроцилиндры в конечные изделия.
5) Финарос (СПб) — телескопические ГЦ и гидроцилиндры для гидроманипуляторов.
6) Артиллерийский завод №9 (Екатеринбург) – гидравлические и пневматические силовые цилиндры одностороннего и двустороннего действия до 80МПа, диаметром до 300 мм, длиной до 4000мм.
7) Агрегатный завод (Людиново, Калужская обл.) — гидроприводы, насосные станции, агрегаты и установки, насосы, гидромотор ДП510И, насос НП 120, гидроцилиндры ГУ80Х50Х710, СН75М-63Х50Х90, фильтры, РВД, гидроклапаны).
Основные типы конструкций
Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком (рис. 3.15, 3.16, а
,
б).
Основой конструкции (см. рис. 3.15) является гильза 6,
представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью. Внутри гильзы перемещается поршень
2,
имеющий резиновые манжетные уплотнения
8,
которые предотвращают перетекание жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. Усилие от поршня передает шток
13,
имеющий полированную поверхность. Для его направления служит передняя сквозная крышка (букса)
4.
С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости. Уплотнение между штоком и крышкой
11
состоит из двух манжет, одна из которых предотвращает утечки жидкости из цилиндра, а другая служит грязесъемником
12.
Проушина 5 служит для подвижного закрепления гидроцилиндра. На переднюю часть штока с проушиной обычно крепится деталь, соединяющая гидроцилиндр с подвижным механизмом.
Рис. 3.15. Устройство типового поршневого гидроцилиндра:
- 1 — гайка стопорная; 2 —
поршень;
3
— штуцер;
4 —
передняя сквозная крышка (букса); 5 — проушина;
6 —
гильза цилиндра; 7 — поршневое уплотнение с направляющими элементами;
8, 10 —
статические уплотнения;
9 —
опорно-направляющие кольца;
11 —
штоковое уплотнение;
12 —
грязесъемник; - 13 — шток с проушиной
Рис. 3.16. Гидроцилиндр с односторонним штоком: а —
внешний вид в разрезе;
б —
конструкция
На рис. 3.17, а, б, в
представлены типовые конструкции цилиндров, применяемых в строительных, путевых, погрузочно-разгрузочных и горных машинах.
Простейшим по конструкции видом являются гидроцилиндры одностороннего действия: плунжерные цилиндры и цилиндры с пружинным возвратом (рис. 3.18, 3.19).
У плунжерных гидроцилиндров поршень отсутствует, а усилие передается непосредственно плунжером, касающимся цилиндра в месте уплотнения (см. рис. 3.18).
Плунжерные цилиндры в большинстве случаев устанавливаются вертикально и опираются на подвижную часть машины. При та-
= 16МПа и р = 20 МПа для машин с легким и средним режимами работы»/>
Рис. 3.17. Типовые конструкции гидроцилиндров на />ном = 16МПа и ртах = 20 МПа для машин с легким и средним режимами работы (а)
на
pHQM
= 16 МПа и
ртах
= 20 МПа для землеройно-транспортных машин и на ртах = 25—32 МПа для лесозаготовительных машин с тяжелым режимом работы
(б);
на рном = 32 МПа и
ртах
= 40 МПа для одноковшовых универсальных экскаваторов III—VI размерных групп
(в):
1
— проушина;
2
— масленка;
3
— грязесъемник;
4
— гайка накидная; 5 — втулка поджимная;
6—
штифт; 7— шевронные манжеты;
8—
втулки;
9—
кольцо;
10 —
втулка;
11 —
пробка;
12
— шток;
13
— корпус;
14 —
втулка демпфера;
15 —
демпфер;
16 —
манжета;
17 —
кольцо защитное;
18
—антифрикционное покрытие;
19
— поршень,
20
— манжетодержатель;
21
— кольцо уплотнительное;
22
— гайка;
23
— кольцо стопорное;
24
— крышка задняя;
25
—
Рис. 3.18. Плунжерный гидроцилиндр:
1 —
корпус;
2 —
шток;
3 —
втулка;
4
— манжета;
5, 6 —
уплотнительные кольца; 7 — замок;
8 —
проставка;
9 —
пружинное кольцо;
10
— грязесъемник
Рис. 3.19. Гидроцилиндр с пружинным возвратом:
1 —
корпус;
2, 3 —
уплотнения;
4
— плунжер; 5 — стакан;
6
— шток; 7 — пружина;
8
— втулка;
9 —
гайка;
10 —
винт с пружиной;
11 —
гильза плунжера
Рис. 3.20. Гидродомкрат (аутригер) ком расположении рабочий орган поднимается благодаря давлению жидкости, воспринимаемому плунжером и цилиндром, а опускается под действием веса конструкции, связанной с выдвигающейся частью при соединении полости цилиндра с трубопроводом, отводящим рабочую жидкость в бак.
Особым типом гидроцилиндров являются так называемые гидродомкраты, применяемые в качестве аутригеров в транспортных и строительно-дорожных машинах. Один из вариантов представлен на рис. 3.20. Характерной особенностью таких гидроцилиндров является малое отношение диаметра поршня к диаметру штока.
Гидравлический цилиндр – устройство, принцип работы, расчет усилия
Работоспособность многих видов силового оборудования как промышленного, так и бытового назначения обеспечивает такое устройство, как гидравлический цилиндр. Выступая в роли приводного двигателя возвратно-поступательного действия, такой механизм при минимальных затратах энергии обеспечивает полный цикл работы силового оборудования, используемого в строительстве, в различных отраслях промышленности, на предприятиях сельскохозяйственной отрасли и в быту. Наибольшее распространение гидравлические цилиндры получили в качестве основного элемента оснащения прессового оборудования, активно используемого для решения различных задач.
Гидроцилиндр представляет собой объемный гидродвигатель, преобразующий энергию потока жидкости в механическую энергию
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция любого гидравлического цилиндра включает в себя следующие элементы:
Несколько отличаются по конструкции плунжерные гидроцилиндры, в которых плунжер одновременно выполняет функции поршня и штока.
Схема гидравлического цилиндра
Принцип работы гидроцилиндра любого типа основан на оказании давления рабочей жидкости на поршень. В результате воздействия на поршень гидроцилиндра шток начинает совершать циклическую работу, передавая усилие на рабочий узел обслуживаемого устройством оборудования. Таким рабочим узлом, функционирование которого обеспечивает цилиндр гидравлический, в зависимости от типа и назначения оборудования может быть уплотняющая платформа, гибочный или прессующий механизм, а также устройство любого другого типа, обеспечивающее передачу усилия гидроцилиндра конечному получателю силовой энергии.
Устройство раздвижного гидравлического цилиндра
Поскольку усилие, создаваемое гидравлическим цилиндром, как уже говорилось выше, формируется за счет давления, оказываемого рабочей жидкостью на поршень, свойства данной жидкости оказывают значительное влияние на эффективность использования, технические и эксплуатационные характеристики самого цилиндра. В качестве рабочей жидкости для гидравлических цилиндров поршневого или плунжерного типа, как правило, используется специальное масло, которое должно отвечать определенным требованиям по целому ряду параметров:
- химическому составу и плотности;
- значениям температур, при которых рабочая жидкость сохраняет свои изначальные характеристики;
- склонности рабочей жидкости к развитию окислительных процессов.
Для приведения в действие гидравлических цилиндров различных типов и моделей рабочую жидкость в их внутреннюю камеру нагнетают при помощи ручного или электрического насоса.
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ТИПОВЫЕ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Конструктивные схемы силовых гидроцилиндров показаны на рис. 5.
Рисунок 5 – Конструктивные схемы гидроцилиндров:
поршневые с односторонним (а) и двусторонним (б) штоком; телескопический (в)
Основные параметры цилиндров регламентированы ГОСТ 6540—68.
Установлены следующие ряды:
номинальных давлений рном, МПа: 0,63; 1; 1,6; 2,5; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63;
диаметров поршня D, мм: 10; 12; 16; 20; 25; 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900);
диаметров штока d, мм: 4; 5; 6; 8; 10; 12; (14); 16; (18); 20; (22); 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900);
хода поршня (плунжера) s, мм: 4; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900); 1000; (1120); 1250; (1400); 1600; (1800); 2000; (2240); 2500; (2800); (3000); 3150; (3350); (3550); (3750); 4000; (4250); (4500); (4750); 5000; (5300); (5600); (6000); 6300; (6700); (7100); (7500); 8000; (8500); (9000); (9500).
В соответствии с ГОСТ 25020—84 присоединительные резьбы штоков и плунжеров следует выбирать из ряда: М3×0,35; М4×0,5; М5×0,5; М6×0,75; М8×1; М10×1,25; М12×1,25; М14×1,5; М16×1,5; М18×1,5; М20×1,5; М22×1,5; М24×2; М27×2; М30×2; М33×2; М36×2; М42×2; М48×2; М56×2; М64×3; М72×3; М80×3; М90×3; М100×3; М110×3; М125×4; М140×4; М160×4; М180×4; М200×4; М220×4; М250×6; М280×6.
В зависимости от назначения гидроцилиндров давления должны соответствовать указанным в табл. 1.
Максимальная скорость штока относительно корпуса гидроцилиндра указана в табл. 2.
Таблица 1 Давление рабочей жидкости
Таблица 2 Допускаемая скорость штока
Основные разновидности
Различные типы гидравлических цилиндров выделяют по целому ряду параметров. Так, в зависимости от числа положений, которые может занимать шток устройства, оно может быть:
В зависимости от характера хода поршня и штока различают следующие виды гидроцилиндров:
- одноступенчатые устройства;
- гидроцилиндры телескопического типа.
Принцип действия гидроцилиндров различного типа
Телескопическое устройство одностороннего типа или телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия применяют в тех случаях, когда необходимо, чтобы величина вылета штока превышала длину корпуса гидравлического цилиндра. Гидроцилиндр телескопического типа состоит из нескольких цилиндров, которые вложены один в другой, при этом корпус каждого последующего из таких цилиндров является штоком предыдущего.
В зависимости от того, в скольких направлениях действует рабочая жидкость гидравлического цилиндра, это может быть:
- гидроцилиндр одностороннего действия;
- устройство с двухсторонним штоком.
Гидроцилиндры с двухсторонним штоком ЦГ1 и ЦГ2, предназначенные для монтажных работ и проведения спасательных операций
Рабочая жидкость в гидравлических цилиндрах одностороннего действия действует на поршень только в одном направлении. Для выполнения обратного действия с односторонним штоком, то есть осуществления его движения в обратном направлении, используются пружинные элементы. Применение возвратной пружины в конструкции гидравлических цилиндров одностороннего действия приводит к тому, что они создают меньшие усилия, чем двусторонние гидроцилиндры, поршням которых не приходится преодолевать силу упругости пружинного элемента.
Конструктивная схема гидравлических цилиндров двухстороннего действия разработана таким образом, что рабочая жидкость оказывает воздействие сразу на две противоположно расположенные плоскости. Одной из модификаций гидроцилиндра двухстороннего действия является устройство, оснащенное сразу двумя штоками, располагаемыми с противоположных сторон поршня. Схема подключения гидравлического цилиндра двухстороннего действия предусматривает, что одна часть его внутренней камеры соединяется с напорной магистралью гидравлической системы, а вторая – со сливной.
Схема гидроцилиндра двухстороннего действия
При использовании двухстороннего гидравлического цилиндра, оснащенного одним штоком, следует учитывать тот факт, что такое устройство при движении поршня в прямом направлении создает большее усилие, чем при обратном движении. Объясняется это тем, что площади рабочих плоскостей поршня со стороны расположения штока и с его обратной стороны различаются, соответственно, при воздействии рабочей жидкости на эти плоскости создается давление различной величины.
Устройство гидроцилиндра может предусматривать наличие специального механизма, отвечающего за торможение штока. В зависимости от наличия или отсутствия такого механизма в конструкции среди гидравлических цилиндров выделяют устройства с торможением и без него.
Традиционная конструкция гидроцилиндра с торможением в конце хода
Разделение гидравлических цилиндров на разные виды осуществляется и в зависимости от типа основного рабочего элемента, который использован в их конструкции. Так, выделяют:
- плунжерный гидроцилиндр;
- устройство, которое работает за счет установленной в нем мембраны;
- гидроцилиндр сильфонного типа;
- гидроцилиндр поршневого типа, который, как уже говорилось выше, может быть оснащен одним или двумя рабочими штоками.
Конструктивное исполнение оказывает непосредственное влияние на характеристики гидравлических цилиндров. Это следует учитывать при подборе таких устройств для оснащения оборудования определенного назначения.
Цилиндр вытяжной гидравлический JTC, развивающий усилие в 10 тонн
Оставить заявку
Силовой гидроцилиндр одностороннего действия
В механизме такого типа движение штока происходит за счёт давления рабочей жидкости, которая подаётся через специальные шланги: рукава высокого давления. Обратно он возвращается при помощи усилия пружины.
Усилие, которое создаёт односторонний гидроцилиндр, меньше, чем при тех же условиях создаётся аналогом двустороннего действия. Разница обусловлена тем, что часть гидравлической энергии распределяется на то, чтобы справиться и с силой жёсткости пружины.
Существует также и разновидность силового гидроцилиндра одностороннего действия без пружины. Они применяются в тех случаях, когда возврат штока возможен при помощи собственного веса поднимаемого груза, либо действия устройства. Поэтому в данном случае применение пружины нецелесообразно.
Гидроцилиндры этого типа могут быть плунжерными, телескопическими, поршневыми.
Силовой гидроцилиндр двухстороннего действия
В этих устройствах энергия гидравлической жидкости используется в двух направлениях: при прямом и обратном движении поршня. При прямом ходе однозначно создаётся большее давление на самом штоке при условии, что скорость движения штока будет наименьшей, чем при обратном ходе. Это связанно с тем, что площади, куда приходится давление рабочей жидкости, разные. К примеру, такие силовые гидроцилиндры выполняют подъёмно-опускающие манипуляции во многих бульдозерах.
Гидроцилиндры двухстороннего действия бывают четырёх типов:
- телескопические;
- с односторонним штоком;
- с двухсторонним штоком;
- комбинированные.
Комбинированные гидроцилиндры
Комбинированные гидроцилиндры применяются в тех случаях, когда нет возможности установки гидравлического двигателя с большим диаметром, чем уже есть, но при этом в длине нет ограничений. В таких случаях используются несколько двигателей, где последовательно соединены два-три гидроцилиндра, чтобы сохранить тяговое либо толкающее усилие на штоке.
Многоскоростные гидроцилиндры
Многоскоростные силовые гидроцилиндры применяются в условиях, когда необходима работа с различными скоростными режимами работы поршня. Для этого необходимо подключить насос постоянной производительности.
Бесштоковые гидроцилиндры
Бесштоковые силовые гидроцилиндры в основном используются в поворотных зажимных механизмах (во время работы поршня в рулевых машинах вначале выполняется трансформация в угловое или поворотное перемещение). В таких случаях бесштоковые гидроцилиндры являются незаменимой частью всего механизма.
В ООО ПТК «КРПМС» производятся все виды силовых гидроцилиндров на заказ. Свяжитесь с нами удобным для вас способом для уточнения деталей или оформления заказа.
