Гидроцилиндр: что это такое, как работает, где используется и ГОСТ

Что такое гидроцилиндр?

Гидравлический цилиндр – это механизм гидравлической системы, являющийся неотъемлемым рабочим элементом техники разного назначения, главным принципом действия которого является трансформация гидравлической силы в механическую - выходного звена. Процесс превращения силы осуществляется с помощью возвратно-поступательных либо поворотно-прямолинейных движений.

Гидроцилиндр используется при изготовлении строительной, дорожной и сельскохозяйственной техники, располагающей приводами подъёма и опускания конструкций навесного типа – кранов-манипуляторов, ковшей, лопат, сеялок, гидромолотов, плугов, ковшей и т.п. Также часто используются гидроцилиндры для дровокола.

Как устроен гидроцилиндр

Конструктивно механизм гидравлического цилиндра выглядит как гильза – прямая труба с идеально гладкой и чистой внутренней поверхностью изделия. Она наполнена жидкостью, вокруг которой вращается подвижной цилиндрический стержень для её нагнетания или выкачивания. Чтобы исключить протекание имеющейся жидкости, в нём предусмотрены манжеты, изготовленные из пластичной, но прочной резины.

Работа поршня активизируется при поступлении в цилиндр жидкости под достаточно высоким давлением. По бокам гильзы вкручены защитные пробки, предотвращающие вытекание и располагающие специальными отверстиями для транспортировки жидкости в гильзе. Усилие от цилиндрического стержня передаётся предустановленным штоком, характеризующимся полированной, а значит максимально гладкой, поверхностью. В нужном направлении определяет его грундбукс.

Основные узлы, которыми комплектуется механизм в зависимости от области применения техники:

• сама гильза;
• поршень;
• манжеты резиновые;
• грязесъёмник;
• шток и его направляющий грундбукс;
• стопорное кольцо;
• проушина.

На резьбовой стороне штока фиксируется приспособленная для этой функции деталь или проушина, которая соединяет его с подвижным механизмом.

Объёмным гидродвигателем управляют элементы регулировки гидропривода или непосредственно сам гидрораспределитель. Так как гидравлические цилиндры работают на условиях повышенного давления (до 32 Мпа), к функционирующей системе предъявляются повышенные требования. Должна быть максимальная прочность и высокая работоспособность системы, тогда гарантируется надёжная работа гидроцилиндра.

Типы гидроцилиндров

Варианты изделий предполагают разную комплектацию и варианты применяемости. И для удобства их принято подразделять на конкретные типы.

По типу направления действия жидкости:

• Одностороннего действия;
• Двустороннего действия;
• Телескопические модели;
• Дифференциальные;

• количество положений штока: две позиции и много позиций;
• по типу хода: телескопические или одноступенчатые;
• по направлению давления жидкости: одно- или двустороннего действия;
• по наличию торможения: с торможением или без него.

Классификация гидроцилиндров в зависимости от применяемого рабочего звена:

• поршневые с одно- или двусторонним стержнем;
• сильфонные – с рабочим звеном в виде сильфона;
• плунжерные – в которых в качестве поршня используется плунжер;
• мембранные – располагают звеном в виде мембраны.

По типу фиксации в системе агрегаты делятся на варианты с креплениями на шарнирах или более жёстких крепежах.

Одностороннего действия

Такие гидродвигатели характеризуются определённым направлением перемещения штока в нём при повышении давления жидкости. В обычное положение его возвращает пружина, создающая для этого определённые усилия.

В нём осуществляется сопротивление стандартной силе упругости пружины при ровном движении цилиндрического стержня. Функции механизма возвратного типа в таком механизме выполняет пружина. Немного другой способ функционирования наблюдается в домкратах, не располагающие пружиной возвратного типа. При приведении механизма в действие выполняется возврат стержня за счёт привлечения функций другого гидродвигателя или силы тяжести поднимаемого или опускаемого груза.

Двустороннего действия

При обычном движении поршня усилие на штоке достигается путём обеспечения повышенного давления имеющейся жидкости в полостях цилиндра стержневого и поршневого типов.

Прямой ход по сравнению с обратным, характеризуется повышенным усилением на стержне и низкой скоростью движения. Это обусловлено разницей в площадях, к которым применяется сила давления имеющейся жидкости. Этот тип гидродвигателей привлекается для выполнения работ по подъёму и опусканию отвалов во многих марках бульдозеров.

Телескопические

Названы так ввиду особенностей строения конструкции, визуально напоминающей небольшой телескоп и благодаря характерному принципу работы.

Конструктивно механизм выглядит как несколько цилиндров разных диаметров вставленных один в другой. Актуально применять подобные механизмы в ситуациях, в которых необходим большой ход цилиндрического стержня, но размер самого изделия должен быть небольшим. Этот тип механизмов может встречаться в виде одно- и двустороннего действия. Активно эксплуатируется в самосвалах.

Дифференциальные

Этот вид механизмов характеризуется непростой конструкцией, где на поршень, толкающий жидкость, давление оказывается сразу с двух сторон. Площади давления на цилиндрический стержень с разных сторон разные. Скорость движения в соотношении к усилиям в ходах разной направленности является соразмерной соотношению площадей поршня. Соответственно между усилием и скоростью наблюдается взаимосвязь: чем выше скорость, тем ниже усилие и чем ниже скорость, тем выше усилие.

При эксплуатации гидродвигателя, размеры поршней, которые имеют соотношение 2 к 1 (дифференциальные), обеспечивают идентичную скорость и варианты хода стержня в двух направлениях. Подобные функции для гидроцилиндров с поршнем одностороннего типа без вспомогательных элементов или специальной регулировки не встречаются.

Технические характеристики гидроцилиндров

От характеристик и параметров агрегата зависит сфера применения механизма, а также срок его беспроблемной эксплуатации. Важно знать, из чего он состоит, чтобы при необходимости можно было с лёгкостью приобрести замену неисправной детали.

Главные рабочие параметры:

• Диаметр штока – достаточно важный параметр, который определяет сферу эксплуатации изделия. При выборе важно ориентироваться на тип техники, в которой он будет функционировать. При проектировании гидросистемы конкретной техники обязательно следует учитывать динамику нагрузки на механизм, а также его грузоподъёмность. Это позволяет исключать изгибы стержня при эксплуатации гидроцилиндра.
• Диаметр цилиндрического стержня, главной функцией которого является определение значения тянущего и толкающего усилия;
• характеристики хода цилиндрически стержня – параметра, определяющего движение поршня и размеры механизма в рабочем состоянии.
• конструктивные особенности, которые позволяют определить способы крепления гидроцилиндра.
• тянущее усилие (кг).
• расстояние в нерабочем состоянии по центрам, которые обеспечивают эффективную оценку присоединительных размеров агрегата.
• номинальное давление, исчисляемое в Мпа.
• усилие толкающее (кг).
• масса самого изделия.

Назначение гидроцилиндров

Использование агрегатов такого вида актуально в дорожной, очистительной, строительной и ремонтной технике, в землеройных, разгружающих, подъёмных и транспортирующих грузы машинах. Также выполняется оснащение гидродвигателями станков, режущих металл, выполняющих кузнечные работы и работающих в качестве пресса.

В этих системах гидроцилиндры являются одними из самых важных агрегатов, обеспечивающих повышение функциональности гидросистемы, а также эксплуатацию в условиях повышенной нагрузки.

ГОСТ

ГОСТ 6540-68 определяет параметры и технические характеристики гидравлических пневматических цилиндров. Приложение ГОСТа знакомит с соотношениями значений цилиндров штокового и поршневого типа. Стандарт охватывает поршневые и плунжерные гидро- и пневмоцилиндры.

Стандартное давление гидроцилиндра имеет постоянную величину, которая определяет возможности эксплуатации данного агрегата.

Характерные обозначения гидроцилиндров зависят от особенностей конструктивного исполнения. Но следует отметить, что у разных производителей они могут быть разные.

Покупка устройства для конкретной техники должна определяться конкретными критериями, которые следует соблюдать, чтобы оно исправно и продолжительно работало без перебоев.

Среди основных:

• параметры гильзы;
• размер окружности и ход цапф, штока, шаров;
• длина по осям в рабочем и нерабочем состоянии;
• состав материала, из которого изготовлены элементы изделия;
• диаметр вилок.

Важно учитывать вес гидроцилиндра и марку стали, из которой он изготовлен. Все эти параметры помогут с лёгкостью подобрать замену неисправному агрегату и без сложностей заменить его на исправный.

Сталь для гидроцилиндра используется высоких марок: 20, 35, 45, 30ХГСА, 40Х.