Гидроцилиндр что это такое
Устройство гидроцилиндра — работа и принцип действия
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.
Как выглядит гидроцилиндр
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.
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:
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:
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.
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.
Устройство гидроцилиндра в разрезе
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:
На резьбовой стороне штока фиксируется приспособленная для этой функции деталь или проушина, которая соединяет его с подвижным механизмом.
Принцип действия гидроцилиндра
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.
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:
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.
Типы гидроцилиндров
Варианты изделий предполагают разную комплектацию и варианты применяемости. И для удобства их принято подразделять на конкретные типы.
По типу направления действия жидкости:
Классификация гидроцилиндров в зависимости от применяемого рабочего звена:
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.
Чертеж гидроцилиндра одностороннего действия
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.
Чертеж гидроцилиндра двустороннего действия
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.
Чертеж телескопического гидроцилиндра
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.
Чертеж дифференциального гидроцилиндра
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.
Двухсторонний гидроцилиндр, устройство
Существует множество конструкторских решений, которые уже реализованы в металле, они давно и успешно работают. Мы берем в производство самые эффективные и передовые разработки, постоянно совершенствуя их исполнение. Вот только несколько наиболее востребованных конструкций.
Гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком
Принцип работы довольно простой. Для создания линейного усилия используется поступательное движение пары шток-корпус:
Такая конструкция позволяет добиться устойчиво сбалансированной целиковой пары, где корпус-втулка поступательно движется вдоль штока. Рабочее масло в систему поступает по продольным отверстиям штока.
Внимание! При необходимости у нас можно заказать и гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком. В каталоге вы найдете более подробную информацию.
Гидроцилиндры поршневые двухстороннего действия со штоково-поршневыми противопарами
Часто в станочном оборудовании необходимо исполнить движение ползунковой или каретной пары друг к другу или друг от друга на одинаковое расстояние. Для подобных целей подходит двухсторонний гидроцилиндр, роль поршней в котором выполняют два полуштока.
Неподвижным останется корпус, который разделен на две равные камеры серединными перемычками. Внутри каждой полукамеры визави устанавливаются независимые подвижные штоки с цилиндрами. Разумеется, потребуется надежное уплотнение и общая балансировка механизма.
Для фиксированного закрепления системы в заданном осевом положении в перемычке предусмотрен специальный паз.
Гидравлический цилиндр двойного действия, корпус которого совершает качательный ход при выдвижении штока
В «ГидроКубе» также можно по выгодной цене купить гидроцилиндры двухстороннего действия с качающимся корпусом.
Читать также: Применение березового дегтя в саду и огороде
Конструкция подразумевает в наличии:
Ось крепления гильзы имеет два защищенных уплотнениями кольцевых паза, к которым через просверленные отверстия подается масло. Одна сверловка соединяет осевую канавку с полостью поршня, а другая – с полостью штока через трубопровод и штуцера. Сама ось надежно сидит на кронштейне. Соединение защищено фиксирующей планкой, предотвращающей поворот оси.
Гидравлический цилиндр двухстороннего действия с высокими поперечными усилиями на шток
В этом конструкторском решении шток сидит на втулке с дополнительным уплотнением. Длина втулки увеличена, что дает возможность распределить нагрузку на направляющие втулочные кольца, так как они расположены дальше друг от друга. Корпус гидроцилиндра в этом силовом варианте ставится на раму, снабженную стопорными полукольцами, которые затем стягиваются кольцом.
Все виды нашей продукции отлично зарекомендовали себя на практике и пользуются повышенным спросом. Купить любые цилиндры гидравлические двухсторонние из каталога «ГидроКуба» можно недорого и быстро. Мы доставим товар заказчику, проведем профессиональный монтаж, возьмем агрегат на регламентное обслуживание и ремонт.
Приобретая сложную технику в целях безопасности, доверяйтесь только заводу-изготовителю, который дает гарантию на свою продукцию.
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:
Допустимые значения гидроцилиндров
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.
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
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:
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:
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
Типы гидроцилиндров
В зависимости от конструкции различают несколько видов гидравлических цилиндров.
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.
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 шток | Нейтральное положение | Втянуть 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.
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
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
Гидравлические параметры
Механические параметры
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:
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.