Гидроцилиндр представляет собой объёмный, цилиндрический двигатель, который подает рабочую жидкость под давлением, приводя в движение какой-либо узел гидросистемы. Данный механизм широко применяется в таких видах спецтехники, как экскаваторы, катки, землеройные, карьерные машины, буровые установки, станки, прессы, подъёмные краны и т. д.
Принцип работы:
В стандартном случае основой конструкции является гильза – труба с тщательно обработанной внутренней поверхностью, внутри которой перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, предотвращающие перетекание рабочей жидкости из разделенных поршнем полостей цилиндра. При подаче рабочей жидкости в полость начинает перемещаться жидкость под давлением.
Поршневое усилие создаётся специальным полированным стержнем или штоком. Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет: одна предотвращает утечку жидкости, вторая служит грязесъемником. Проушина служит для закрепления корпуса гидроцилиндра. Управление работой гидроцилиндра производится с помощью гидравлического распределителя.
Виды и характеристики гидроцилиндров
При покупке гидроцилиндра следует учитывать ряд параметров и назначение. Основными характеристиками данных устройств является:
- P – номинальное давление рабочей жидкости:
- D – диаметр цилиндра (поршня);
- d – диаметр штока;
- L – ход штока.
Номинальное давление является основным показателем. Технический же ресурс определяется режимом работы двигателя при максимальном давлении, потому данный показатель также важен. Максимальное значение скорости штока не должно превышать 0,5 м/с. При необходимости большей скорости, используются специальные уплотнения.
В зависимости от назначения или сферы применения бывают гидроцилиндры поворота, подъёма стрелы, рукояти, ковша, отвала, опоры и т. д.
В зависимости от принципа работы гидравлические цилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия, телескопические и поршневые с односторонним и двусторонним штоком.
Гидроцилиндры одностороннего действия – выдвижение штока производится за счёт давления в поршневой полости, а возврат – от усилия пружины. Если возврат осуществляется за счет действия привода другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза, необходимости в возвратной пружине нет, то есть принцип работы в таком случае аналогичен домкратам.
Гидроцилиндры двустороннего действия – при прямом и при обратном ходе поршня усилие на штоке создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полости. При этом усилие при прямом немного больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе из-за разницы в площадях – эффективной площади поперечного сечения.
Телескопические гидроцилиндры – имеют конструктивное сходство с телескопом. Они представляют собой несколько цилиндров, вставленных друг в друга таким образом, что корпус одного цилиндра является штоком другого. Бывают, как для одностороннего, так и для двустороннего действия.
Поршневые гидроцилиндры с односторонним штоком используют, чаще всего, в самоходных машинах. С двусторонним – для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов. Рабочая жидкость подается в полость, как через корпус, так и через сам шток.
Компания «Гидроник» осуществляет ремонт и восстановление гидроцилиндров любых видов и производителей на выгодных условиях в Москве. У нас также можно получить консультацию по эффективному использованию различных моделей гидравлических двигателей.
Необходимый для работы гидравлики плунжерный гидроцилиндр одностороннего действия выполняет линейное движение, в результате которого возникает соответствующее усилие, используя гидравлическую жидкость под давлением. Промышленные машины, приводимые в действие этими цилиндрами, способны сжимать металлы или другие материалы с очень высокой силой, используя относительно небольшой запас жидкости под высоким давлением.
Виды гидроцилиндров и сфера применения
По принципу действия гидравлические цилиндры бывают следующих видов:
– гидроцилиндры одностороннего действия;
– гидроцилиндры двустороннего действия;
В тяжелом оборудовании, таком как экскаватор, сила сжатия зависит от мощности гидравлического устройства. Оператор легко управляет гидравлическим цилиндром с жидкостью под давлением. Для этого используется регулирующий клапан, подключенный к распределительным шлангам и трубам. Соленоидный клапан – это тип клапана, который обычно используется с гидравлическим цилиндром, поскольку он наиболее безопасен и надежен. Клапаны не только контролируют выпуск жидкости в цилиндре, но также часто смешивают газы и жидкости.
Принцип действия
Гидравлический цилиндр в автомобиле не подключается к клапану в качестве средства управления, а вместо этого использует гидравлику с поршневым приводом. Когда педаль тормоза нажата, давя на поршень в главном гидравлическом цилиндре, то портовые поршни, расположенные на каждом колесе, срабатывают вместе и остановливают автомобиль.
Гидравлические уплотнения имеют предельное значение для безопасного функционирования гидравлического цилиндра. Отрасли, использующие тяжелое оборудование, такие как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, правительство, нефть и газ, очень зависят от технологии по усовершенствованию гидравлического уплотнения.
Взрыв шаттла Challenger в 1986 году в основном был связан с неисправностью гидравлических уплотнений, поврежденных в результате низких температур. Как результат, материал уплотнения затвердел, что привело к некачественной герметизации.
Эксплуатация гидгоцилиндра
Изношенный плунжерный гидроцилиндр одностороннего действия может привести к проблемам в работе любого механизма. Но этого можно избежать, используя гидравлический цилиндр с гладкой внутренней поверхностью. Внешняя поверхность цилиндра обычно состоит из алюминия, стали, чугуна или бронзы.
Формы крышки цилиндров, удерживающие шток могут быть:
Техническое устройство
Простейшие гидравлические системы состоят из двух поршней и трубы с заполненной жидкостью. Поршни, используемые в гидравлических системах, состоят из одной, двух или трех частей, в зависимости от скорости и силы, которая требуется для каждой конкретной машины. В некоторых видах тяжелой строительной техники используется плунжерный гидроцилиндр одностороннего действия в количестве до восьми штук, которым может потребоваться до 100 галлонов масла.
Водные гидравлические системы используют воду в качестве жидкости для гидравлического цилиндра, а не масло. Хотя вода дешевле масла, а также является экологически чистым продуктом, ее низкая вязкость и слабые смазочные свойства исключают использование воды в мощных гидравлических системах.
Гидроцилиндры представляют собой объемные гидродвигатели, предназначенные для трансформирования энергии движения рабочей жидкости в энергию исполнительного механизма.
Работа гидроцилиндров осуществляется при высоких давлениях, достигающих 32 Мпа, выделяют гидроцилиндры, имеющие поступательный характер действия: плунжерные, поршневые, поворотного действия (так называемый моментный гидроцилиндр), телескопические.
Также различают гидроцилиндры двустороннего и одностороннего действия, поршневые с двусторонним или односторонним штоком и телескопические. Подвижное (выходное) звено может быть представлено как штоком, так и корпусом (гильзой) гидроцилиндра.
Кроме того, гидроцилиндры масштабно используются в землеройных, подъемно-транспортных и строительно-дорожных машинах, в технологическом оборудовании — кузнечно-прессовых машинах, металлорежущих станках. Движение штока и поршня гидроцилиндра осуществляется при помощи гидрораспределителя.
Конструкция гидроцилиндра показана на рисунке:
Принцип работы гидроцилиндров
Гидроцилиндр одностороннего действия
Шток выдвигается за счёт создания в поршневой полости давления рабочей жидкости, а возврат в исходное положение осуществляется от усилия пружины.
Гидроцилиндр двустороннего действия
Усилие на штоке гидроцилиндра при прямом и обратном ходе поршня возникает за счёт образования давления рабочей жидкости, следовательно, в штоковой и поршневой полости.
Необходимо принимать во внимание, что усилие на штоке при прямом ходе поршня в несколько раз больше, при этом скорость движения штока в несколько раз меньше, по сравнению с обратным ходом — посредством разницы в площадях, к которой прикладывается сила давления жидкости. Данные гидроцилиндры выполняют, к примеру, подъём-опускание отвала большинства бульдозеров.
Свое применение телескопические гидроцилиндры находят в технике, где требуются небольшие размеры гидроцилиндра вместе со значительным ходом. Телескопический гидроцилиндр в сложенном состоянии обладает длиной, не превышающей 20-40% длины в разложенном состоянии.
Телескопические гидроцилиндры одностороннего действия
Выдвижение данных цилиндров осуществляется под влиянием давления, а возврат в исходное состояние происходит под действием гравитации или при внешней нагрузке. К примеру, телескопические цилиндры применяются на самосвалах, где секции цилиндра под влиянием давления масла постепенно выдвигаются и складываются при прекращении подачи давления под влиянием тяжести его кузова секции. Тем самым, телескопические цилиндры одностороннего действия находят свое использование в опрокидывающем устройстве автомобилей, самосвалов, полуприцепов и прицепов тракторов.
Телескопические гидроцилиндры двустороннего действия
Выдвижение цилиндра двустороннего действия является аналогичным выдвижению телескопического цилиндра одностороннего действия. Секции данного гидроцилиндра втягиваются за счет следующего механизма. При попадании масла между внешним диаметром меньшей секции и внутренним диаметром большей секции, образуется давление, заставляющее втягиваться меньшую секцию. До изначального положения происходит втягивание и остальных секций.
Такие телескопические гидроцилиндры используются в сельскохозяйственной технике. Также в качестве наглядного примера их использования выступает кузов мусоровоза, где при помощи телескопического гидроцилиндра, установленного горизонтально, происходит сжатие мусора под влиянием плиты в кузове, при этом плита снова отодвигается при втягивании штока.
Выбирая телескопический гидроцилиндр двустороннего действия следует обращать внимание на степень номинального давления, размер в выдвинутом состоянии, а также его диаметр.
Основные причины выхода из строя гидроцилиндров
В подавляющем большинстве случаев в качестве причины поломки телескопических гидроцилиндров выступает человеческий фактор.
Вот наиболее распространенные причины неисправностей в гидроцилиндрах:
- Несоблюдение правил использования техники (повреждения механического рода, превышение уровня грузоподъёмности и т. п.);
- Нарушение периодичности обслуживания гидросистем;
- Несоблюдение параметров установки в агрегатах и узлах, то есть при изгибе штока гидроцилиндра;
- Применение гидравлических масел низкого сорта (например, смеси различных масел);
- Присутствие в маслах механических примесей, в результате чего осуществляется засорение жиклеров и фильтров, зависание клапанов и золотников, деформация уплотнительных элементов (грязесъемников, колец, манжет) гидроцилиндров, что приводит в конечном итоге к нарушению нормальной работы всей гидросистемы машины.
В результате данных нарушений возможно возникновение следующих последствий:
- нарушение необходимого уровня герметичности системы, вследствие износа уплотнений;
- возникновение механических повреждений гильз, штоков, поршней: сколы, задиры, изгиб, излом;
- износ посадочных мест втулок, подшипников в проушинах;
- деформация целостности элементов опорно-уплотнительной системы.
В качестве главного способа оценки функционального состояния гидросистемы выступает ее тестирование. Но при работе в полевых условиях тестирование гидросистемы является невозможным. В данном случае специалистами рекомендовано определять утечки масла следующим образом: произвести выдвижение штока на максимально возможную длину рабочего хода и ожидать в течение 3 минут при работающей гидросистеме. В случае, если шток подвинется на расстояние больше чем 0,5 дюймов (приблизительно 15 мм), то это означает, что присутствует внутренняя утечка через элементы поршня, являющиеся уплотнительными.