Гідроциліндр: принцип роботи, пристрій і застосування

Гідроциліндр: принцип роботи, пристрій і застосування

Цей прилад у загальному сенсі являє собою об 'ємний двигун з поворотними або поворотно-поступальними рухами. Принципи роботи гідроциліндра широко використовуються в космонавтиці, авіації, будівництві доріг, а також на підйомно-транспортних машинах і в землерийній галузі. Механізм знайшов застосування в різному обладнанні, включаючи ковальські машини і металорізальні верстати.

Опис пристрою

Якщо розглянути найпростіший випадок, то можна сказати, що гідроциліндр - це гільза у формі циліндричної трубки з внутрішньою поверхнею, яка зазнала ретельної обробки. Всередині пристрою знаходиться спеціальний поршень з манжетами у вигляді ущільнень з гуми. Останні служать для того, щоб робоча рідина не перетікала через розділені порожнини циліндра. В експлуатації застосовуються особливі мінеральні масла. Пристрій і принцип роботи гідроциліндра передбачають подачу рідини в порожнину. Поршень отримує певний тиск і починає переміщатися.

Правильний підбір пристрою передбачає знання деяких важливих характеристик. Для початку слід вибрати відповідний діаметр поршня, тобто значення штовхаючого або тягнучого зусилля гідроциліндра. Чималу роль відіграє також і значення діаметра штока. Вибирається цей параметр залежно від необхідної вантажопідйомності та рівня динамічного навантаження. При неправильно підібраному значенні можливе вигинання штока в процесі експлуатації. Хід поршню, в свою чергу, впливає на напрямок руху робочого органу і загальні розміри пристрою в розкладеному стані. У зібраному вигляді габарити визначаються відстанями по центрах. Спосіб кріплення гідроциліндра залежить від його конструктивного виконання.

Загальний принцип роботи

На поліровану поверхню стрижня передається зусилля від поршню через шток. Правильний напрямок визначається за допомогою грундбуксу. Процеси підведення і відведення робочої рідини в циліндрі відбуваються через дві укріплених у гільзі кришки. Також у штока присутнє ущільнення з декількох манжет. Перша з них служить для запобігання витоку робочої рідини з гідроциліндра, а друга збирає грязь, що потрапляє всередину. Рухомий механізм і шток на різьбленні з 'єднуються спеціальною деталлю або проушиною, яка забезпечує рухоме закріплення корпусу агрегату.

Існує два основних принципи роботи гідроциліндра - з управлінням за допомогою гідророзподільника або завдяки певним засобам для регулювання гідравлічного приводу. При цьому всі діючі механізми виготовляються з підвищеними показниками міцності та надійності. Конструктивні елементи на зразок циліндра і блоку управління функціонують при високих тисках до 32 МПа. Для того щоб краще зрозуміти механізми дії таких агрегатів, слід розглянути їх основні актуальні різновиди.

Гідроциліндри односторонньої дії

У таких пристроях шток висувається за допомогою тиску робочої рідини в порожнині поршня. Повернення у вихідне положення здійснюється пружинним зусиллям. Якщо порівнювати з принципом роботи двостороннього гідроциліндра, то можна відзначити один важливий нюанс. При інших рівних зусилля в односторонньому агрегаті створюється менше. Це відбувається за рахунок того, що прямий хід штока передбачає необхідність подолання сили пругості пружини в розглянутому механізмі.

Яскравим прикладом гідроциліндра односторонньої дії може служити звичайний домкрат. У даному випадку пружина застосовується як основний поворотний елемент. При цьому в ряді випадків зовсім немає потреби у використанні цієї деталі. Наприклад, повернення може відбуватися за рахунок сили тяжкості піднятого вантажу, іншого агрегату або ж за допомогою приводного механізму.

Тут робоча рідина також створює тиск на шток. Як порожнину гідроциліндра вибирається, відповідно, поршнева або штокова. Прямий хід здатний створювати більше зусилля, проте швидкість руху робочої рідини виходить меншою. При зворотному русі картина рівно протилежна.

Такий принцип роботи гідроциліндра двосторонньої дії ґрунтується на різниці в площах, до яких відбувається безпосередній додаток сили тиску робочої рідини. Подібні пристрої повсюдно зустрічаються, наприклад, при операціях підйому і опускання відвалів у більшості бульдозерів. Головну роль при цьому відіграє ефективна площа поперечного перерізу.

Функціонування гідрозамків

Конструктивне виконання даного елемента базується на тому, до якого типу належить гідроциліндр. Для одностороннього пристрою характерна наявність сідла, запірно-регулюючого елемента у формі кульки, поршня з штовхачем, а також пружини. Принцип роботи гідроциліндра і його замку полягає в тому, що за відсутності тиску в лінії управління робоча рідина перетікає з одного каналу в інший, тим самим зрушуючи кульку. Однак зворотного ходу не відбувається, тому що під дією потоку запірно-регулюючий елемент міцно притискається до сідла. Якщо ж тиск в лінії управління присутній, то робоча рідина безперешкодно переміщається між двома каналами.

У здвоєному гідрозамці поєднуються відразу два зворотні клапани. Вони розташовуються в одному корпусі так, що лінія управління кожного з них з 'єднується зі входом іншого. Принцип роботи гідрозамка гідроциліндра в такому випадку заснований на тому, що робоча рідина рухається в зворотному напрямку тільки при наявності тиску у відсіку. При цьому кожна з двох сторін механізму працює незалежно.

Варіанти конструкції

Серед основних типів відзначають плунжерні, поршневі і телескопічні пристрої. Принцип роботи плунжерного гідроциліндра передбачає подачу робочої рідини в порожнину, де плунжер починає своє зміщення через дію підвищеного тиску. Повернутися у вихідний стан агрегат здатний завдяки впливу зовнішнього зусилля на торець штока.

Поршневі гідроциліндри найбільш поширені. Основною відмінністю таких пристроїв від плунжерних є можливість до створення штовхаючого або тягнучого зусилля. Штокова порожнина повідомляється через сапун з атмосферою, проте попадання частинок пилу і бруду на робочу поверхню не відбувається.

Телескопічні гідроциліндри

Свою назву ці пристрої отримали за рахунок зовнішньої схожості з телескопами або підзорними трубами. Універсальність даних гідроциліндрів дозволяє застосовувати в їх основі як односторонні, так і двосторонні механізми. Найбільш часто використовуються для операцій підйому і опускання кузовів самоскидів. Принципи роботи гідроциліндра телескопічного типу передбачають наявність великого ходу поршню при відносно компактних габаритних розмірах самого пристрою.