Двигатели гидравлические линейного действия цилиндры (8 видео)

Типовая конструкция линейного гидроцилиндра двухстороннего действия изображена на рис. 3.6. Гильза 1 цилиндра изготовлена из толстостенной трубы. Внутренняя, рабочая поверхность гильзы полирована. С двух сторон гильза закрыта резьбовыми крышками 5 и 8. Крышки снабжены неподвижными уплотнениями 4 в виде резиновых колец круглого сечения. Крышка 5 – глухая, через крышку 8 проходит шток 13. Шток изготовлен, как правило, из нержавеющей стали, поверхность его полирована. На одном конце штока имеется резьбовой хвостовик для крепления объекта перемещения, на другом конце штока крепится поршень 2; иногда поршень изготавливается зацело со штоком. Поршень перемещается внутри гильзы на опорных кольцах 7. Динамическое (подвижное) уплотнение поршня выполнено в виде кольца 10 из политетрафторэтилена и распорного резинового кольца 11.

Такая конструкция обеспечивает относительно малые силы трения и может работать при высоких давлениях масла и больших скоростях перемещения поршня. Аналогичным образом устроено уплотнение штока.

Рис. 3.6. Гидроцилиндр двухстороннего действия:

1 – гильза цилиндра; 2 – поршень; 3 – отверстия для штуцеров подвода и отвода масла; 4 –уплотнения неподвижных соединений; 5 – резьбовая крышка;
6 – пробки для выпуска воздуха; 7 – опорные кольца поршня; 8 – резьбовая крышка штока; 9 – грязезащитное кольцо; 10 – подвижное уплотнение поршня; 11 – распорное кольцо; 12 – уплотнение штока; 13 – шток

В гильзе цилиндра выполнено два резьбовых отверстия 3 для подвода и отвода масла из поршневой и штоковой полостей цилиндра. В эти отверстия вворачиваются штуцеры (переходные детали) трубопроводов. Кроме того, в гильзе имеются отверстия, закрытые пробками 6. Они служат для выпуска воздуха при заполнении гидросети маслом.

При подаче масла в поршневую полость (на рис. 3.6 – левая полость) поршень движется вправо и шток выдвигается. При подаче масла в штоковую, правую полость, поршень движется влево и шток втягивается. Так как площадь поршня, на которую давит масло, в поршневой полости больше чем в штоковой, то сила, развиваемая цилиндром при выдвижении штока, больше, чем при втягивании штока. Такой цилиндр называют дифференциальным цилиндром двухстороннего действия. Если хотят получить одинаковую силу при выдвижении и втягивании штока, его делают с двух сторон поршня.

Сила на штоке цилиндра определяется выражением

(3.2)

где S – активная площадь поршня;

h_гм – гидромеханический КПД.

В поршневой полости S = S_г, где S_г – площадь поперечного сечения отверстия гильзы. В штоковой полости S = S_г – S_ш, где S_ш – площадь поперечного сечения штока.

Гидромеханический КПД обусловлен, в основном, трением в цилиндре, которое зависит от качества уплотнений и поверхностей трения. Величина h_гм находится в пределах от 0,85 до 0,95.

Гидроцилиндр одностороннего действия работает только на выдвижение штока при подаче масла в поршневую полость. Обратный ход осуществляется встроенный в цилиндр пружиной сжатия или внешними силами, например, силой тяжести перемещаемого объекта. Упрощенная схема такого цилиндра изображена на рис. 3.7.

По конструкции цилиндр одностороннего действия отличается от цилиндра двухстороннего действия отсутствием ввода масла в штоковую полость, отсутствием уплотнения штока, наличием встроенной пружины, если нет внешних сил, обеспечивающих обратный ход штока.

Рис. 3.7. Гидроцилиндр одностороннего действия:

1 – гильза; 2 – поршень; 3 – пружина возврата; 4 – шток;
5 – отверстие для подвода масла

Схемы других гидроцилиндров изображены на рис. 3.8…3.11.

Плунжерный гидроцилиндр (рис. 3.8) не имеет поршня. Его роль выполняет шток 2, который называют плунжером. Это цилиндр одностороннего действия, обратный ход в нем обеспечивается внешними силами. Такие цилиндры могут иметь малый диаметр.

Спаренный (тандем) цилиндр (рис. 3.9) составлен из нескольких цилиндров (двух и более) соединенных последовательно. Поршни всех цилиндров посажены на единый шток 3. Цилиндр может быть двухстороннего или одностороннего действия. При значительных усилиях имеет относительно небольшой диаметр.

Рис. 3.8.Плунжерный гидроцилиндр:

1 – гильза; 2 – плунжер; 3 – подвод масла

1 – гильза, 2 – поршни, 3 – шток, 4 – подвод – отвод масла

Телескопический цилиндр (рис. 3.10) обеспечивает большой ход штока 5, который складывается из хода поршня 4 внутри цилиндра 1 и хода поршня 3 внутри цилиндра 2. Если имеются подводы 7 и 8, цилиндр будет двухстороннего действия, если подвод 8 отсутствует – цилиндр одностороннего действия.

Рис. 3.10. Телескопический цилиндр:

1 – внутренний цилиндр; 2 – внешний цилиндр; 3 и 4 – поршни цилиндров;
5, 6 – штоки цилиндров; 7 – подвод масла в поршневые полости; 8 – подвод масла в штоковые полости

Цилиндр–преобразователь давления (рис. 3.11) обеспечивает разные давления в разных полостях. Если закрыть подвод 6, а по подводу 5 подать масло под давлением p₁, то в полости Б создается давление

S₁

S₂

p₁

p₂

Рис. 3.11. Цилиндр–преобразователь давления:

1 – гильза; 2 – поршень большого диаметра; 3 – поршень малого диаметра;
4 – шток; 5, 6 – подводы масла

Аналогично, подавая масло под давлением p₂ в полость Б при закрытом подводе 5, получим в полости А

Если в гидроцилиндре скорость поршня вблизи его крайнего положения имеет значение больше 6 м/с, то для предотвращения жесткого удара в конце хода об крышку применяют демпфирование.

Схема гидроцилиндра с демпфированием в крайних положениях поршня изображена на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Цилиндр с демпфированием:

1 – дроссель; 2 – обратный клапан; 3, 5 – запирающие конусы; 4 – поршень;
6 – гильза цилиндра; 7 – шток цилиндра; 8, 9 – линии подвода и слива масла

Левый демпфер включается в конце хода поршня влево, когда выступ конус 3 начинает входить в гнездо в крышке цилиндра. Сначала конус начинает перекрывать слив масла из поршневой полости цилиндра, расход масла из поршневой полости уменьшается, скорость V поршня падает. Затем, когда в гнездо входит цилиндрическая часть, слив масла из гнезда перекрывается полостью, и масло вытекает из поршневой полости через дроссель 1. Регулируя дроссель, регулируют расход масла из поршневой полости и, таким образом, настраивают скорость движения поршня, при которой удар в конце хода незначителен. При обратном движении поршня масло в поршневую полость поступает сначала через обратный клапан 2, а затем и через гнездо в крышке. Аналогичным образом работает правый демпфер в крайнем правом положении поршня.

Содержание

Что такое гидравлические цилиндры? Их виды и типы
Гидравлические цилиндры
История гидравлического привода и цилиндров
Детали гидроцилиндров
Типы гидроцилиндров
Как работает гидравлическая энергия?
Как работают гидроцилиндры?
Применение гидроцилиндров
Уход за гидроцилиндрами
Особенности производства гидравлических цилиндров
Как снизить затраты на ремонт и замену гидроцилиндров
📽️ Видео

Видео:Гидроцилиндры, виды гидравлических цилиндров ,как работает и как правильно подобратьСкачать

Что такое гидравлические цилиндры? Их виды и типы

Видео:Работа цилиндра. АнимацияСкачать

Гидравлические цилиндры

Гидравлические цилиндры — это приводные устройства , которые преобразуют гидравлическую энергию жидкости под давлением в механическую энергию , необходимую для управления движениями машин связей и вложений. Это преобразование энергии создает линейную силу и движение.

Гидравлические цилиндры являются важным компонентом в области гидравлики, специальной формы передачи энергии, которая использует энергию, передаваемую при перемещении жидкостей под давлением, и преобразует ее в механическую энергию.

Передача энергии, как общий термин, относится к процессу использования технологий для преобразования энергии в практические, пригодные для использования формы. В категории передачи энергии гидравлика попадает в подкатегорию гидравлической энергии, которая зависит от движущихся текучих сред (как газов, так и жидкостей) для производства энергии.

История гидравлического привода и цилиндров

История гидроцилиндров неразрывно связана с историей гидроэнергетики в целом. С технической точки зрения, гидравлику можно отнести к древним временам, когда сила движущейся воды использовалась для различных целей. Основным применением гидравлики было использование движущейся воды для перемещения колес. Древний Рим использовал такую гидравлику для работы мельниц, производящих самые разные продукты (например, муку, древесину и т. д.).

История современной гидравлики восходит к 1648 году, когда французский ученый Блез Паскаль обнаружил, что давление в замкнутой жидкости должно оставаться постоянным и действует одинаково во всех направлениях. Однако этот теоретический принцип (известный как «Закон Паскаля» или «Принцип Паскаля») не нашел практического применения до следующего столетия.

В 1738 году Даниэль Бернулли опирался на работу Паскаля, описывая поведение жидкости при различных условиях потока и высоты (принцип Бернулли) и используя свои идеи для работы с насосами и мельницами. В 1795 году англичанин Джозеф Брама запатентовал первую практичную гидравлическую машину: пресс с гидравлическим приводом.

Почти полвека спустя (1840 г.) Уильям Армстронг разработал более эффективные применения гидравлической энергии, чем водяные мельницы, в том числе кран с гидравлическим приводом. Вместе,

Цилиндры сыграли фундаментальную роль в творчестве Брамы и Армстронга. Практический прорыв Брамы произошел, когда он обнаружил, как приводить в действие движущуюся пластину своего пресса через поток жидкости между меньшим и большим цилиндрами.

Детали гидроцилиндров

Гидравлический цилиндр содержит некоторые из наиболее важных механических компонентов гидравлической системы. Несмотря на их впечатляющую роль в преобразовании кинетической энергии в механическую, основные гидроцилиндры являются относительно простыми устройствами. Основные компоненты гидроцилиндров включены в следующий список:

Круглый, прямоугольный или овальный цилиндр в форме трубы составляет основной корпус цилиндра, в котором находятся и соединяются все компоненты.
На одном конце этого цилиндра находится крышка цилиндра, которая закрывает неподвижный конец цилиндра. Головка блока цилиндров закрывает другой конец, но имеет круглое уплотнение, через которое шток поршня может входить и выходить. (Цилиндры двустороннего действия имеют головку блока цилиндров на обоих концах и не имеют торцевой крышки.)

Поверхность поршня представляет собой металлическую дискообразную деталь, которая точно соответствует поперечному сечению цилиндра цилиндра, разделяя камеру на два меньших отсека. Поршень необходим для создания линейного движения за счет повышения давления гидравлической жидкости. В цилиндрах любого типа корпуса используются гидравлические поршни (например, те, которые предлагаются поставщиками, перечисленными в Справочнике IQS) для подъема, поворота, наклона, сжатия, поворота, тяги и толкания тяжелых компонентов машин и любых прикрепленных грузов. Эта напряженная работа требует, чтобы они были изготовлены из прочных материалов.
К поршню прикреплен шток поршня. Шток частично размещен внутри ствола, но выходит за пределы корпуса через головку цилиндра и прикреплен к компонентам машины, которые должны перемещаться с помощью различных монтажных приспособлений.
Каждый отсек внутри цилиндра также имеет порт, через который вводится гидравлическая жидкость под высоким давлением и через которую жидкость без давления возвращается в резервуар.
Несколько уплотнений размещены вокруг головки поршня, клапанов потока и головки цилиндров, чтобы гарантировать, что жидкости не просачиваются в, из или из одного отсека в другой, вызывая потерю давления и снижение функциональности.

Типы гидроцилиндров

Гидравлические цилиндры двойного действия используют гидравлическое давление для приведения в действие штока, чтобы он выдвигался и втягивался в обоих направлениях.
Гидравлические цилиндры для тяжелых условий эксплуатации предназначены для работы в условиях высокого давления, большого расхода и тяжелых условий эксплуатации. Цилиндры для тяжелых условий эксплуатации особенно подходят для сложных промышленных и мобильных приложений.
Гидравлические цилиндры высокого давления имеют значительно меньшие размеры и легче, чем стандартные цилиндры, что позволяет значительно сэкономить вес и место в оборудовании. Гидравлические цилиндры высокого давления используются в приложениях, требующих больших усилий и коротких или средних ходов, таких как испытания материалов и преобразование материалов.

Производители гидроцилиндров создают устройства, преобразующие гидравлическую жидкость в механическую энергию.
Гидравлические поршни представляют собой короткие диски цилиндрической формы, размещенные внутри цилиндров, чтобы разделить замкнутое пространство внутри гидроцилиндров.
Гидравлические цилиндры представляют собой большие выходные поршни.
Гидравлические цилиндры — это устройства, которые преобразуют жидкость под давлением в механическую энергию.
Мобильные гидроцилиндры используются во многих областях, таких как снегоочистители, строительное оборудование, подъемники для персонала и погрузочно-разгрузочное оборудование.
Сменные цилиндры производятся и устанавливаются на старое оборудование с устаревшими цилиндрами.
Цилиндры одностороннего действия используют гидравлическое давление для приведения штока в действие только в одном направлении.
Небольшие гидроцилиндры могут иметь ход менее дюйма и используются в приложениях, требующих максимальной точности.
Гидравлические цилиндры из нержавеющей стали — это линейные приводы, разработанные специально для высококоррозионных сред, а также для тех, где гигиеническая очистка важна для промышленных процессов.
Ступенчатые цилиндры — это двухходовые гидроцилиндры, которые обеспечивают более быстрый пусковой ход и последующий более мощный рабочий ход.
Телескопические гидроцилиндры имеют несколько ступеней, что позволяет достичь более длинных ходов при использовании меньшего пространства.
Цилиндры с резьбовой крышкой имеют резьбовой сальник, а резьба защищена уплотнительным кольцом.
В гидроцилиндрах с поперечными тяговыми штангами используются один или несколько стальных стержней, которые устанавливаются по внешнему диаметру корпуса цилиндра для обеспечения дополнительной устойчивости. Тяги цилиндров обычно несут большую часть приложенной нагрузки.
Сварные гидроцилиндры изготовлены из прочного, гладкого сварного корпуса, обеспечивающего повышенную устойчивость. Большинство корпусов гидроцилиндров состоит из нескольких частей, но не сварных цилиндров.

Как работает гидравлическая энергия?

Суть гидравлики заключается в том, что жидкости несжимаемы (в отличие от газов). Благодаря этому факту и принципу Паскаля сила, приложенная в одной точке замкнутой жидкости, может эффективно передаваться в другую точку этой жидкости и использоваться для приведения в действие различных механизмов.

Как работают гидроцилиндры?

«Закон Паскаля» применим к замкнутым жидкостям. Таким образом, чтобы жидкость действовала гидравлически, она должна работать с замкнутой системой определенного типа.

Закрытая механическая система, в которой гидравлически используется жидкость, известна как гидравлический силовой агрегат или гидравлический силовой агрегат. Эти блоки состоят из резервуара (для хранения неиспользованной гидравлической жидкости), насоса (для подачи жидкости в остальную часть гидравлической системы), различных типов трубок (для транспортировки гидравлической жидкости) и приводов (устройств). которые фактически преобразуют энергию, производимую потоком гидравлической жидкости, в механическую энергию.)

Гидравлические цилиндры образуют основной тип гидравлического привода. Другой основной тип привода — гидравлический двигатель. Основное различие между гидроцилиндрами и гидравлическими двигателями заключается в том, что гидроцилиндры в основном производят линейное механическое движение, тогда как гидравлические двигатели в основном производят вращательное механическое движение.

Хотя гидравлический силовой агрегат в целом спроектирован так, чтобы использовать энергию передачи жидкости, цилиндры представляют собой часть агрегата, в которой действительно происходит преобразование энергии. Внутри цилиндра (или цилиндров, которых иногда бывает несколько) есть зубчатая передача и два клапана рядом с поршнем.

На одном конце находится впускной обратный клапан, а выпускной обратный клапан расположен на противоположном конце. (Как и в случае с цилиндром, в некоторых системах есть только один поршень или шестерня, а в других — несколько.)

В гидравлической системе для хранения и транспортировки жидкости необходимы трубки и сосуд под давлением (или гидравлический насос). Когда гидравлическая жидкость под давлением вводится в сосуд, он давит на поршень и входит в зацепление с прикрепленным к нему штоком.

Когда насос работает, поршень втянут. Это создает вакуум, который всасывает гидравлическую жидкость из резервуара через шланг и впускной клапан и, наконец, в цилиндр. Когда поршень возвращается в исходное положение и обратный клапан закрывается, жидкость находится под давлением.

Это перекачивающее действие повторяется с переменной скоростью до тех пор, пока в цилиндре не будет создано достаточное давление, чтобы заставить жидкость пройти через выпускной клапан. Это создает энергию, необходимую для работы навесного оборудования и перемещения предполагаемого груза.

Направление определяется тем, с какой стороны поршень встречается с жидкостью под давлением. Жидкость над поршнем втягивает шток, а жидкость под ним заставляет его расширяться. Введение различных количеств гидравлической жидкости под давлением с обоих концов управляет движением поршня, штока и прикрепленной нагрузки.

Применение гидроцилиндров

Гидравлические системы и их использование широко используются в самых разных областях, включая строительные, сельскохозяйственные, промышленные, транспортные (например, автомобильную, аэрокосмическую), различные морские рабочие среды и т. д.

Лифты, погрузочно-разгрузочное оборудование, снегоочистители, тормоза, мощность рулевое управление, экскаваторы, бульдозеры, экскаваторы, краны , лифты, вилочные погрузчики, домкраты, самосвалы, космические корабли, корабли, самолеты и даже современные роботизированные манипуляторы используют силу гидравлики.

Гидравлические цилиндры чрезвычайно разнообразны, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности.

Сельское хозяйство, строительство, нефть и газ, производство, военная промышленность, машиностроение , автомобилестроение, авиация, робототехника, аэрокосмическая промышленность и промышленность по удалению отходов — все они используют эти устройства, которые значительно повышают эффективность и механические возможности, поскольку выходное усилие намного выше, чем исходное приложенное усилие.

По мере того как отрасли продолжают расти, растут и требуемые возможности гидроцилиндров, промышленного оборудования и машин, частью которых они являются.

Уход за гидроцилиндрами

Несмотря на то, что гидравлические системы проще по сравнению с электрическими или механическими системами, они по-прежнему являются сложными системами, с которыми следует обращаться только осторожно. Для гидроцилиндров особенно важно, чтобы они применялись по назначению, например, для операций линейного толкания или тяги.

Вообще говоря, неразумно широко использовать гидроцилиндры в ситуациях, связанных с изгибающими движениями и боковым давлением. Даже при оснащении соответствующими аксессуарами, которые обеспечивают не только линейное движение (например, вилка), передовой опыт включает использование гидравлического цилиндра для нелинейного движения только в отдельных случаях.

Ранее подчеркивалось, что гидроцилиндры должны быть изготовлены из прочных материалов из-за больших нагрузок, которым они подвергаются. Однако даже такие цилиндры, как гидроцилиндры из нержавеющей стали, со временем могут подвергнуться коррозии или выйти из строя.

Особенности производства гидравлических цилиндров

Хотя гидравлическая передача энергии чрезвычайно полезна в широком спектре профессионального использования, обычно никогда не стоит полагаться на одну форму передачи энергии.

Каждый тип передачи энергии (электрический, механический и гидравлический) лучше всего работает, когда он интегрирован в общую стратегию передачи энергии.

Что касается гидроцилиндров, важно отметить, что все компоненты цилиндров должны быть изготовлены из прочных материалов, которые могут выдерживать трение и тепло, создаваемые при использовании гидроцилиндра.

Процессы штамповки или экструзии используются для производства уплотнений из нитрильного каучука, витона, полипропилена, латуни или нержавеющей стали в зависимости от области применения.
Поршни изготавливаются из латуни, стали, нержавеющей стали, алюминия, чугуна или бронзы.
Поршневые штоки и цилиндры изготавливаются из одних и тех же материалов, но производятся с помощью разных производственных процессов. Холодная прокатка используется для изготовления стержней, которые часто имеют твердое хромирование для защиты от коррозии и износа.
Внутренняя поверхность ствола должна иметь микро гладкую поверхность, позволяющую поршню чисто перемещаться по корпусу с минимальными потерями энергии на трение.

Вышеупомянутые компоненты также должны быть совместимы с гидравлической жидкостью, которая обычно представляет собой композиционный материал на основе минералов, масел, эфира или воды. Однако выбор подходящего гидроцилиндра для конкретного применения требует не только технологии производства, материала корпуса и жидкости.

Дополнительные соображения включают, среди прочего, максимальное рабочее давление, ход, размер отверстия и диаметр штока. Поскольку рабочая сила, создаваемая гидравликой под давлением, может значительно различаться, важно понимать системные требования, прежде чем выбирать конкретную модель.

Как снизить затраты на ремонт и замену гидроцилиндров

Гидравлические цилиндры, как и обычные воздушные цилиндры, являются источником энергии для большого количества насосов и двигателей. Если ваше промышленное оборудование работает на гидравлическом оборудовании, то вы можете понять, насколько проблематичными могут стать затраты на их ремонт и обслуживание.

Ремонт и замена — это два аспекта, которые, несомненно, вызывают стресс у производственного предприятия. Эта стоимость прибавляется к конечной стоимости производства и определяет окончательную рыночную цену продукта. Следовательно, если вы хотите снизить свои затраты или расходы и установить MRP в соответствии с ожиданиями потребителей, в идеале вам необходимо ограничить затраты на ремонт и замену.

Согласно отраслевым исследованиям, почти каждая десятая промышленная машина не работает должным образом — в частности, из-за конструктивных факторов. Чтобы получить максимальную отдачу от своих машин, вам необходимо убедиться, что выбранная вами машина соответствует вашим производственным требованиям и требованиям к мощности.

Кроме того, источник энергии, например, гидроцилиндр, также следует выбирать в соответствии с техническими характеристиками устройства.

Чтобы держать под контролем затраты на ремонт и замену машин, необходимо выполнять работы по техническому обслуживанию в соответствии с графиком и по мере необходимости.

Своевременное и точное обслуживание — единственный способ повысить эффективность и долговечность вашего промышленного оборудования. Однако никогда не следует упускать из виду осторожное обращение. Эта статья в следующих подразделах предлагает несколько советов по минимизации затрат на обслуживание машины во время технического обслуживания.