Гідроциліндр: принцип роботи, пристрій і застосування

Даний прилад в загальному сенсі представляє з себе об`ємний двигун з зворотно-поворотними або зворотно-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 ковальсько-пресові машини і металорізальні верстати.

Опис пристрою

Якщо розглянути найпростіший випадок, то можна сказати, що гідроциліндр - це гільза в формі циліндричної трубки з внутрішньою поверхнею, піддалася ретельній обробці. Усередині 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 мають на увазі 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 штовхає або тягне зусилля гідроциліндра. Чималу роль відіграє також і значення діаметра штока. Вибирається цей параметр в залежності від необхідної вантажопідйомності і рівня динамічного навантаження. При невірно підібраному значенні можливо згинання штока в процесі експлуатації. Хід поршня, в свою чергу, впливає на напрямок руху робочого органу і загальні розміри пристрою в розкладеному стані. У зібраному вигляді габарити визначаються відстанями по центрам. Спосіб кріплення гідроциліндра залежить від його конструктивного виконання.

Загальний принцип роботи

На поліровану поверхню стержня передається зусилля від поршня через шток. Правильний напрямок визначається за допомогою грундбукса. Процеси підведення і відведення робочої рідини в циліндрі відбуваються через дві укріплених в гільзі кришки. Також у штока присутній ущільнення з декількох манжет. Перша з них служить для запобігання витоку робочої рідини з гідроциліндра, а друга збирає потрапляє всередину бруд. Рухливий механізм і шток на різьбі з`єднуються спеціальною деталлю або вушком, яка забезпечує рухоме закріплення корпусу агрегату.

Існує два основних принципи роботи гідроциліндра - з керуванням за допомогою гідророзподільника або завдяки певним засобам для регулювання гідравлічного приводу. При цьому всі діючі механізми виготовляються з підвищеними показниками міцності і 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 в початкове 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 має на увазі необхідність подолання сили пружності пружини в розглянутому механізмі.

Яскравим прикладом гідроциліндра односторонньої дії може служити звичайний домкрат. В даному випадку пружина застосовується в якості основного поворотного елемента. При цьому в ряді випадків зовсім немає потреби у використанні цієї деталі. Наприклад, повернення може відбуватися за рахунок сили тяжіння піднятого вантажу, іншого агрегату або ж за допомогою приводного механізму.

Гідроциліндри двосторонньої дії

Тут робоча рідина також створює тиск на шток. В якості порожнини 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 грунтується на різниці в площах, до яких відбувається безпосереднє застосування сили тиску робочої рідини. Подібні пристрої повсюдно зустрічаються, наприклад, при операціях підйому і опускання відвалів у більшості бульдозерів. Головну роль при цьому грає 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 при відсутності тиску в лінії управління робоча рідина перетікає з одного каналу в інший, тим самим зрушуючи кульку. Однак зворотного ходу не відбувається, тому як 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 гідрозамку поєднуються відразу два зворотних клапана. 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

Поміж основних типів відзначають Плунжерні, поршневі і телескопічні пристрої. Принцип роботи плунжерного гідроциліндра має на увазі подачу робочої рідини в порожнину, де плунжер починає своє зміщення через дії підвищеного тиску. Повернутися в початковий стан агрегат здатний завдяки впливу зовнішнього зусилля на торець штока.

Поршневі гідроциліндри найбільш поширені. Основною відмінністю таких пристроїв від плунжерних є можливість до створення штовхає або тягне 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 припускають наявність великого ходу поршня при відносно компактних габаритних розмірах самого пристрою.