Как работает гидроцилиндр
Гидроцилиндры по своей сути являются объемными гидродвигателями, предназначенными для преобразования энергии жидкости в механическую энергию, обеспечивающую поступательное движение. Выходным (подвижным звеном) может выступать как шток, так и корпус (гильза) цилиндра.
В зависимости от рабочего цикла, скоростей и усилий, которые должны развивать рабочие органы дорожно-строительной, коммунальной, лесозаготовительной техники, применяют гидроцилиндры разных типов с различными способами их включения в гидравлическую схему объемного привода.
Виды (классификация) гидроцилиндров
Гидроцилиндры по конструктивному признаку можно разделить на два типа: одностороннего и двухстороннего исполнения.
В первом случае движение выходного вала под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, а во втором — движение штока под действием рабочей жидкости осуществляется в двух противоположных направлениях.
Цилиндры двухстороннего действия изготавливаются с односторонним, двусторонним и телескопическим штоком, также могут быть снабжены демпфирующим устройством, обеспечивающим уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода.
Для привода рабочих органов экскаваторов, кранов, погрузчиков и других мобильных машин наиболее широко применяют цилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Усилие на штоке и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость.
Основными параметрами гидравлических цилиндров являются номинальное давление, диаметр поршня и ход штока. Два последних определяют усилие, развиваемое гидроцилиндром при заданном давлении.
Землеройно-планировочные, мелиоративные, коммунальные, торфодобывающие, противопожарные, грузоподъемные и подъемно-транспортные машины отечественного производства обычно работают при номинальных давлениях 10, 16, 25, 32 МПа, а пиковые значения этого ряда составляют 20, 32, 40, 50 МПа со скоростями штока, не превышающими 0,5 метров в секунду.
Одним из основных параметров при выборе гидроцилиндра является уровень номинального давления. Однако при оценке технического ресурса решающими являются режимы работы цилиндров при максимальном и пиковом давлениях.
Дифференциальное подключение гидроцилиндра
При работе технологического оборудования, например станков, часто необходимо, чтобы гидропривод работал в режиме: быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод. Реализовать эту схему без применения дополнительных насосов, гидроаккумуляторов можно, используя дифференциальное подключения гидроцилиндра.
Подключить по дифференциальной схеме можно гидроцилиндр двухстороннего действия, из-за разницы эффективных площадей его также называют дифференциальным, обычно рекомендуется использовать цилиндр с соотношением эффективных площадей 2:1, однако от этого соотношения, при необходимости, можно отклониться.
Для подключения гидроцилиндра по дифференциальной схеме и получения нужного цикла работы потребуется специальный трехпозиционный распределитель.
В крайних положениях, распределитель будет соединять напорную линию с одной из полостей гидроцилиндра, а другую — с линией слива, а вот в нейтральном положении распределитель соединить обе полости цилиндра с напорной линией, это и позволит реализовать дифференциальную схему.
На рисунке показана схема гидропривода с возможностью подключения гидроцилиндра по дифференциальной схеме.
Насос Н1 подает жидкость из бака, давление в системе ограничено настройкой предохранительного клапана КП1, для регулировки расхода применяется двухлинейный регулятор РР1. Жидкость от насоса, через регулятор поступает на вход распределителя Р1, к которому подключен гидроцилиндр ГЦ1 двухстороннего действия с соотношением эффективных площадей 2:1.
По условиям применения гидравлические цилиндры делятся на три основные группы:
- для привода в действие рычажных механизмов рабочего оборудования, совершения повторяющейся циклически полезной работы (одноковшовые экскаваторы, фронтальные погрузчики, лесопогрузчики);
- для перемещения рабочих органов, совершения полезной работы в процессе движения (скреперы, автогрейдеры, бульдозеры);
- для установки рабочих органов в определенное положение или установки выносных опор, обеспечивающих устойчивое положение машины.
Гидроцилиндры могут изготавливаться под умеренный (У1), холодный (ХЛ1) , сухой (ТС1) и влажный (ТВ1) тропический климат.
Ниже будет приведена структура условного обозначения поршневых гидроцилиндров унифицированной конструкции по ОСТ 22-1417-79:
По способу крепления штока и гильзы гидроцилиндры можно разделить на следующие группы:
- 1. На проушинах с шарнирными подшипниками
- 2. На проушине с шарнирным подшипником и цапфой на корпусе
- 3. На проушине с шарнирным подшипником и с подготовкой задней крышки цилиндра под сварку с ответным элементом конструкции
- 4. С подготовкой наружного конца штока под сварку ответной деталью и на проушине с шарнирным подшипником
- 5. С подготовкой наружного конца штока под сварку с требуемой деталью и с креплением
- 6. С подготовкой под сварку наружного конца штока и задней крышки гидроцилиндра с требуемыми деталями
В зависимости от завода-изготовителя компоновка элементов данной схемы может меняться.
Приведем примеры обозначений гидроцилиндров:
ЦГ-125×80×1000.11 производства ОАО «ЕЛЕЦГИДРОАГРЕГАТ» где 125 диметр поршня , 80 диаметр штока, 1000 рабочий ход, 11-конструктивное исполнение: проушины с шарнирным подшипником на корпусе и штоке
Г-150.125.56.400Г производства ЗАО «СДМ» г.Орёл где 125 диаметр поршня, 56 диаметр штока, 400 рабочий ход
Причем завод, производящий машину, зачастую использует свои обособленные маркировки изделий, например: г/ц Г-150.125.400Г имеет также обозначение ТО-30.44.10.000, которое применяет непосредственно завод, выпускающий погрузчик ТО-30.
Все особенности маркировок и условных обозначений должны отражаться в соответствующей сопроводительной документации того или иного завода-производителя гидроцилиндров.
Дифференциальный цилиндр
Дифференциальные цилиндры при одинаковых тяговых силах требуют применения больших диаметров поршня. Однако увеличение количества рабочих кромок следящих золотников резко усложняет и удорожает их изготовление с требуемой высокой точностью ( порядка микронов), а увеличение потерь в схемах с одной рабочей кромкой увеличивает виброустойчивость. [1]
Дифференциальные цилиндры с тонким штоком1 широко применяют в протяжных станках, в результате чего время холостого хода составляет всего 10 — 15 % времени рабочего хода. [2]
В дифференциальных цилиндрах перемещение в одном из направлений может осуществляться при одинаковых давлениях в обеих полостях цилиндра за счет разности площадей последних. [3]
При дифференциальном цилиндре и тонком штоке ( рис. 11.112, б) при рабочем ходе масло подается в полость 2, а при быстром: ходе с нагнетательной полостью насоса связываются обе полости цилиндра. Так как активная площадь поршня в полости / больше, чем активная площадь поршня в полости 2, то при одинаковом давлении, которое устанавливается в обеих полостях, сила, действующая на поверхность поршня в полости /, будет больше силы, действующей на поверхность поршня в полости 2, и поршень будет перемещаться вправо. [5]
При дифференциальном цилиндре система в большинстве случаев более устойчива при малом диаметре поршня в направлении движения, когда дроссель включен в малую полость цилиндра. [6]
Приводы с дифференциальным цилиндром имеют разные площади полостей, в то время как приводы с недифференциальным цилиндром могут иметь равные или любые соотношения площадей полостей и быть с гидравлическими двигателями вращательного движения. [7]
Системы с дифференциальным цилиндром применяются двух типов: с двухкромочным и однокромочным золотниками. [8]
Системы с дифференциальными цилиндрами более просты и дешевы в изготовлении, но не обеспечивают высокую точность копирования, менее жестки и потребляют больше энергии. Поэтому эти системы наиболее целесообразно применять во всех случаях, где к точности копирования и жесткости не предъявляются высокие требования, а также там, где нет знакопеременных нагрузок. [10]
Теперь можно обозначить приблизительный алгоритм подбора гидроцилиндра:
- 1. По условиям компоновки находят присоединительные и габаритные размеры
- 2. Из условий внешней нагрузки определяют расчетное значение усилия приведенного к штоку гидроцилиндра
- 3. Выбирают диаметр гидроцилиндра при усилии, необходимом для преодоления внешней нагрузки
- 4. Определяют исполнение гидроцилиндра и способ его крепления
- 5. Определяют ход штока гидроцилиндра
- 6. Для обеспечения требуемого усилия выбирают номинальное давление
- 7. Выбирают цилиндр с нужным диаметром поршня и штока с учетом значения скорости
- 8. Исходя из заданной скорости перемещения штока определяют расход рабочей жидкости
Ищете гидроцилиндр? Наши специалисты всегда помогут с выбором.
Подобрать гидроцилиндр
Реализация режима работы: быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод
Мы рассмотрели работу гидроцилиндра при его подключении по дифференциальной схеме, разберемся как, будет работать гидропривод в режиме быстрый подвод, рабочий ход, быстрый отвод.
Быстрый подвод
Золотник распределителя находится в нейтральной позиции, гидроцилиндр подключается по дифференциальной схеме, его шток выдвигается с повышенной скоростью и сниженным усилием.
Рабочий ход
Распределитель переключается в правую позицию, жидкость от насоса поступает в поршневую полость, а из штоковой полости — направляется на слив, шток гидроцилиндра гидроцилиндр движется с высоким усилием и малой скоростью. Выполняется технологическая операция.
Быстрый отвод
Распределитель переключается в левое положение.
Жидкость от насоса поступает в штоковую полость, а поршневая полость соединяется со сливом, шток гидроцилиндра начинает втягиваться. Так как объем штоковой полости меньше, чем поршневой, то при той же подаче насоса, шток гидроцилиндра будет двигаться быстрее.
Источник
Схема (конструкция) гидроцилиндра
Конструктивно гидроцилиндр состоит из следующих основных деталей: гильза, поршень, шток, втулка направляющая, крышка, проушина и опорно-направляющие элементы (манжеты, кольца, грязесъемники и др.).
Стоит написать несколько слов об эксплуатации гидроцилиндров.
При монтаже и эксплуатации должны соблюдаться правила безопасной работы, определяемые ГОСТом, а также инструкцией по эксплуатации машины.
Перед установкой гидроцилиндра на машину необходимо его расконсервировать. При установке гидроцилиндров на шарнирных подшипниках отклонение его геометрической оси не должно превышать 2 градуса в одном направлении. При смазывании подшипников через опорные пальцы смазочные канавки должны совпадать с отверстиями для смазывания во внутреннем кольце подшипника.
После установки гидроцилиндра шарнирные подшипники нужно смазать универсальной среднеплавкой смазкой до ее появления в зазорах подшипников.
В течение первых 8 часов работы давление в гидроцилиндрах не должно превышать 50% от номинального.
При нагревании штока нового цилиндра или после регулирования осевого сжатия пакета многорядных уплотнений необходимо ослабить затяжку уплотнений, установив под переднюю крышку дополнительную прокладку.
При работе гидроцилиндров штоки должны двигаться плавно, без толчков и заеданий; не должно быть внешних утечек рабочей жидкости по штоку и в местах соединения подводящих трубопроводов.
Остались вопросы? Наши менеджеры всегда готовы помочь.
Получить консультацию
Подписывайся на нас!
