Гідроциліндри

Гідроцилі́ндр (Пневмоциліндр), (рос.гидроцилиндр (пневмоцилиндр); англ. hydraulic cylinder; нім. Zylinder m) - об'ємний гідродвигун (пневмодвигун) зі зворотно-поступальним рухом вихідної ланки, який призначений для трансформації енергії потоку рідини в рух виконавчого механізму.

Гідроциліндр

Перший телескопічний гідроциліндр винайшов і запатентував ще в 19 столітті Джозеф Брама, а в даний час працюють на цьому принципі автомобільні домкрати, які знає практично кожен водій. Основним видом гідроциліндра є гідроциліндр (пневмоциліндр) поршневого типу. Часто до групи гідроциліндрів відносять, також, плунжерні, мембранні і сильфоннігідро- (пневмо-) двигуни.

Види гідроциліндрів

Гідроциліндри односторонньої дії

Гідроциліндр односторонньої дії

Висунення штока здійснюється за рахунок створення тиску в поршневій порожнині при подачі робочої рідини, а повернення в початкове положення - пружиною або гравітаційною силою. Зусилля, що створюється гідроциліндрами з пружиною, за інших рівних умов менше від зусилля, створюваного гідроциліндрами двосторонньої дії, за рахунок того, що при прямому ході штока необхідно долати зусилля стиснутої пружини. Пружина виконує тут роль поворотного елементу. У тих випадках, коли повернення здійснюється за рахунок дії приводимого механізму, іншого гідроциліндра, або сили тяжіння піднятого вантажу - гідроциліндр може не мати зворотної пружини через відсутність необхідності.

Гідроциліндри двосторонньої дії

Гідроциліндр двосторонньої дії

Найчастіше використовують поршневі гідроциліндри з двостороннім типом дії, у яких односторонній шток. Переміщення штока може бути направлено в дві сторони, але це залежить від того, де зараз нагнітається робоча рідина. Найчастіше в цей момент, друга порожнина з'єднана із зливною лінією. Основне їх застосування - це поворот робочого устаткування, між іншим рухомим елементом у даному випадку виступає сам корпус гідроциліндра. Як при прямому, так і при зворотному ході поршня, зусилля на штоку гідроциліндра створюється за рахунок створення тиску, відповідно, у поршневій або штоковій порожнині. Слід мати на увазі, що при прямому ході поршня зусилля на штоку дещо більше, а швидкість руху штока менша, ніж при зворотному ході - за рахунок різниці в площі, до якої прикладений тиск робочої рідини (ефективна площа). Такі гідроциліндри здійснюють, наприклад, підйом-опускання робочих органів бульдозера.

Телескопічні гідроциліндри

Телескопічний гідроциліндр

Називаються так завдяки конструктивній схожості з телескопом або підзорної трубою. Такі гідроциліндри застосовуються у тому випадку, якщо при невеликих розмірах самого гідроциліндра необхідно забезпечити великий хід штока. Конструктивно являють собою кілька циліндрів, вставлених один в одного таким чином, що корпус одного циліндра є штоком іншого. Вони здійснюють, наприклад, підйом-опускання кузовів в багатьох самоскидах.

Мембранні гідроциліндри

Мембранний пневмоциліндр: 1-Диск мембрани; 2-Робоча камера; 3-Корпус; 4-Шток; 5-Пружина Мембранні пневмоциліндри також належать до пневмодвигунів дискретної дії з лінійним зворотно-поступальним рухом вихідної ланки - штока. У порівнянні з поршневими пневмоциліндрами вони простіші у виготовленні через відсутність точних контактних поверхонь, мають високу герметичність робочої камери, не потребують змащення і якісного очищення стиснутого повітря. Проте їм притаманні недоліки: обмеженість довжини ходу, змінне вихідне зусилля, що залежить від прогину мембрани. Найпоширеніші мембранні пневмоциліндри односторонньої дії із зворотною пружиною. Використовуються в обладнанні, де вимагаються значні зусилля при відносно малих переміщеннях (затискування, фіксація, перемикання, гальмування тощо). У мембранному пневмоциліндрі односторонньої дії плоска мембрана 1 защемлена по контуру між корпусом і кришкою 3. Внутрішній діаметр защемлення D називають діаметром заправлення мембрани. Оскільки не все зусилля від тиску повітря у робочій камері передається штоку, так як частина мембрани контактує з корпусом, то його розраховують за ефективною площею Fe, яка є меншою від геометричної. При малих прогинах мембрани

де d - діаметр опорного диска мембрани на штоці.

Диференціальні гідроциліндри

Умовне графічне позначення диференціального гідроциліндра по ISO 1219

"Звичайне" підключення поршневих гідроциліндрів двосторонньої дії передбачає почергове підключення порожнин гідроциліндра до нагнітальної та зливної магістралей розподільником 4/2 або 4/3, що забезпечує рух поршня за рахунок різниці тисків. Співвідношення швидкостей руху, а також зусиль при прямому і зворотному ході, різні, і пропорційні співвідношенням площ поршня. Між швидкістю і зусиллям встановлюється залежність: більша швидкість - менше зусилля, і навпаки. "Кільцева", або "диференціальна" схема підключення. При робочому ході (висуванні штока) рідина від насоса подається в поршневу порожнину, що витісняється-таки рідину з штоковой порожнини, за рахунок кільцевого підключення (розподільник 3/2), спрямовується не у гідробак, а подається також в поршневу порожнину. В результаті висунення штока відбувається набагато швидше, ніж у звичайній схемі підключення (розподільник 4/2 або 4/3). Зворотний хід (втягування штока) відбувається при подачі рідини тільки в штоковую порожнину, поршнева з'єднана з гідробаком. При використанні гідроциліндра із співвідношенням площ поршня 2:1 (в деяких джерелах саме такі гідроциліндри називаються диференціальними) така схема дозволяє отримати рівні швидкості і рівні зусилля прямого і зворотного ходів, що для гідроциліндрів з однобічним штоком без регулювання або додаткових елементів отримати неможливо.

Область застосування

Якщо розрізняти їх по областях застосування, то фактично їх можна розділити на три основні групи: - Приводять в дію будь-які важільні механізми робочого обладнання (екскаватори, навантажувачі, лісонавантажувача) - Переміщення робочих органів, які в процесі руху здійснюють корисну роботу (автогрейдери, бульдозери) - Установки всієї машини чи якихось окремих органів цієї машини, в стійке положення або визначено задане положення

Гідроциліндри широко застосовують у всіх галузях техніки, де використовують об'ємний гідропривід. Наприклад, в будівельно-дорожніх, землерийних, підйомно-транспортних машинах, в авіації і космонавтиці, а також в технологічному обладнанні - металорізальних верстатах, ковальсько-пресових машинах. Управління рухом поршня і штока гідроциліндра здійснюється з допомогою гідророзподільника, або за допомогою засобів регулювання гідроприводу.

Враховуючи той факт, що в даний час пред'являються все більш жорсткі якісні вимоги до разлічномугідравліческому обладнанню, варто відзначити ті особливості, які притаманні якісним гидроцилиндрам. В першу чергу, це висока герметичність деталей і ККД, прагнучий до 100%. Важливим якістю вважається плавність ходу штока гідроциліндра, а також невисокий рівень шуму. І звичайно, дійсно якісний гідроциліндр має тривалий термін експлуатації і характеризується високою експлуатаційною надійністю.

Вимоги до гідроциліндрів

Ущільнення гідроциліндрів зобов'язані бути дуже герметичними і зручними у випадках монтажу, а також вони повинні практично не давати тертя, бути маленького розміру і бути повністю сумісні з робочою рідиною. Як у будь-якого механізму, у них є і нерухомі частини, як правило, це невеликі кільця з гуми у яких круглий перетин. Наприклад, в рухомому з'єднанні між поршнем і штоком використовують гумові та гумово-тканинні манжети, їх встановлюють разом з кільцями, зробленими з фторопласту. Фторопластові кільця не дають видавлюватися манжетам з посадочних канавок, коли на них впливає тиску робочої рідини. Для звичайних умов роботи поршневе ущільнення облаштовано фігурним гумовотканинним кільцем, у якого з боків встановлюються фасонні кільця, що заважають процесу видавлювання, а також до них примикають опорно-направляючі кільця, які виготовляються з полімеру (зазвичай береться скло-наповнений полімер). Щоб ущільнити шток використовується спеціальна система з компенсаційного кільця, і спеціального гумовотканинного кільця, яке поєднане з кільцем, протистояли видавлювання і грязес'емніка, який виготовляється з гуми. Грязезнімач також може бути виготовлений з поліуретану з металевим армуванням. Ці ущільнювальні системи, дуже сильно підвищують якість агрегату, в той час вони відповідають всім вимогам експлуатації. Деякі деталі механізму, в такому ущільненні можуть послужити більше двадцяти років.