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.

Німецька суперкавітаційна торпеда

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.

Гідроциліндри односторонньої дії

Пневмоциліндр 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

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 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 площеюFe, яка є меншою від геометричної. При малих прогинах мембрани

де d - діаметр опорного диска мембрани на штоці.

Диференціальні гідроциліндри "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.