Гидроцилиндр устройство и принцип действия

Устройство и принцип работы гидроцилиндра — Спецтехника

Гидравлический цилиндр – это объёмный двигатель возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения. Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники.

Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах и т.п.

В простейшем случае основой конструкции гидроцилиндра является гильза, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью.

Внутри гильзы перемещается поршень, имеющий резиновые манжетные уплотнения, которые предотвращают перетекание рабочей жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем.

При подаче под давлением рабочей жидкости (специальные минеральные масла) в полость цилиндра поршень начинает перемещаться под действием давления жидкости.

Усилие от поршня передает шток – стержень, имеющий полированную поверхность. Для его направления служит грундбукса. С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости.

На резьбу штока крепится проушина или деталь, соединяющая шток с подвижным механизмом.

Проушина служит для подвижного закрепления корпуса гидроцилиндра.

Управление работой гидроцилиндра осуществляется с помощью гидрораспределителя или с помощью средств регулирования гидропривода.

Гидроцилиндры работают при высоких давлениях (до 32 Мпа), что налагает целый ряд требований к прочности и надежности всей конструкции системы (механизм, цилиндр, управление).

Для того, чтобы вам было легче найти и купить гидроцилиндр, который будет устраивать вас по всем параметрам, рассмотрим их основные виды подробнее.

Гидроцилиндры одностороннего действия

Выдвижение штока осуществляется за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой полости, а возврат в исходное положение — от усилия пружины.

Усилие, создаваемое гидроцилиндрами данного типа, при прочих равных условиях меньше усилия, создаваемого гидроцилиндрами двустороннего действия, за счёт того, что при прямом ходе штока необходимо преодолевать силу упругости пружины.

Пружина выполняет здесь роль возвратного элемента.

В тех случаях, когда возврат производится за счет действия приводимого механизма, другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза, гидроцилиндр может не иметь возвратной пружины ввиду отсутствия необходимости. Такой принцип действия применяется в домкратах.

Гидроцилиндры двустороннего действия

Как при прямом, так и при обратном ходе поршня усилие на штоке гидроцилиндра создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости соответственно в поршневой и штоковой полости цилиндра. Следует иметь в виду, что при прямом ходе поршня усилие на штоке несколько больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе, за счёт разницы в площадях, к которым приложена сила давления рабочей жидкости (эффективной площади поперечного сечения). Такие гидроцилиндры осуществляют, например, подъём-опускание отвала многих бульдозеров.

Телескопические гидроцилиндры

Называются так благодаря конструктивному сходству с телескопом или подзорной трубой.

Такие гидроцилиндры применяются в том случае, если при небольших размерах самого гидроцилиндра в исходном, сложенном состоянии, необходимо обеспечить большой ход штока.

Конструктивно представляют собой несколько цилиндров, вставленных друг в друга таким образом, что корпус одного цилиндра является штоком другого.

Такие гидроцилиндры имеют исполнение как для одностороннего, так и для двустороннего действия. Они осуществляют, например, подъём-опускание кузовов во многих самосвалах.

Дифференциальные гидроцилиндры

«Обычное» подключение поршневых гидроцилиндров двустороннего действия предусматривает поочередное подключение полостей гидроцилиндра к нагнетательной и сливной магистралям через распределитель, что обеспечивает движение поршня за счет разности давлений. Соотношение скоростей движения, а также усилий при прямом и обратном ходе, различны и пропорциональны соотношению площадей поршня. Между скоростью и усилием устанавливается зависимость: выше скорость — меньше усилие, и наоборот.

При рабочем ходе (выдвижении штока) жидкость от насоса подается в поршневую полость, вытесняемая же жидкость из штоковой полости, за счет кольцевого подключения (распределитель 3/2), направляется не в гидробак, а подается также в поршневую полость. В результате выдвижение штока происходит намного быстрее, чем в обычной схеме подключения (распределитель 4/2 или 4/3). Обратный ход (втягивание штока) происходит при подаче жидкости только в штоковую полость, поршневая соединена с гидробаком.

При использовании гидроцилиндра с соотношением площадей поршня 2:1 (в некоторых источниках именно такие гидроцилиндры называются дифференциальными) такая схема позволяет получить равные скорости и равные усилия прямого и обратного ходов, что для гидроцилиндров с односторонним штоком без регулирования или дополнительных элементов получить невозможно.

Механизмы с гибкими разделителями

К механизмам с гибкими разделителями относятся мембраны, мембранные гидроцилиндры и сильфоны.

Мембраны применяют в основном при небольших перемещениях и небольших давлениях (до 1 МПа).

Мембранный исполнительный механизм представляет собой защемленное по периферии корпуса эластичное кольцо.

Обратный ход штока обеспечивает пружина. Сильфоны предназначены для работы при небольших давлениях (до 3 МПа).

Их изготавливают из металлов и неметаллических материалов (резины или пластиков).

Металлические сильфоны бывают одно- и многослойные (до пяти слоев).

Применение сильфонов оправдано в условиях высоких и низких температур, значение которых лимитируется материалом, из которого изготовлен сильфон.

Сильфоны могут быть цельные или сварные. Цельные изготавливают развальцовкой тонкостенной бесшовной трубы.

Затем — диаметр штока гидроцилиндра.

Нужно определить диаметр проушин или вилок для поршневого гидроцилиндра, диаметр шаров, цапф и бугелей для телескопического гидроцилиндра.

Определить расстояние по центрам проушин (осям) гидроцилиндра в сложенном состоянии в мм, расстояние по центрам проушин (осям) гидроцилиндра в разложенном состоянии (выдвинутом штоке или штоках в мм). По разности двух длин можно определить ход штока гидроцилиндра.

Знание этих параметров существенно облегчит вам задачу по поиску необходимого гидроцилиндра. Если нет стандартного гидроцилиндра с требуемыми параметрами, необходимо заказать изготовление цилиндра по вашим требованиям.

Источник: http://www.gidrolast.ru/gidrotsilindry-po-primeneniyu/printsip-raboty-gidravlicheskogo-tsilindra/

Гидроцилиндры с торможением

Подвижные узлы тяжеловесных механизмов, работающие на предельных скоростях, обладают огромной инерцией, энергию которой приходится гасить на последнем отрезке хода.

В противном случае высокая нагрузка может разбалтывать крепление узла и само основание, а при её критических значениях подвижная часть может просто вылететь из пазов.

Поломка серьёзная и опасная.

Гашение импульса в конце траектории осуществляется путем принудительного торможения, режим которого заложен в принципиальной схеме гидродвигателя системы. При этом важно сохранить плавность хода, равномерное снижение скорости и быстрое восстановление исходного состояния.

Каким образом осуществляется изменение скорости хода:

• Можно менять расход масла в поршневой полости. Для этого устанавливается механический регулятор, контролирующий его поток в рабочей магистрали.
• Движение поршневой пары можно замедлять посредством специального демпферного узла, включенного в конструкцию гидроцилиндра. В этом случае процессом управляет гидравлическое воздействие.

1. Конструктивные способы достижения тормозного эффекта

Смотри рис. 1:

Способ 1. В крышку (3) гидроцилиндра встраивается дроссель.

Способ 2. Плавно меняется зазор в кольце крепления конической головки штока к крышке гидроцилиндра.

Смотри рис. 2:

Способ 3. Используется плунжерное торможение или торможение дросселирующими отверстиями в крышке.

Смотри рис. 3:

Способ 4. Поочередно перекрываются радиальные дроссельные канавки в головке штока.

Способ 5. Постепенно перекрываются продольные дросселирующие канавки в головке штока.

Смотри рис.4:

Способ 6. Используется двойной поршень.

1. Дроссельное торможение (см. рис. 1)

Наиболее распространенный вариант конструкции, в которой демпфер встраивается в крышку (3) гидроцилиндра.

Плавным перекрытием основной сливной магистрали (каналы 6-8), с последующим отводом масла из рабочей поршневой полости через дроссель (7), достигается сброс скорости движения поршня.

Поршень (1), жестко соединенный со штоком (2), быстро возвращается в начальное положение при подаче в его полость под давлением рабочей жидкости через обратный клапан.

1.2. Плунжерное торможение (см. рис. 2)

Плунжер (5) с толкателем поджат пружиной (7) к упорной шайбе (8). Толкатель (6) ровно наполовину хода поршня (1) выступает за левую торцевую сторону крышки (4).

Источник: https://spectehnica-mo.com/ustroystvo-i-printsip-raboty-gidrotsilindra/

Гидравлический цилиндр: конструкция и виды, изготовители и вспомогательное оснащение

Действие огромной группы механического специального оборудования основывается на функции гидравлических цилиндров. В определенном роде выходит приводная система, которая при небольших затратах выполняет рабочий цикл.

Приспособления, в которых интегрируют такие узлы, применяются в промышленности, строительстве и еще в частных хозяйствах.

Широкое распространение получил гидравлический цилиндр для пресса, который оказывает давление на какой-либо материал.

Это может быть старый станок и матричные приборы в промышленности или производственные линии.

Суть всех гидравлических машин основывается на создании давления жидкостью на поршень, который находится в цилиндре.

Шток из металла цилиндра выполняет циклическую работу приспособления, показывая рабочий момент на последнего получателя энергии.

В варианте с прессом результатом рабочего момента является силовое давление, переходящее на уплотняющую платформу.

Огромного внимания стоит участок для выработки усилия. Как мы уже говорили, давление выполняется подачей жидкости на поршень.

В виде активного вещества может быть и простая вода, но в серьезных системах используется специальное масло.

При этом такой цилиндр может запускаться ручным усилием или электрическим двигателем, который сам нагнетает давление через жидкость.

Виды агрегатов

Популярные сейчас лишь два вида гидроцилиндров. Это двух- и односторонние приспособления, которые имеют серьезные эксплуатационные различия.

1. Самыми лучшими и функциональными являются двухсторонние механизмы, в которых жидкостью создается ход поршня в две стороны. Это необычный цилиндр, который работает со специальной магистралью для сливания и обновления воды или масла.
2. Получается, что одностороннюю гидравлику можно считать более упрощенным механизмом. В таком случае жидкость создает лишь усилие в одну часть, после чего поршень возвращается на место специальными инструментами — чаще всего, пружинами.

Общие характеристики

Технико-эксплуатационные характеристики именно к гидравлическим узлам можно поделить на две категории — создающие силовой потенциал и конструкционные.

1. Основная характеристика, которая выделяет цилиндр гидравлический в плане эффективности, — это силовая нагрузка. Давление меняется от 2 до 50 т. Самые маленькие значения нагрузки до 10 т могут обеспечивать односторонние приспособления, а свыше — двухсторонние.
2. В плане параметров конструкции нужно учесть ход штока и его диаметр. Ход в среднем идет от 150−400 мм, а диаметр где-то 40 мм. Эти параметры не так важны в отношении производительности, если сначала усилие подходит требованиям к нагрузке, однако их нужно учитывать для создания возможности будущей интеграции в рабочий комплекс.
3. К примеру, цилиндры силовые с огромным рабочим ходом могут не подойти для простой по размерам станции для переработки отходов. И, наоборот, при оснащении специальной подъемной машины не стоит брать компактный цилиндр, ведь с большей вероятностью эта модель не сможет сделать достаточное усилие.

Изготовители

Лучшие цилиндры для различных нужд изготавливают под марками Ombra, JTC, Trommelberg и др.

В семействах таких компаний можно отыскать и приспособления для оснащения маленьких автомастерских, и промышленные установки, выполняющие усилие в большое количество тонн.

Также на нашем рынке широко показаны модели предприятия «Сорокин» в различных модификациях.

При этом российское устройство может обойтись дешевле, но обеспечит тот же рабочий эффект.

Другое дело, что компания, скорее, будет ориентирована на маленький и средний сегмент — в основном гидроцилиндры с нагрузкой порядка десяти. Впрочем, ограничения по силе действий можно компенсировать конструкционной гибкостью.

Эти механизмы можно применить и в виде простого функционального агрегата, и как оснастку в составе более больших производительных машин.

Вспомогательное оснащение

Необходимое оснащение для гидроцилиндров — это приборы для оптимизации работы, светотехнические устройства, а также системы безопасности.

Выбор какого-либо устройства определяется условиями для работы механизма.

Зачастую покупают светодиодные фонари, благодаря которым устройство может быть использовано в любое время.

К тому же наличие качественной подсветки может понадобиться на случай, если вы запланировали срочный ремонт гидравлических цилиндров, который чаще всего предполагает регулировку с подключением насосов или изменения пружин. В более усложненных конструкциях в основном применяют и электронные панели управления.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/princip-raboty-gidravlicheskogo-cilindra-dvuhstoronnego-deystviya.html

Устройство гидросистемы тракторов — гидронасосы, распределители, гидроцилиндры, насосы нш

Раздельноагрегатная гидросистема (устройство, описание и принцип работы)

Гидросистема служит для трансформации и передачи энергии тракторного двигателя к различным исполнительным звеньям с целью:

• управления навесной машиной
• управление прицепной машиной через установленные на ней гидроцилиндры
• привода в движение рабочих органов навесных или прицепных машин через гидравлическую систему отбора мощности трактора
• выполнения автосцепки с навесными и прицепными машинами
• изменения и автоматической поддержки выбранной глубины почвообработки
• корректировки вертикальной реакции почвы на движитель тракторавыполнения вспомогательных операций по обслуживанию трактора (изменение базы, изменение колеи, подъем остова и т.п.)

В настоящее время широко применяется гидросистема раздельногоагрегатного типа.

Унифицированная раздельноагрегатная гидравлическая навесная система тракторов (рис. 10.3) включает:

• насос с приводом и механизмом включения
• масляный бак 
• фильтр
• стальные трубопроводы 
• распределитель золотникового типа с механизмом управления
• эластичные рукава
• запорные и быстросоединительные муфты
• основной гидроцилиндр

• а так же — проходные штуцера, замедлительный клапан и уплотнительные устройства 

Гидросистемы некоторых тракторов имеют гидроувеличитель сцепного веса с гидроаккумулятором, силовой регулятор или систему автоматического регулирования глубины обработки почвы (САРГ), гидросистему отбора мощности (ГСОМ).

 Гидросистема посторена так, что бы обеспечить максимально широкую работу исполнительного звена — гидроцилиндра двухстороннего действия (или нескольких гидроцилиндров с независимым управлением).

 Гидроцилиндр может иметь четыре основных состояния: движение поршня в одру сторону, движение поршня в другую сторону, фиксация поршня путём перекрытия маслу входа и выхода из гидроцилиндра, возможность свободного перемещения поршня в обе стороны от внешнего усилия за счет соединения обеих полостей гидроцилиндра межу собой и со сливной магистралью. Распределитель, в который от насоса поступает поток масла под давлением, обеспечивает один из четырёх вариантов работы гидроцилиндра. В этом случае распределитель имеет один золотник с осевым перемещением в одну из четырех позиций. Для предохранения гидросистемы от чрезмерного повышения давления распределитель оснащается предохранительным клапаном отрегулированным на давление не выше 20,5 МПа. Гидронасос является наиболее ответственным элементом гидросистемы. От него в большой мере зависит эффективность работы гидропривода. Наибольшее распространение получили шестеренные насосы типа НШ одно или двухсекционные. В тяжелых сельскохозяйственных и промышленных тракторах применяют так же аксиально-поршневые насосы как регулируемого, так и нерегулируемого типов. Насос забирает масло через всасывающую магистраль из бака, емкость которого должна составлять 0,5 — 0,8 минутной производительности насоса. Очистка масла выполняется сетчатым фильтром или фильтром со сменным фильтровальным элементом, обеспечивающим удаление посторонних частиц размером от 25 мкм для жидкости, подаваемой от шестеренных насосов и распределителей с механическим управлением, и от 10 мкм для поршневых насосов и электрогидравлических распределителей/

Рассмотрим конкретные типовые конструкции узлов гидросистемы.

Гидронасосы (насосы нш)

Каждая модель насоса имеет определенное буквенно-цифровое обозначение, характеризующее его технические данные.

Так обозначение НШ 32 У-3-Л расшифровывается так:

НШ — насос шестеренный

32 объём рабочей жидкостей в см3, вытесняемый из насоса за один оборот вала (теоретическая подача);

У — унифицированная конструкция;

3 — группа исполнения, характеризующая номинальное давление нагнетания насоса: 2 — 14 МПа; 3 — 16 МПа; 4 — 20 МПа;

Л — левое направление вращение привода насоса. Если насос правого направления вращения, то соответствующей буквы в обозначении нет.

Рассмотрим конструкцию шестеренного гидронасоса и его привода.  На тракторах МТЗ 100, МТЗ 102 применен насос НШ 32-3 правого вращения (рис. 10.

4) Нагнетание масла в насосе осуществляется при помощи ведущей 2 и ведомой 3 шестерни, расположенных между подшипниковой 1 и поджимной 5 обоймами и платиками 4. Подшипниковая обойма 1 служит единой опорой для цапф шестерен.

Поджимная обойма 5 под давлением масла в полости манжеты ( на рисунке не показана, расположена в зоне нагнетательного отверстия) поджимается к наружной поверхности зубьев шестерен, обеспечивая требуемый зазор между зубьями и уплотняющей поверхностью обоймы.Платики 4 под давлением масла в полости торцовых манжет 16 и 14 поджимаются к шестерням 2 и 3, уплотняя их по боковым поверхностям в зоне высокого давления. Вал ведущей шестерни 2 в корпусе уплотняется двумя манжетами 19. Центрирование ведущего вала шестерни 2 относительно установочного бурта корпуса обеспечивается втулкой 20. Разъём корпуса с крышкой уплотняется с помощью резинового кольца круглого сечения.  

                                                                                               Рис. 10.4 Масляный насос НШ-32-31 — подшипниковая обойма; 2 — ведущая шестерня; 3 — ведомая шестерня; 4 — платик; 5 — поджимная обойма; 6,10 — шарикоподшипники; 7 — вал; 8 — шестерня; 9 — корпус; 11 — вилка; 12 — валик управления; 13 — промежуточная шестерня; 14 — манжета; 15 — шайба; 16 — манжета; 17 — стакан подшипника; 18 — шпилька; 19 — манжета; 20 — втулка центрирующая    Насос закреплен четырьмя шпильками 18 на корпусе 9 гидроагрегатов через стакан 17, в котором он центрируется посадочным пояском корпуса. Шлицевой хвостовик ведущей шестерни 2 насос входит во внутренние шлицы вала 7, установленного на подшипниках 6 и 10.   При работающем двигателе вращение через шестерни привода независимого ВОМ и промежуточную шестерню 13 передается на шестерню 8 (при включенном положении), которая через шлицы передает вращение валу 7 и ведущей шестерне 2.

Шестерня 8 перемещается ручным механизмом управления через валик 12 с закрепленной на нем вилкой 11 и может фиксироваться ручкой управления в двух позициях: включенный привод, когда шестерня 8 находится из зацепления с шестерней 13. Включение или выключение от потребности в гидроприводе при работе МТА

 Распределители

  Распределители тракторной навески гидросистемы служат для распределения потока рабочей жидкости между потребителями, для автоматического переключения системы на режим холостого хода (перепуск рабочей жидкости в бак) в периоды, когда все потребители отключены, и для ограничения давления в гидросистеме при перегрузках.  На сельскохозяйственных тракторах наибольшее распространение получили моноблочные трехзолотниковый четырехпозиционные распределители с ручным управлением. На промышленных тракторах применяются моноблочные одно, двух или трехзолотниковый и обычно, трехпозиционные распределители с ручным и дистанционным управлением.

Источник: http://vostok-agro.info/dokumentatsia/104-ugt.html