Гидравлические цилиндры

В этой статье будет подробно рассказано о гидравлических цилиндрах. В статье более подробно будут рассмотрены такие темы, как:

  • Что такое гидроцилиндр?
  • Типы и конфигурации поршней гидроцилиндров
  • Конструкция гидроцилиндров
  • Соображения по выбору гидравлического цилиндра
  • И многое другое…

Глава 1: Что такое гидравлический цилиндр?

Как сообщает источник, гидравлический цилиндр представляет собой трубу, которая производит линейное срабатывание с использованием гидравлического давления. По сути, давление гидравлической жидкости заставляет поршень двигаться либо толкающим, либо тянущим движением.

При этом используются следующие законы физической науки:

  1. Гидравлические жидкости несжимаемы.
  2. В жидкости, покоящейся в закрытом сосуде, изменение давления в одной части без потерь передается каждой порции жидкости и стенкам сосуда. (Закон Паскаля)

Чтобы реализовать систему, которая использует преимущества приведенных выше фактов, можно настроить систему, показанную ниже.

Поскольку гидравлические жидкости несжимаемы, плунжеры A1 и A2 останутся в тех же положениях, если ни на один из них не будет воздействовать сила. Но если к одному из них приложить силу, мы заметим смещение на другом конце из-за равнодействующей силы, вычисляемой по закону Паскаля.

 

Но если давление одинаково передается через жидкость, то это означает, что это давление также одинаково с давлением с правой стороны:

Таким образом, сила на другом конце равна приложенной силе, умноженной на пропорции площадей. Затем смещение можно легко рассчитать в будущем, поскольку сила уже задана.

Гидравлические цилиндры являются движущей силой во многих коммерческих и промышленных производственных предприятиях. Некоторые из их применений описаны ниже:

  • Аэрокосмическая промышленность: шасси и закрылки.
  • Автомобилестроение: Землеройное оборудование
  • Сельское хозяйство: тракторы
  • Строительные работы: Экскаваторы, бульдозеры и навесное оборудование
  • Нефтяная и газовая промышленность
  • Генерация электроэнергии: управление потоком для водяных затворов
  • Ремонт и техническое обслуживание автомагистралей
  • Горное дело: Экскаваторы

Глава 2: Типы и конфигурации поршней гидравлических цилиндров

В этой главе будут обсуждаться типы и конфигурации поршней гидравлических цилиндров.

В зависимости от области применения и отрасли гидравлические цилиндры могут называться гидроприводами или гидравлическими поршнями. Эти термины можно понимать в следующих контекстах:

Гидравлические приводы

Пневматические приводы обычно используются в процессах управления, требующих точной и быстрой реакции. Это связано с тем, что пневматические приводы не требуют больших движущих сил.

В тех случаях, когда для управления клапаном, например, клапаном основной системы, требуется большое усилие, предпочтительным выбором являются гидравлические приводы. Гидравлические приводы бывают разных ориентаций, но наиболее распространенным является поршневой тип.

Эти гидроцилиндры могут иметь разные размеры с уникальным назначением в зависимости от размера, например:

Малые гидравлические цилиндры

Небольшие гидроцилиндры имеют стабильную конструкцию, просты в эксплуатации и могут использоваться в течение длительного периода времени. Они обычно используются в приложениях с быстрым движением, а также в оборудовании со сложными и небольшими компонентами.

Гидроцилиндры также могут быть изготовлены из различных материалов, например:

Гидравлические цилиндры из нержавеющей стали

Гидравлические цилиндры из нержавеющей стали обычно используются там, где приоритетом является коррозионная стойкость. Подавляющее большинство других гидравлических цилиндров изготавливаются из комбинаций легированных сталей, таких как 1045 и 1018. Однако они подвержены окислению и ржавчине при использовании во влажной или влажной среде. Цилиндры из углеродистой стали все еще могут быть подвержены вмятинам, истиранию поверхности или воздействию более агрессивных химикатов, даже если они могут быть окрашены эпоксидной смолой. Таким образом, такие условия могут стирать краску и подвергать углеродистую сталь коррозии. Следовательно, в таких случаях предпочтительны гидравлические цилиндры из нержавеющей стали, например, в морской среде как на суше, так и на море. Их можно использовать на морских кранах, шлюпбалках или лодочных подъемниках.

Типы гидроцилиндров

Гидравлические цилиндры бывают одинарного и двойного действия. Если только одна камера находится под давлением гидравлической жидкости, это одностороннее действие, в противном случае — двойное действие.

Гидравлический цилиндр одностороннего действия

В цилиндре одностороннего действия имеется одна камера, в которую подается гидравлическая жидкость под давлением. Какая сторона будет зависеть от предполагаемого использования цилиндра. Если он предназначен для толкающего движения, камера напротив штока цилиндра будет находиться под давлением. Другая камера обычно подпружинена для втягивания. Если камера со штоком цилиндра находится под давлением, это будет тянущее движение. Противоположная камера также будет подпружинена для обеспечения выступа.

Преимущества цилиндров одностороннего действия
  • Простота проектирования, изготовления и простота установки
  • Низкая стоимость первоначальной покупки
  • Один порт (вход) и небольшой корпус
  • Снижает затраты на клапаны и трубопроводы
Недостатки одностороннего действия
  • Тяга, создаваемая цилиндром, уменьшается за счет пружины, создающей противоположную силу.
  • Когда пружина стирается, ходы цилиндра становятся непостоянными.

Гидравлический цилиндр двойного действия

В цилиндре двойного действия обе камеры могут находиться под давлением. Из двух камер та, которая вмещает шток цилиндра, будет иметь небольшую поверхность, контактирующую с гидравлической жидкостью, поскольку мы не можем принять во внимание площадь поверхности поршня, уже занятую штоком цилиндра. Эта разница в площади поверхности потребует меньшего давления для втягивания, чем другая. Таким образом, в этой конфигурации гидравлических систем важны контроль давления и управление направлением.

Преимущества цилиндров двойного действия
  • У него большой контроль над движением, учитывая, что сжатый воздух движется в обоих направлениях.
  • Быстрее, сильнее и потребляют меньше энергии
  • Он предлагает различные варианты конструкции для размеров хода и диаметра отверстия.
  • Он предлагает силу во всех направлениях, то есть толкающие и тянущие движения.
Недостатки двойного действия
  • Дороже, чем одиночные пневматические цилиндры
  • Им требуется корпус большего размера, если они используются, например, в качестве подающего цилиндра, из-за необходимости соединения.

Конфигурации гидравлических поршней в цилиндрах

Три наиболее популярные конфигурации гидравлических поршней: цилиндрические, с поперечной рулевой тягой и сварные. В цилиндрах с рулевой тягой используются стальные резьбовые тяги с большой прочностью, обычно на внешней стороне корпуса цилиндра, для обеспечения дополнительной устойчивости. Сварные цилиндры включают прочный сварной корпус цилиндра, в котором цилиндр приварен прямо к торцевым крышкам, поэтому не требуются стяжки. Цилиндры Ram обычно не имеют поршня, а используют шток цилиндра в качестве поршня.

Гидравлические поршневые цилиндры

Гидравлические цилиндры одностороннего действия, не имеющие поршней, но имеющие большие штоки, называются поршнями. Эти домкраты работают точно так же, как обычные цилиндры одностороннего действия. Однако в их конструкциях вместо поршней и поршневых уплотнений используются штоки большого диаметра. Таким образом, вместо поршней плунжеры имеют порты на конце крышки высокого давления. Они также не имеют портов низкого давления на конце штока.

Ползуны, как правило, дешевле, чем их обычные аналоги с цилиндрами одностороннего действия.

Гидравлические цилиндры плунжерного типа обычно используются для обеспечения вертикального движения, включая подъем грузов в вертикальном направлении. Такой цилиндр также используется для обеспечения движения в горизонтальном направлении, но требует внимания и подходящих направляющих для направления движения.

Хорошим примером цилиндра Ram является телескопический цилиндр.

Телескопические гидравлические цилиндры

Телескопические гидравлические цилиндры также известны как многоступенчатые цилиндры. Их огромным преимуществом является то, что это может быть гидравлический цилиндр одинарного действия или гидроцилиндр двойного действия или их комбинация. Они представляют собой вариант линейного привода со ступенями, работающими по прямой линии, а не по кругу. Телескопические цилиндры обычно используются в строительных грузовиках, самосвалах, автомобильных прицепах и сельскохозяйственном оборудовании. Телескопические гидравлические цилиндры просты в эксплуатации, экономичны, экономят место и могут соответствовать определенным требованиям угла наклона.