Гидроцилиндр: что это, как работает, из чего состоит и где применяется

Несмотря на небольшие габариты, у современной спецтехники высокая энергоемкость, получаемая за счет гидропривода, основным узлом которого является гидроцилиндр. В качестве рабочих органов этого механизма используются поршень и шток, работа которых создает возвратно-поступательное движение и необходимое давление. Для обеспечения герметичности и поддержания номинального КПД узла применяются уплотнения.

Конструкция и принцип работы

Гидроцилиндр — это компактный механизм, который можно установить в любом типе техники или оборудования. Он представляет собой корпус, внутри которого находятся поршень и шток, соединенный с нагрузкой и выходящий из цилиндра. Чтобы исключить утечку рабочей среды, соединения герметизируются уплотнительными кольцами или другими устройствами. Жидкость или газ поступают в цилиндр под давлением, создавая усилие, которое преодолевает нагрузку и трение, двигая шток.

Рабочая камера гидроцилиндра состоит из двух полостей: поршневой и штоковой. Поршневая полость включает поршень, корпус и крышку. Штоковая полость ограничена рабочей поверхностью корпуса, поршнем, штоком и крышкой. Рабочая среда, поступая в поршневую полость, выдвигает поршень (прямое движение). Подача жидкости или газа в штоковую полость вызывает втягивание поршня (обратное движение).

Гидроцилиндры могут располагаться в различных частях техники в зависимости от её назначения и конструкции. Например, в самосвалах они используются для подъема и опускания платформы, в кранах и экскаваторах — для выдвижения стрел и секций, а в конвейерах — для движения и точной настройки рабочих механизмов.

Классификация гидроцилиндров

Гидроцилиндры классифицируются по нескольким параметрам:

1. Направление воздействия рабочей среды. Односторонние гидроцилиндры имеют шток, который выдвигается только в одну сторону. Для возврата используется пружина или сила тяжести. Гидроцилиндры с двухсторонним действием могут перемещаться в обе стороны, и шток движется вместе с поршнем.
2. Конструкция рабочей камеры. В гидроцилиндрах плунжерного типа рабочей камерой является плунжер и внутренняя поверхность гильзы. В телескопических конструкциях камера образуется штоками, вставляющимися один в другой.
3. Количество штоков. Существуют модели с односторонним и проходным (двусторонним) штоком.
4. Подвод рабочей среды. В некоторых конструкциях жидкость или газ подводятся через шток, в других — через гильзу.
5. Тип крепления. Гидроцилиндры могут быть установлены на лапы, фланцы, проушины или закладные полукольца. Некоторые модели крепятся на цапфы с резьбовым штоком, а если необходимо приварить заднюю крышку, сварку проводят с осторожностью, чтобы не деформировать гильзу.

Процесс изготовления гидроцилиндров

Процесс начинается с выбора материала, обладающего высокой прочностью и устойчивостью к износу. Для отечественных изделий используется сталь марок 35, 40Х, 45, для импортных — St52 или Ck45. После выбора материала его подвергают механической обработке, штамповке и сверлению для придания нужных размеров и формы. Важным этапом является сборка компонентов — корпуса, поршня, штока и уплотнительных элементов. Для повышения прочности некоторых гидроцилиндров применяется закалка током высокой частоты (ТВЧ), что улучшает эксплуатационные характеристики. После сборки всех элементов проводится монтаж и проверка на герметичность.

Выбор гидроцилиндра

При выборе гидроцилиндра важно учитывать параметры давления (номинальное и максимальное), скорость движения штока, расход рабочей среды и усилие узла. Также необходимо соблюсти соответствие между уровнем давления и механической прочностью, иначе система может разгерметизироваться или возникнет разрыв. Для увеличения прочности гидроцилиндра могут применяться закалка током высокой частоты (ТВЧ) или другие методы усиления.

Применение

Гидроцилиндры используются в различных типах техники и оборудования, и производители выпускают модели разной формы и размеров. Чаще всего применяются поршневые гидроцилиндры с односторонним штоком, оснащенные двумя проушинами для крепления на шарнирах. Эта конструкция позволяет исключить радиальные нагрузки на шток и используется в большинстве видов спецтехники.

Телескопические гидроцилиндры, например, в самосвалах, представляют собой конструкцию с несколькими штоками, что обеспечивает компактность в сложенном состоянии. В гидроцилиндре может быть до 6 штоков. Поступление рабочей жидкости может осуществляться через заднюю крышку или шток, расположенный на раме. Выдвижение секций происходит последовательно, при этом большая секция выдвигается первой.

Гидроцилиндры аутригеров (поршневые модели) устанавливаются на машинной раме с помощью сварки. Конец штока оснащен сферической опорой, а поршневая полость имеет фланец для подключения предохранительного клапана или гидрозамка.

Для телескопических стрел на кранах также используются гидроцилиндры, при этом важно учитывать такие факторы, как величина силы сжатия, длина и диаметр штока, а также способ крепления. Соблюдение этих параметров обеспечивает необходимую устойчивость и безопасность.

Гидроцилиндры могут быть установлены на различных видах техники, таких как:

• литьевые пресс-формы;
• многозадачные механизмы;
• подъемники, разгрузочно-погрузочную технику;
• прессы;
• манипуляторы;
• поворотные системы;
• СТО.

Также гидроцилиндры применяются для автоматизации конвейеров и линий сортировки, обеспечивая плавное движение узлов и возможность различных видов подключения к исполнительным системам. Настройка гидроцилиндров гибкая, что позволяет интегрировать их в различные виды техники и автоматизированных линий.