Что такое гидравлические цилиндры? Их виды и типы

Гидравлические цилиндры

Гидравлические цилиндры — это приводные устройства , которые преобразуют гидравлическую энергию жидкости под давлением в механическую энергию , необходимую для управления движениями машин связей и вложений. Это преобразование энергии создает линейную силу и движение.

Гидравлические цилиндры являются важным компонентом в области гидравлики, специальной формы передачи энергии, которая использует энергию, передаваемую при перемещении жидкостей под давлением, и преобразует ее в механическую энергию.

Передача энергии, как общий термин, относится к процессу использования технологий для преобразования энергии в практические, пригодные для использования формы. В категории передачи энергии гидравлика попадает в подкатегорию гидравлической энергии, которая зависит от движущихся текучих сред (как газов, так и жидкостей) для производства энергии.

История гидравлического привода и цилиндров

История гидроцилиндров неразрывно связана с историей гидроэнергетики в целом. С технической точки зрения, гидравлику можно отнести к древним временам, когда сила движущейся воды использовалась для различных целей. Основным применением гидравлики было использование движущейся воды для перемещения колес. Древний Рим использовал такую ​​гидравлику для работы мельниц, производящих самые разные продукты (например, муку, древесину и т. д.).

История современной гидравлики восходит к 1648 году, когда французский ученый Блез Паскаль обнаружил, что давление в замкнутой жидкости должно оставаться постоянным и действует одинаково во всех направлениях. Однако этот теоретический принцип (известный как «Закон Паскаля» или «Принцип Паскаля») не нашел практического применения до следующего столетия.

В 1738 году Даниэль Бернулли опирался на работу Паскаля, описывая поведение жидкости при различных условиях потока и высоты (принцип Бернулли) и используя свои идеи для работы с насосами и мельницами. В 1795 году англичанин Джозеф Брама запатентовал первую практичную гидравлическую машину: пресс с гидравлическим приводом.

Почти полвека спустя (1840 г.) Уильям Армстронг разработал более эффективные применения гидравлической энергии, чем водяные мельницы, в том числе кран с гидравлическим приводом. Вместе,

Цилиндры сыграли фундаментальную роль в творчестве Брамы и Армстронга. Практический прорыв Брамы произошел, когда он обнаружил, как приводить в действие движущуюся пластину своего пресса через поток жидкости между меньшим и большим цилиндрами.

Детали гидроцилиндров

Гидравлический цилиндр содержит некоторые из наиболее важных механических компонентов гидравлической системы. Несмотря на их впечатляющую роль в преобразовании кинетической энергии в механическую, основные гидроцилиндры являются относительно простыми устройствами. Основные компоненты гидроцилиндров включены в следующий список:

• Круглый, прямоугольный или овальный цилиндр в форме трубы составляет основной корпус цилиндра, в котором находятся и соединяются все компоненты.
• На одном конце этого цилиндра находится крышка цилиндра, которая закрывает неподвижный конец цилиндра. Головка блока цилиндров закрывает другой конец, но имеет круглое уплотнение, через которое шток поршня может входить и выходить. (Цилиндры двустороннего действия имеют головку блока цилиндров на обоих концах и не имеют торцевой крышки.)

• Поверхность поршня представляет собой металлическую дискообразную деталь, которая точно соответствует поперечному сечению цилиндра цилиндра, разделяя камеру на два меньших отсека. Поршень необходим для создания линейного движения за счет повышения давления гидравлической жидкости. В цилиндрах любого типа корпуса используются гидравлические поршни (например, те, которые предлагаются поставщиками, перечисленными в Справочнике IQS) для подъема, поворота, наклона, сжатия, поворота, тяги и толкания тяжелых компонентов машин и любых прикрепленных грузов. Эта напряженная работа требует, чтобы они были изготовлены из прочных материалов.
• К поршню прикреплен шток поршня. Шток частично размещен внутри ствола, но выходит за пределы корпуса через головку цилиндра и прикреплен к компонентам машины, которые должны перемещаться с помощью различных монтажных приспособлений.
• Каждый отсек внутри цилиндра также имеет порт, через который вводится гидравлическая жидкость под высоким давлением и через которую жидкость без давления возвращается в резервуар.
• Несколько уплотнений размещены вокруг головки поршня, клапанов потока и головки цилиндров, чтобы гарантировать, что жидкости не просачиваются в, из или из одного отсека в другой, вызывая потерю давления и снижение функциональности.

Типы гидроцилиндров

• Гидравлические цилиндры двойного действия используют гидравлическое давление для приведения в действие штока, чтобы он выдвигался и втягивался в обоих направлениях.
• Гидравлические цилиндры для тяжелых условий эксплуатации предназначены для работы в условиях высокого давления, большого расхода и тяжелых условий эксплуатации. Цилиндры для тяжелых условий эксплуатации особенно подходят для сложных промышленных и мобильных приложений.
• Гидравлические цилиндры высокого давления имеют значительно меньшие размеры и легче, чем стандартные цилиндры, что позволяет значительно сэкономить вес и место в оборудовании. Гидравлические цилиндры высокого давления используются в приложениях, требующих больших усилий и коротких или средних ходов, таких как испытания материалов и преобразование материалов.

• Производители гидроцилиндров создают устройства, преобразующие гидравлическую жидкость в механическую энергию.
• Гидравлические поршни представляют собой короткие диски цилиндрической формы, размещенные внутри цилиндров, чтобы разделить замкнутое пространство внутри гидроцилиндров.
• Гидравлические цилиндры представляют собой большие выходные поршни.
• Гидравлические цилиндры — это устройства, которые преобразуют жидкость под давлением в механическую энергию.
• Мобильные гидроцилиндры используются во многих областях, таких как снегоочистители, строительное оборудование, подъемники для персонала и погрузочно-разгрузочное оборудование.
• Сменные цилиндры производятся и устанавливаются на старое оборудование с устаревшими цилиндрами.
• Цилиндры одностороннего действия используют гидравлическое давление для приведения штока в действие только в одном направлении.
• Небольшие гидроцилиндры могут иметь ход менее дюйма и используются в приложениях, требующих максимальной точности.
• Гидравлические цилиндры из нержавеющей стали — это линейные приводы, разработанные специально для высококоррозионных сред, а также для тех, где гигиеническая очистка важна для промышленных процессов.
• Ступенчатые цилиндры — это двухходовые гидроцилиндры, которые обеспечивают более быстрый пусковой ход и последующий более мощный рабочий ход.
• Телескопические гидроцилиндры имеют несколько ступеней, что позволяет достичь более длинных ходов при использовании меньшего пространства.
• Цилиндры с резьбовой крышкой имеют резьбовой сальник, а резьба защищена уплотнительным кольцом.
• В гидроцилиндрах с поперечными тяговыми штангами используются один или несколько стальных стержней, которые устанавливаются по внешнему диаметру корпуса цилиндра для обеспечения дополнительной устойчивости. Тяги цилиндров обычно несут большую часть приложенной нагрузки.
• Сварные гидроцилиндры изготовлены из прочного, гладкого сварного корпуса, обеспечивающего повышенную устойчивость. Большинство корпусов гидроцилиндров состоит из нескольких частей, но не сварных цилиндров.

Как работает гидравлическая энергия?

Суть гидравлики заключается в том, что жидкости несжимаемы (в отличие от газов). Благодаря этому факту и принципу Паскаля сила, приложенная в одной точке замкнутой жидкости, может эффективно передаваться в другую точку этой жидкости и использоваться для приведения в действие различных механизмов.

Как работают гидроцилиндры?

«Закон Паскаля» применим к замкнутым жидкостям. Таким образом, чтобы жидкость действовала гидравлически, она должна работать с замкнутой системой определенного типа.

Закрытая механическая система, в которой гидравлически используется жидкость, известна как гидравлический силовой агрегат или гидравлический силовой агрегат. Эти блоки состоят из резервуара (для хранения неиспользованной гидравлической жидкости), насоса (для подачи жидкости в остальную часть гидравлической системы), различных типов трубок (для транспортировки гидравлической жидкости) и приводов (устройств). которые фактически преобразуют энергию, производимую потоком гидравлической жидкости, в механическую энергию.)

Гидравлические цилиндры образуют основной тип гидравлического привода. Другой основной тип привода — гидравлический двигатель. Основное различие между гидроцилиндрами и гидравлическими двигателями заключается в том, что гидроцилиндры в основном производят линейное механическое движение, тогда как гидравлические двигатели в основном производят вращательное механическое движение.

Хотя гидравлический силовой агрегат в целом спроектирован так, чтобы использовать энергию передачи жидкости, цилиндры представляют собой часть агрегата, в которой действительно происходит преобразование энергии. Внутри цилиндра (или цилиндров, которых иногда бывает несколько) есть зубчатая передача и два клапана рядом с поршнем.

На одном конце находится впускной обратный клапан, а выпускной обратный клапан расположен на противоположном конце. (Как и в случае с цилиндром, в некоторых системах есть только один поршень или шестерня, а в других — несколько.)

В гидравлической системе для хранения и транспортировки жидкости необходимы трубки и сосуд под давлением (или гидравлический насос). Когда гидравлическая жидкость под давлением вводится в сосуд, он давит на поршень и входит в зацепление с прикрепленным к нему штоком.

Когда насос работает, поршень втянут. Это создает вакуум, который всасывает гидравлическую жидкость из резервуара через шланг и впускной клапан и, наконец, в цилиндр. Когда поршень возвращается в исходное положение и обратный клапан закрывается, жидкость находится под давлением.

Это перекачивающее действие повторяется с переменной скоростью до тех пор, пока в цилиндре не будет создано достаточное давление, чтобы заставить жидкость пройти через выпускной клапан. Это создает энергию, необходимую для работы навесного оборудования и перемещения предполагаемого груза.

Направление определяется тем, с какой стороны поршень встречается с жидкостью под давлением. Жидкость над поршнем втягивает шток, а жидкость под ним заставляет его расширяться. Введение различных количеств гидравлической жидкости под давлением с обоих концов управляет движением поршня, штока и прикрепленной нагрузки.

Применение гидроцилиндров

Гидравлические системы и их использование широко используются в самых разных областях, включая строительные, сельскохозяйственные, промышленные, транспортные (например, автомобильную, аэрокосмическую), различные морские рабочие среды и т. д.

Лифты, погрузочно-разгрузочное оборудование, снегоочистители, тормоза, мощность рулевое управление, экскаваторы, бульдозеры, экскаваторы, краны , лифты, вилочные погрузчики, домкраты, самосвалы, космические корабли, корабли, самолеты и даже современные роботизированные манипуляторы используют силу гидравлики.

Гидравлические цилиндры чрезвычайно разнообразны, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности.

Сельское хозяйство, строительство, нефть и газ, производство, военная промышленность, машиностроение , автомобилестроение, авиация, робототехника, аэрокосмическая промышленность и промышленность по удалению отходов — все они используют эти устройства, которые значительно повышают эффективность и механические возможности, поскольку выходное усилие намного выше, чем исходное приложенное усилие.

По мере того как отрасли продолжают расти, растут и требуемые возможности гидроцилиндров, промышленного оборудования и машин, частью которых они являются.

Уход за гидроцилиндрами

Несмотря на то, что гидравлические системы проще по сравнению с электрическими или механическими системами, они по-прежнему являются сложными системами, с которыми следует обращаться только осторожно. Для гидроцилиндров особенно важно, чтобы они применялись по назначению, например, для операций линейного толкания или тяги.

Вообще говоря, неразумно широко использовать гидроцилиндры в ситуациях, связанных с изгибающими движениями и боковым давлением. Даже при оснащении соответствующими аксессуарами, которые обеспечивают не только линейное движение (например, вилка), передовой опыт включает использование гидравлического цилиндра для нелинейного движения только в отдельных случаях.

Ранее подчеркивалось, что гидроцилиндры должны быть изготовлены из прочных материалов из-за больших нагрузок, которым они подвергаются. Однако даже такие цилиндры, как гидроцилиндры из нержавеющей стали, со временем могут подвергнуться коррозии или выйти из строя.

Особенности производства гидравлических цилиндров

Хотя гидравлическая передача энергии чрезвычайно полезна в широком спектре профессионального использования, обычно никогда не стоит полагаться на одну форму передачи энергии.

Каждый тип передачи энергии (электрический, механический и гидравлический) лучше всего работает, когда он интегрирован в общую стратегию передачи энергии.

Что касается гидроцилиндров, важно отметить, что все компоненты цилиндров должны быть изготовлены из прочных материалов, которые могут выдерживать трение и тепло, создаваемые при использовании гидроцилиндра.

• Процессы штамповки или экструзии используются для производства уплотнений из нитрильного каучука, витона, полипропилена, латуни или нержавеющей стали в зависимости от области применения.
• Поршни изготавливаются из латуни, стали, нержавеющей стали, алюминия, чугуна или бронзы.
• Поршневые штоки и цилиндры изготавливаются из одних и тех же материалов, но производятся с помощью разных производственных процессов. Холодная прокатка используется для изготовления стержней, которые часто имеют твердое хромирование для защиты от коррозии и износа.
• Внутренняя поверхность ствола должна иметь микро гладкую поверхность, позволяющую поршню чисто перемещаться по корпусу с минимальными потерями энергии на трение.

Вышеупомянутые компоненты также должны быть совместимы с гидравлической жидкостью, которая обычно представляет собой композиционный материал на основе минералов, масел, эфира или воды. Однако выбор подходящего гидроцилиндра для конкретного применения требует не только технологии производства, материала корпуса и жидкости.

Дополнительные соображения включают, среди прочего, максимальное рабочее давление, ход, размер отверстия и диаметр штока. Поскольку рабочая сила, создаваемая гидравликой под давлением, может значительно различаться, важно понимать системные требования, прежде чем выбирать конкретную модель.

Как снизить затраты на ремонт и замену гидроцилиндров

Гидравлические цилиндры, как и обычные воздушные цилиндры, являются источником энергии для большого количества насосов и двигателей. Если ваше промышленное оборудование работает на гидравлическом оборудовании, то вы можете понять, насколько проблематичными могут стать затраты на их ремонт и обслуживание.

Ремонт и замена — это два аспекта, которые, несомненно, вызывают стресс у производственного предприятия. Эта стоимость прибавляется к конечной стоимости производства и определяет окончательную рыночную цену продукта. Следовательно, если вы хотите снизить свои затраты или расходы и установить MRP в соответствии с ожиданиями потребителей, в идеале вам необходимо ограничить затраты на ремонт и замену.

Согласно отраслевым исследованиям, почти каждая десятая промышленная машина не работает должным образом — в частности, из-за конструктивных факторов. Чтобы получить максимальную отдачу от своих машин, вам необходимо убедиться, что выбранная вами машина соответствует вашим производственным требованиям и требованиям к мощности.

Кроме того, источник энергии, например, гидроцилиндр, также следует выбирать в соответствии с техническими характеристиками устройства.

Чтобы держать под контролем затраты на ремонт и замену машин, необходимо выполнять работы по техническому обслуживанию в соответствии с графиком и по мере необходимости.

Своевременное и точное обслуживание — единственный способ повысить эффективность и долговечность вашего промышленного оборудования. Однако никогда не следует упускать из виду осторожное обращение. Эта статья в следующих подразделах предлагает несколько советов по минимизации затрат на обслуживание машины во время технического обслуживания.

Термины упоминаемые в гидравлических цилиндрах

• Аккумулятор — емкость, в которой жидкость хранится под давлением. В механизме загрузки гидроаккумуляторов есть какие-то ограничения по поддержанию давления.
• Выпускной клапан — также называемый спускным клапаном или устройством, обычно используемым на гидроцилиндрах для удаления жидкости под давлением и воздуха из системы.
• Диаметр цилиндра — внутренний диаметр гидроцилиндров.
• Заглушка — Торцевые затворы гидроцилиндров, полностью закрывающие площадь расточки.
• Закрытие — крышка, пробка или крышка для прохода текучей среды гидравлических цилиндров.
• Цилиндр контроля глубины — регулируемое механическое или гидравлическое устройство, которое используется для ограничения хода гидроцилиндров.
• Контроль потока — устройство, измеряющее расход жидкости, используемой в гидроцилиндрах.
• Сальник — полость сальника, используемого в гидроцилиндрах.
• Головка — Торцевое закрытие гидроцилиндров, закрывающее область разницы между площадью отверстия и областью штока поршня.
• Уплотнительное кольцо — тип уплотнения, состоящего из эластомера в форме пончика. Уплотнительные кольца обычно устанавливаются в канавку на гидроцилиндрах для герметизации.
• Поршень— Цилиндрический элемент, образующий внутренний элемент узлов гидроцилиндров, который передает или принимает движение посредством шатуна. Жидкость действует вместе с поршнем, преобразуя энергию давления в линейное движение внутри гидроцилиндров.
• Насос — устройство внутри гидроцилиндров, которое преобразует механическую энергию в постоянную или переменную гидравлическую энергию.
• Регенеративный контур— Устройство, которое направляет нагнетание конца штока в сторону поршня гидроцилиндров, увеличивая скорость гидроцилиндров. Контуры рекуперации могут быть включены в гидрораспределитель в качестве четвертой позиции на гидроцилиндрах.
• Цилиндр перефазировки — конструкция, которая позволяет использовать два или более гидроцилиндров последовательно. Эта конструкция автоматически синхронизирует положение гидроцилиндров в конце каждого хода внутри гидроцилиндров.
• Шток — устройство, которое соединяет расточку с головкой гидроцилиндров.
• Катушка— Любая часть цилиндрической формы компонентов гидроцилиндра, которая регулирует поток, проходящий через компонент в соответствии с его движением.
• Ход — линейное движение золотника клапана или штока гидроцилиндра, которое устанавливает пределы движения.
• Сальник — небольшая камера внутри гидроцилиндров, которая сжимается вокруг вала или поршня, совершающего возвратно-поступательное движение, для образования уплотнения.