А гідравлічний циліндр — це гідравлічний привід, який перетворює гідравлічну енергію в механічну, як правило, для виконання лінійно-поступального (або коливального) руху. Завдяки простій структурі та надійній роботі гідроциліндри широко використовуються в різних гідравлічних системах машинобудування. При використанні для зворотно-поступального руху вони усувають потребу в редукторі, уникають люфту трансмісії та забезпечують плавний рух.
Вихідна сила гідроциліндра пропорційна ефективній площі поршня та перепаду тиску з обох сторін. Стандартний гідравлічний циліндр в основному складається з корпуса циліндра, головки циліндра, поршня, поршневого штока, ущільнювальних елементів і додатково амортизаційних і випускних пристроїв — залежно від застосування. Всі інші компоненти необхідні.
I. Класифікація гідроциліндрів
Гідравлічні циліндри бувають різних конструктивних форм і класифікуються на основі різних критеріїв:
За типом руху :
Лінійні поршневі гідроциліндри
Поворотні гідроциліндри коливальні
За дією гідравлічного тиску :
За структурою :
поршневого типу Гідроциліндри
плунжерного типу Гідроциліндри
телескопічного (багатоступінчастого) типу Гідроциліндри
рейкового типу Гідроциліндри
За способом монтажу :
Кріплення тяги
Кріплення скоби
Кріплення на ніжку
Кріплення цапфи
За номінальним тиском :
1. Гідравлічний циліндр поршневого типу
одноштоковий поршневий циліндр Гідравлічний має поршневий шток тільки на одному кінці. Як показано на схемі, обидва порти A і B можуть бути підключені до масла під тиском або зворотного масла для забезпечення двонаправленого руху, що визначає його як циліндр подвійної дії.
Рух поршня в одному напрямку забезпечується гідравлічним тиском, тоді як зворотний рух може вимагати зовнішньої сили. Однак циліндри поршневого типу зазвичай мають довший хід, ніж інші типи. Конструктивно вони можуть бути однострижневими і двострижневими. Залежно від прикладеного тиску вони можуть бути одно- або подвійної дії:
Циліндр односторонньої дії : масло під тиском діє лише на одну камеру, а зворотний хід залежить від зовнішньої сили (наприклад, пружини, сили тяжіння або зовнішнього навантаження).
Циліндр подвійної дії : обидві камери чергуються з маслом під тиском для забезпечення двонаправленого руху поршня.
У одношатунному поршневому циліндрі подвійної дії тільки одна сторона поршня оснащена поршневим штоком. Це призводить до неоднакових ефективних площ у двох камерах. Тому:
Цю асиметрію необхідно враховувати при проектуванні гідравлічної системи, наприклад у санітарних автомобілях.
2. Гідравлічний циліндр плунжерного типу
Плунжерний дії гідроциліндр циліндром є простої . Він здійснює рух лише в одному напрямку за допомогою гідравлічного тиску; зворотний рух залежить від зовнішніх сил або власної ваги плунжера.
Плунжер підтримується гільзою циліндра, але не контактує з нею безпосередньо, що полегшує обробку гільзи. Тому він ідеально підходить для довгоходових циліндрів.
Плунжер залишається під постійним тиском під час роботи і повинен мати високу жорсткість.
Через велику вагу горизонтальна установка може спричинити провисання , що призведе до нерівномірного зносу ущільнень і напрямних. Рекомендується вертикальне використання.
3. Телескопічний гідроциліндр
Телескопічні гідроциліндри складаються з двох і більше поршневих ступенів. Під час висування поршні послідовно висуваються від найбільшого до найменшого ; під час втягування (без навантаження) послідовність, як правило, від найменшого до найбільшого . Цей тип циліндра забезпечує довгий хід , зберігаючи коротку довжину втягнутого циліндра , що робить його компактним за дизайном. Телескопічні циліндри, які зазвичай використовуються в будівельних і сільськогосподарських машинах , мають змінну швидкість і силу залежно від поршневої стадії в русі.
4. Коливальний гідроциліндр
Коливальні гідравлічні циліндри перетворюють гідравлічну енергію в зворотно-поступальний обертальний рух , забезпечуючи вихід крутного моменту. Типи включають:
Однолопатеві
Дволопатевий
Гвинтові коливальні
У лопатевих типах статор закріплений на корпусі циліндра, тоді як лопатка прикріплена до ротора. Залежно від напрямку потоку масла лопатка змушує ротор коливатися. Гвинтові коливальні циліндри (сьогодні частіше подвійні спіральні) перетворюють лінійний рух поршня в комбінацію лінійного та обертального рухів за допомогою двох комплектів косозубих передач.
II. Принцип роботи гідроциліндрів
Як приводи в системах гідравлічної трансмісії, гідроциліндри є перетворювачами енергії , перетворюючи гідравлічну енергію в механічну. На відміну від гідравлічних двигунів, які здійснюють безперервний обертальний рух , гідроциліндри призначені для зворотно-поступального руху.
Гідравлічні циліндри поділяються на три основні типи конструкції:
Гідравлічні циліндри можна використовувати окремо або поєднувати з іншими приводами та механічними системами для виконання спеціальних функцій. Їх проста конструкція та надійна робота роблять їх незамінними у верстатах та інших механізмах, що потребують ефективного гідравлічного приводу.
III. Чому ви можете довіряти цьому посібнику
Компанія Dongguan Blince Mechanical & Electrical Co., Ltd. , заснована в 2004 році, є провідним постачальником комплексних гідравлічних рішень. Як ваш універсальний гідравлічний партнер, ми спеціалізуємося на проектуванні, виробництві та розповсюдженні широкого асортименту гідравлічних компонентів, зокрема:
Наша місія полягає в наданні ефективних, надійних і рентабельних гідравлічних рішень для будівельних, сільськогосподарських, промислових і морських застосувань. Завдяки багаторічному досвіду та інноваціям Blince є надійним ім’ям у світовій індустрії гідравлічної техніки.
IV. Вплив неправильного висування та втягування циліндра
Будівельна техніка :
у будівельній техніці широко використовуються телескопічні гідравлічні циліндри. Наприклад, в екскаваторах телескопічні циліндри регулюють довжину витягнутої руки та глибину, щоб дозволити операторам виконувати завдання земляних робіт у складних умовах. Бульдозерні леза та кранові стріли також покладаються на телескопічні циліндри для точного висування та втягування.
Обладнання для автоматизації :
у системах автоматизації телескопічні гідравлічні циліндри використовуються для регулювання висоти або положення пристрою, особливо в підйомних платформах і роботах, що забезпечує точне вертикальне переміщення та підвищення ефективності роботи. Наприклад, підйомні платформи в секторі логістики зазвичай покладаються на телескопічні циліндри для гнучкого регулювання висоти під час обробки матеріалів.
Сільськогосподарська техніка :
телескопічні гідравлічні циліндри часто використовуються в сільськогосподарському обладнанні, такому як комбайни та сівалки, для регулювання висоти та кута робочих важелів, забезпечуючи точні операції, адаптовані до різноманітних сільськогосподарських потреб.
Будівельне та спеціалізоване обладнання :
у баштових кранах, будівельних підйомниках і підйомних платформах телескопічні циліндри необхідні для регулювання довжини стріли та висоти платформи. Під час виконання операцій на великій висоті вони пропонують велику потужність і точне керування.
V. Поширені причини нездатності продовжити або відкликати належним чином
1. Проблеми системного тиску та дисбаланс сил
Більшість гідравлічних циліндрів подвійної дії , зі штоковою стороною та безштоковою стороною. Подовження відбувається, коли масло тече в камеру без штока і виходить з боку штока; ретракція навпаки. Оскільки безстрижнева камера має більшу ефективну площу, розширення відбувається повільніше, але створює більшу силу. Втягування відбувається швидше, але слабше через меншу площу.
Якщо тиск у системі недостатній — через низьке налаштування запобіжного клапана або втрату тиску — циліндр може не створювати достатньо сили для втягування. Занадто високе налаштування балансового клапана також може спричинити несправність втягування. Тому, коли гідравлічний циліндр не втягується, перш за все слід перевірити тиск , включаючи пов’язані компоненти, такі як гідравлічний насос і регулюючий клапан.
2. Застрягання/блокування золотника керуючого клапана
Забруднення : тверді частинки (наприклад, металева стружка, уламки ущільнювачів, побічні продукти окислення) можуть застрягати між котушкою та корпусом (зазор становить лише кілька мікрон), перешкоджаючи повному руху котушки.
Деградація масла : старе масло утворює лак і осад, посилюючи тертя та прилипання.
Знос : надмірний зазор між котушкою внаслідок тривалого використання може спричинити витік або залипання.
Бічне навантаження/деформація : неправильне розташування трубопроводу або неправильне кріплення може деформувати корпус клапана та обмежити рух золотника.
Гідравлічне блокування : під високим тиском асиметричні сили або поляризація рідини можуть штовхати котушку на корпус, значно збільшуючи тертя.
3. Несправність односторонньої дросельної заслінки
Заблокований отвір : забруднення або мул можуть блокувати дросель або регулювальну голку, обмежуючи зворотний потік і сповільнюючи або зупиняючи втягування.
Зворотний клапан застряг : зношений або забруднений зворотний клапан (кульовий або тарельчатий) може не відкриватися, повністю блокуючи повернення масла.
Неправильне регулювання : дросельну заслінку ненавмисно встановлено занадто близько до закритого положення.
4. Несправність клапана гідравлічного балансування
Застрягла котушка : забруднення можуть призвести до заклинювання основної або пілотної котушки. Під час втягування пілотний тиск має зрушити головний золотник, щоб відкрити зворотний шлях. Цьому заважає застрягла котушка.
Поломка пружини : втома, поломка або неправильне попереднє натягування впливає на тиск відкриття клапана. Якщо тиск занадто високий, системного тиску може бути недостатньо для відкриття клапана, що спричинить затримку втягування або нестабільність.
Заблокований отвір : маленькі демпферні отвори регулюють рух золотника. Засмічення може призвести до нестабільної або затримки реакції.
Надмірний внутрішній витік : зношений зазор у корпусі золотника спричиняє повільне наростання тиску пілотного клапана, затримуючи активацію головного клапана.
5. Несправність гідравлічного блокування (зворотного клапана з пілотним керуванням).
Застрягла тарельчатка : забруднення або знос можуть спричинити застрягання зворотного клапана в закритому стані, блокуючи зворотний потік із камери без штока.
Заїдання/витік керуючого поршня : застрягання або внутрішній витік у керуючому поршні перешкоджає створенню достатнього керуючого тиску для звільнення зворотного клапана.
Збій пружини : Зламана або втомлена зворотна пружина може призвести до того, що клапан застрягне у відкритому стані (спричиняючи внутрішній витік) або не зможе відкритися за потреби.
6. Підвищений внутрішній витік у клапанах
Знос : Збільшені зазори зменшують контроль і тиск.
Пошкодження ущільнення : зношені або пошкоджені динамічні (наприклад, Т-подібні ущільнення) або статичні ущільнення спричиняють обхідний потік.
Подряпини : тверді забруднення можуть подряпати поверхні котушки.
Витік зменшує ефективний потік і затримує підвищення тиску, впливаючи на силу втягування та час. Це також знижує ефективність системи та підвищує температуру масла.
7. Погнутий або деформований поршневий шток
Причини : зсув, бічні навантаження, ударний удар або дефекти матеріалу можуть погнути стрижень.
Наслідки : зігнутий стрижень збільшує тертя, особливо біля направляючої втулки, і може повністю заклинити. Це прискорює знос ущільнювачів і викликає внутрішній або зовнішній витік.
8. Збільшення внутрішнього витоку в циліндрі
Несправність ущільнення поршня : старіння, знос, видавлювання, розрив, неправильне встановлення або пошкодження ущільнень від забруднення.
Пошкодження трубки циліндра : Подряпини або зношення внаслідок забруднення, вигину штока або поганого встановлення погіршують поверхню ущільнення.
Зношення/розхитаність поршня : ослаблений поршень або зношена різьба можуть створювати осьовий рух або надмірний зазор, дозволяючи мастилу під високим тиском із камери без штока витікати на бік штока, зменшуючи ефективний тиск і силу втягування.
9. Неадекватний тиск/потік у системі
Знос/відмова насоса : зниження об’ємної ефективності через внутрішній витік або проблеми з приводом.
Проблеми з налаштуванням запобіжного клапана : неправильне налаштування тиску або ненавмисне відкриття під час втягування через залипання золотника, поломку пружини або блокування отвору.
Погане всмоктування : забитий всмоктувальний фільтр, низький рівень у резервуарі, витоки повітря або недостатній розмір всмоктувальної лінії можуть спричинити кавітацію та зниження продуктивності.
Інші приводи, що використовуються : у системах із кількома приводами інші компоненти можуть споживати потік і тиск.
10. Проблеми з гідравлічною рідиною
Забруднення : Основна причина більшості проблем із застряганням клапанів, зносом ущільнень і засміченням. Перевищення лімітів забруднення ISO 4406 є звичайним явищем.
Невідповідність в'язкості :
Занадто високий (холодний запуск або неправильна рідина): збільшує опір, затримує рух клапана та зменшує всмоктування насоса.
Занадто низький (перегрів або погіршення якості рідини): збільшує внутрішній витік і знос.
Деградація масла : окислення, гідроліз і виснаження присадок призводять до утворення шламу, високої кислотності, корозії, засмічення фільтрів і прискореного виходу з ладу ущільнень.
Залучення повітря/піноутворення : витоки повітря або погана конструкція бака зменшують жорсткість і спричиняють затримки, нестабільність і шум, що потенційно може призвести до кавітаційного пошкодження.
11. Проблеми з трубопроводами та підключеннями
Здавлені/зігнуті лінії : обмежують потік масла, збільшуючи протитиск або зменшуючи подачу.
Низькорозмірні лінії : висока швидкість потоку збільшує втрати тиску.
Витік : зовнішні витоки знижують тиск; внутрішні витоки на з'єднаннях (наприклад, пошкоджені ущільнювальні кільця) викликають втрату потоку.
Несправність акумулятора : якщо втягування залежить від акумулятора, несправна камера, низький тиск попереднього заряду або несправний клапан зменшують доступний потік.
12. Кавітація
Причина : високий опір зворотної лінії (наприклад, засмічений фільтр, закрита дросельна заслінка) або недостатній потік насоса може створити вакуум у камері штока, спричиняючи випаровування масла.
Ефект : згортання міхура створює удари тиску, що спричиняє виїмки , вібрацію, шум і нерівний рух. З часом він пошкоджує стінки циліндрів і поршні, посилюючи внутрішні витоки.
