ГИДРОЦИЛИНДРЫ
Виды гидроцилиндров в зависимости от принципа действия
По принципу действия гидроцилиндры можно разделить на следующие группы:
- гидроцилиндры одностороннего действия;
- гидроцилиндры двустороннего действия.
Гидроцилиндры одностороннего действия
Гидроцилиндры одностороннего действия могут передавать развиваемое усилие только в одном направлении, причем возврат в исходное положение обеспечивается с помощью пружины, за счет собственной массы цилиндра или под воздействием внешней силы. Как правило, гидроцилиндры одностороннего действия имеют только одну эффективную поверхность.
· Плунжерный насос
Рисунок 1 - Плунжерный гидроцилиндр: слева — без внутреннего упора, справа — с внутренним упором.
Данное конструктивное исполнение (Рис. 1)гидроцилиндра позволяет передавать только усилия сжатия. Плунжерные гидроцилиндры выпускаются с внутренним упором или без него; величина развиваемого усилия определяется произведением площади плунжера на рабочее давление. Плунжерные гидроцилиндры применяются везде, где однозначное направление действия усилия обеспечивает гарантированный возврат в исходное положение, например для прессов с расположенным снизу поршнем, подъемных столов для ножниц, различных подъемных механизмов и т.д. При подводе рабочего давления в отверстие А поршень выдвигается (<=). Обратное движение возможно под действием силы веса самого поршня (при вертикальной установке гидроцилиндра) или под воздействием приложенной внешней силы.
· Гидроцилиндры с пружинным возвратом в исходное положение.
Рисунок 2 – Гидроцилиндр с пружинным возвратом.
Гидроцилиндры с пружинным возвратом (Рис. 2) в исходное положение применяются в случаях, когда отсутствует внешняя сила для возврата в исходное положение. Возвратные пружины могут быть установлены внутри гидроцилиндра или вне его. Так как гидроцилиндры имеют ограниченную величину хода, они применяются преимущественно в зажимных механизмах.
· Гидроцилиндры двустороннего действия
Гидроцилиндры двустороннего действия имеют две рабочих (эффективных) поверхности одинакового или различного размера. Рабочее давление подводится через два независимых трубопровода А и В, поэтому поршень может передавать усилия сжатия или растяжения в обоих направлениях. Гидроцилиндры двустороннего действия могут иметь односторонний или двусторонний шток.
· Дифференциальные гидроцилиндры с односторонним штоком
Рисунок 3 - Гидроцилиндр с односторонним штоком.
В большинстве случаев гидроцилиндры имеют односторонний шток В дифференциальных гидроцилиндрах поршень жестко соединен со штоком, имеющим меньший диаметр. Наименование «дифференциальный» произошло от различной (дифференциальной) площади поршня со стороны рабочих камер. Отношение площадей поршневой и штоковой камер обозначается как коэффициент φ. Максимальное развиваемое усилие определяется максимально допустимым рабочим давлением и площадью поршня в поршневой (при выдвижении штока) или штоковой (при втягивании) камере. Следовательно, при одинаковом рабочем давлении усилие выдвижения в φ раз больше, чем усилие втягивания. Поскольку заполняемые полости при ходе в обе стороны равны по длине, но отличаются по объему, получаем соотношение скоростей движения, обратно пропорциональное площадям поршневой и штоковой камер.
· Гидроцилиндр с двусторонним штоком.
Рисунок 4 - Гидроцилиндр с двусторонним штоком.
Гидроцилиндры имеют один поршень, связанный с двумя штоками меньшего диаметра. Максимально развиваемое усилие в обе стороны зависит от одинаковых по размеру площадей кольцевых поверхностей поршня и максимально допустимого рабочего давления. Это означает, что при одинаковом рабочем давлении усилия в обоих направлениях движения одинаковы. Так как поверхности и длины хода равны с обеих сторон, это действительно также для заполняемых объемов, а следовательно, скорости движения одинаковы по величине. Для специальных случаев применения гидроцилиндры могут изготовляться со штоками разных диаметров.
· Тандемные гидроцилиндры
Рисунок 5 - Тандемный гидроцилиндр.
В тандемном гидроцилиндре двойной эффективности два гидроцилиндра соединены между собой таким образом, что шток одного из них через заднюю крышку второго воздействует на его поршень. Таким образом, при одинаковых рабочем давлении и диаметре возможно удвоение усилия, разумеется, при определенном увеличении длины.
· Телескопический гидроцилиндр одностороннего действия
Рисунок 6 - Телескопический гидроцилиндр.
Телескопические гидроцилиндры отличаются от обычных с аналогичным рабочим ходом за счет своих меньших размеров во втянутом состоянии. Это достигается за счет вдвигаемых друг в друга штоков. Таким образом, длина цилиндра в сжатом состоянии лишь немного больше длины одной из ступеней (секций).
При подводе рабочей жидкости через линию А поршни выдвигаются последовательно друг за другом. Поскольку рабочее давление определяется величиной нагрузки и эффективной площадью поршней, сначала выдвигается поршень с максимальной эффективной площадью. При постоянных давлении и расходе рабочей жидкости выдвижение начинается с большим усилием и небольшой скоростью, а завершается с небольшим усилием и высокой скоростью. Развиваемое усилие должно определяться из расчета наименьшей эффективной площади поршня. Втягивание за счет внешней силы происходит в обратной последовательности. Это означает, что поршень с наименьшей эффективной площадью начинает втягиваться в первую очередь.
· Телескопический гидроцилиндр двустороннего действия
Рисунок 7 - Телескопический гидроцилиндр двустороннего действия.
В телескопических гидроцилиндрах двустороннего действия выдвижение осуществляется так же, как и в гидроцилиндрах одностороннего действия. Последовательность втягивания отдельных секций определяется соотношением эффективных площадей поршня и действующей внешней нагрузки. В данном случае поршень с наибольшей эффективной площадью первым возвращается в конечное положение при подводе давления через линию В. Телескопический гидроцилиндр двустороннего действия может также выпускаться в синхронном конструктивном исполнении, в котором различные секции выдвигаются или втягиваются одновременно.
· Демпфирование конечного положения
Поршень (1) с помощью резьбовой демпфирующей втулки (2) крепится к штоку. Коническая демпфирующая втулка (2) входит в отверстие в дне (3) гидроцилиндра и плавно перекрывает проходное сечение, через которое вытесняется жидкость из поршневой полости (4). Когда проходное сечение уменьшается практически до нуля, жидкость может вытекать только через отверстие (5) и дроссель (6), позволяющий настраивать степень демпфирования. Чем меньше проходное сечение, тем больше эффективность демпфирования конечного положения.
Рисунок 8 - Демпфирование на дне гидроцилиндра.
Конструкция дросселя предотвращает возможность вывертывания винта (7) при настройке конечного демпфирования. Установленное положение дросселя фиксируется контргайкой (8). Обратный клапан (9) свободно пропускает рабочую жидкость в полость (4) в начале рабочего хода выдвижения штока. Таким образом, обеспечивается обход дросселирующей щели. Для выпуска воздуха предусмотрен вентиляционный винт (10). Вентиляционный винт может устанавливаться и в гидроцилиндрах без демпфирования конечного положения.