функции, виды, способы защиты от износа

Наиболее распространенными механизмами управления различного оборудования являются гидравлические системы. Источником привода в них выступают гидроцилиндры – поршневые, плунжерные, телескопические и другие. Преобразовывая энергию давления в механическую энергию, они приводят в движение нужные части машин.

Гидроцилиндры каждого типа имеют свои конструктивные особенности. Самые распространенные – поршневые: простые, удобные и эффективные, они используются в самых разных сферах эксплуатации. Свое название эти устройства получили по основному действующему компоненту – гидравлическому поршню.

Принцип работы гидравлического поршня

Поршень является основным рабочим звеном гидроцилиндра. Под воздействием рабочей среды, которая поступает в его полость, поршень движется возвратно-поступательно. Скорость его перемещения зависит от интенсивности нагнетания жидкости. В результате достигается основная цель работы гидроцилиндра – преобразование и передача энергии.

Усилие поршня передает шток, соединенный с ним посредством пальца. Ход поршня ограничивают крышки цилиндра. Жесткий контакт этой пары предотвращают специальные тормозные устройства – демпферы.

В рабочей камере поршень и шток образуют две полости – поршневую и штоковую. Первая ограничена стенками корпуса и поршня, вторая – поверхностями корпуса, поршня и штока.

Чтобы рабочая жидкость не вытекала из корпуса цилиндра, эти полости должны быть герметичными, поэтому поршень оснащают специальными уплотнениями – манжетами из маслостойкой резины.

Требования к поршням и другим деталям гидроцилиндров

Поршень, шток и корпус гильзы в процессе работы испытывают большие нагрузки, поэтому изготавливаются из высокопрочных металлов.

Поршни, контактирующие с внутренними стенками гильзы всей поверхностью, выполняются из материалов с высокими антифрикционными свойствами – латуни, фторопласта или бронзы.

Поршни со специальными направляющими и уплотняющими кольцами – из стали.

Поршневые гидроцилиндры должны отличаться:

• Плавностью и равномерностью передвижения поршня по всей длине хода
• Малыми боковыми нагрузками на штоки – во избежание быстрого изнашивания уплотнений, поршней и рабочей поверхности цилиндра
• Отсутствием наружных утечек рабочей жидкости через неподвижные уплотнения (на подвижных поверхностях наличие масляной пленки без каплеобразования допускается)
• Минимальным внутренним перетеканием жидкости из одной полости цилиндра в другую (существует определенная техническая норма)
• Наличием грязесъемников, предотвращающих попадание грязи и пыли в полости цилиндров
• Устойчивостью рабочих поверхностей цилиндро-поршневой группы к коррозии и износу (лучше, если они будут иметь защитные покрытия)

Последнее требование особенно актуально для производителей гидравлического оборудования.

Проблема усиленного износа цилиндров и поршней наиболее эффективно решается с помощью антифрикционных твердосмазочных покрытий. В России они выпускаются под брендом MODENGY.

Покрытия облегчают скольжение контактирующих поверхностей и предотвращают фрикционный износ. Они одновременно выполняют смазочные и защитные функции.

Для обработки гидравлических поршней, штоков и гильз цилиндров используется антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1006.

В состав данного покрытия входят сразу два вида твердых смазок – дисульфид молибдена и поляризованный графит – поэтому оно обладает очень высокой несущей способностью и износостойкостью. MODENGY 1006 может применяться даже в экстремальных условиях эксплуатации поршневых цилиндров.

Материал наносится на штоки, стенки гильз и соприкасающиеся с ними поверхности поршней. Cмазочно-защитная пленка предупреждает возникновение задиров, скачкообразное движение сопряженных элементов и их коррозионный износ.

Под резиновые уплотнения поршней рекомендуется наносить другое покрытие, совместимое с эластомерами – MODENGY 1010.

Перед использованием покрытий металлические поверхности обязательно подготавливаются с помощью Очистителя металла MODENGY и Специального очистителя-активатора MODENGY. Первый эффективно удаляет любые виды загрязнений и обезжиривает детали, второй обеспечивает хорошую адгезию покрытий.

Виды поршневых гидроцилиндров

В зависимости от конструктивных особенностей и принципа работы (движения жидкости) существуют поршневые гидроцилиндры:

• Одностороннего и двустороннего действия
• С односторонним и двусторонним штоком
• С подвижным штоком и подвижным корпусом

В гидроцилиндрах одностороннего действия выдвижение штока осуществляется за счет создания давления рабочей жидкости в поршневой полости, в исходное положение он возвращается от усилия пружины.

В цилиндрах двустороннего действия усилие на штоке создается и при прямом, и при обратном движении поршня – за счет давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях.

При прямом ходе поршня на шток передается больше усилия, а скорость его движения меньше, чем при обратном ходе – из-за разницы в площадях, к которым приложена сила давления рабочей жидкости.

Если существует необходимость в создании одинаковых усилий или одинаковых скоростей перемещения выходных звеньев, используются гидроцилиндры с двухсторонним штоком. В них один поршень связан с двумя штоками. В современной технике применяются две разновидности таких конструкций: с закрепленным цилиндром и с закрепленным штоком.

Существуют также телескопические гидроцилиндры одностороннего и двустороннего действия. Они состоят из нескольких цилиндров, один из которых размещен в полости другого. При сравнительно малых размерах телескопические конструкции имеют большой ход штока, поэтому очень эффективны.

Основные параметры устройств

Все поршневые гидроцилиндры имеют свои геометрические, гидравлические и номинальные параметры.

К геометрическим относятся диаметр поршня (гильзы) и штока, а также ход поршня. Все значения устанавливает ГОСТ 6540-68.

Наиболее распространенные диаметры поршня – 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 620, 800 мм; диаметры штока, помимо тех же размеров, включают 4, 5, 6 и 8 мм.

Ход поршня, т.е. величина его максимально возможного перемещения со штоком, в нормализованных цилиндрах не превышает 10 мм.

К гидравлическим параметрам цилиндра относятся его номинальное рабочее давление и расход жидкости.

Номинальным называют такое давление, при котором гидроцилиндр работает в нужном режиме и сохраняет заявленные производителем свойства. Величина давления определяется нагрузками в цилиндре и может быть ограничена настройками клапанов – предохранительного или редукционного.

Усилие гидроцилиндра и скорость перемещения штока – номинальные параметры гидравлического устройства.

Усилие, развиваемое гидроцилиндром, пропорционально давлению и эффективной площади, на которую воздействует жидкость. Скорость перемещения штока определяется величиной расхода жидкости, поступающей в гидроцилиндр, и его эффективным диаметром.

Поршень гидроцилиндра одно- и двустороннего действия | Gidrolast

Гидроласт может изготовить поршень для гидроцилиндра

Основные элементы гидроцилиндра

• Корпус (гильза). Выполняется из высококачественной стали, имеет цилиндрическую форму. Внутренняя поверхность гильзы должна обеспечивать плотное прилегание поршня, поэтому её подвергают особой обработке (хонингованию). Торцы корпуса закрыты крышками. Рабочая жидкость подводится через отверстия – одно, если это гидроцилиндр одностороннего действия, или два с обоих концов корпуса, если двустороннего.
• Поршень гидроцилиндра. Элемент цилиндрической формы, который превращает энергию давления жидкости в механическую работу и передаёт усилие на шток (стержень). Поршень может непосредственно прилегать к стенкам гильзы либо иметь диаметр меньше, чем внутренний диаметр гильзы, тогда со стенками соприкасаются кольца из полимерных материалов.
• Шток гидроцилиндра – стержень, передающий усилие на рабочие органы и механизмы. Это единственная деталь гидроцилиндра, которая находится поочерёдно то в полости цилиндра, то снаружи. Поэтому он должен быть а) очень гладким, чтобы избежать стравливания давления из полости цилиндра, б) механически прочным, в) устойчивым к коррозии. Шток, как правило, хромируют и подвергают закалке – температурной и/или ТВЧ, а также тщательно обрабатывают поверхность для придания ей геометрической правильности и гладкости.

В различных участках гидроцилиндра устанавливаются кольца из синтетических полимеров: одни из них обеспечивают герметичность внутренней полости, другие препятствуют проникновению грязи из внешней среды, третьи играют роль демпфера, не давая поршню ударяться о крышку гидроцилиндра в крайних положениях, четвёртые служат направляющими.

Широко распространены плунжерные гидроцилиндры, в которых поршень и шток представляют собой единое целое, а именно толстый стержень, сплошной или полый. Плунжер может, в свою очередь, служить корпусом для гидроцилиндра меньшего диаметра – таким образом устроены

телескопические гидроцилиндры, работающие наподобие выдвижной антенны.

Как работает гидроцилиндр одно- и двустороннего действия

Поршень гидравлического цилиндра

Поршень делит внутренний объём гидроцилиндра на две полости – поршневую и штоковую. Рабочая жидкость (масло или эмульсия) подаётся под давлением в поршневую полость, давя на поршень и выталкивая шток из полости гидроцилиндра. Это прямой ход, во время которого совершается полезная работа.

Обратный ход в цилиндрах одностороннего действия осуществляется пассивно – например, вертикально стоящий гидроцилиндр складывается под действием силы тяжести. В некоторых конструкциях для этого используется возвратная пружина, которая устанавливается в штоковой полости. В гидроцилиндре двустороннего действия при обратном ходе рабочая жидкость подаётся в штоковую полость, двигая поршень гидроцилиндра в противоположную сторону. Таким образом, полезная работа совершается и при прямом, и при обратном ходе.

Следует отметить, что при обратном ходе усилие будет меньшим, чем при прямом: усилие пропорционально площади поршня гидроцилиндра, а так как к поршню крепится шток, то с этой стороны площадь, на которую давит рабочая жидкость, будет меньше.

Гидроцилиндры производства «Гидроласт»

Предприятие «Гидроласт» – отечественный производитель гидроцилиндров и различной гидравлической техники (гидростанции, подъёмники, домкраты и др.). Комплектующие поставляются из стран Западной Европы, сборка ведётся на современных полуавтоматических линиях. На предприятии внедрён ступенчатый контроль качества.

«Гидроласт» изготавливает гидроцилиндры сварные и на болтах, одно-и двустороннего действия, стандартные и по чертежам заказчика.

Каковы наиболее распространенные проблемы со штоком поршня гидроцилиндра?

26 января 2021 г. Мэри Гэннон

Джош Косфорд, ответственный редактор

Было бы полезно, если бы вы никогда не недооценивали важность штока цилиндра. Шток — это не только объект, передающий силу от поршня цилиндра, но и интерфейс между этим цилиндром и вашей машиной. Прежде чем вы сможете правильно выбрать, а затем спроектировать шток поршня, вы должны понять потенциальные области отказа. Ниже приведены пять наиболее распространенных проблем со штоком поршня в гидравлических цилиндрах.

1. Стержень имеет неподходящий размер для применения. Это может проявляться двумя способами, и, хотите верьте, хотите нет, но стержень может быть слишком большим . Поршневые штоки меньшего размера имеют низкую прочность, особенно при использовании с длинным ходом. Длинный тонкий стержень согнется или сломается, если толкать грузы тяжелее, чем они рассчитаны. Низкая прочность колонны может исправить это с помощью стержня большего диаметра или стопорной трубы для обеспечения дополнительной поддержки.

   И наоборот, если цилиндр работает на растяжение, увеличенный шток фактически уменьшит силу втягивания. Эта проблема возникает на этапе проектирования, поэтому убедитесь, что вы точно рассчитали силу втягивания, понимая дифференциальные цилиндры. Шток занимает место на поршне, уменьшая усилие втягивания цилиндра, заставляя цилиндр втягиваться с меньшим усилием, чем он выдвигается.

2. Обрыв резьбы стержня. Поток может разорваться по любой из многих причин. С точки зрения приложения, выбор неправильного потока может быть первой ошибкой. Диаметр резьбы играет роль в ее прочности, поэтому выбор стандартной наружной резьбы, когда полноразмерная резьба была бы более прочной, является большой ошибкой.

   Качество резьбы также играет роль в надежности. Если радиус изгиба резьбы (зазор между буртиком стержня и его резьбой) обработан неправильно, он оставляет окно открытым для поломки.

3. Царапины на штоке, ведущие к повреждению уплотнения. Царапины на штоке редко влияют на прочность цилиндра, особенно если они незначительны. Однако вмятины и царапины на штоке трутся о грязесъемник штока и уплотнение, со временем повреждая его.

   Использование только материала стержня, изготовленного из стали с индукционной закалкой, предотвратит появление вмятин на поверхности. Кроме того, обязательно выберите хром толщиной не менее одной тысячной дюйма. Толстая хромированная поверхность дополнительно упрочняет внешнюю оболочку из стали, что обеспечивает критическую коррозионную стойкость. Коррозия на штоке также создает язвы, которые могут повредить уплотнения штока.

4. Коррозия резьбы штока. Когда вы обработаете всю корку резьбы стержня, у вас больше не будет хрома. Поскольку хром защищает от коррозии, резьба стержня теперь предоставлена ​​элементам. Если ваш цилиндр работает во влажной среде или рядом с вредными химическими веществами, коррозия или ржавчина со временем могут ослабить конец штока.

   Выберите сплав, подходящий для вашего применения. Материал стержня легко доступен из различных сплавов нержавеющей стали. Нержавеющая сталь не ржавеет, а если вы заказываете ее с хромом, она обеспечивает такую ​​же защиту поверхности, как описано выше.

5. Механические повреждения. Хотя промышленные гидравлические цилиндры редко сталкиваются с предметами или другими механизмами, мобильное оборудование подвержено таким случайным повреждениям. Даже массивные штанги, используемые на экскаваторах, не могут сравниться с мощностью, на которую способны цилиндры стрелы, рукояти и ковша. Вдавливание цилиндров в мост в вертикальном положении приведет к вмятинам или вмятинам на штоке, независимо от толщины хрома или закалки корпуса.

Рубрики: Компоненты, Цилиндры, Основы проектирования, Рекомендуемые, Блог о мобильной гидравлике

Руководство по деталям гидравлических цилиндров: определение уплотнений, штоков, поршней и т. д.

Практически в каждой отрасли, в которой мы работаем, так или иначе используются гидравлические цилиндры. От машин, которые используются для строительства наших домов, до оборудования для тренировок, которым мы их наполняем, гидравлика повсюду. Но какие разные части гидравлического цилиндра и какие роли они выполняют?

Чтобы помочь вам определить различия в этих довольно похожих гидравлических системах, мы подготовили это удобное руководство. В данной статье описаны основные отличия гидроцилиндров одностороннего и двухстороннего действия.

A Гидравлический цилиндр состоит из вилки, торцевой крышки, отверстия, поршня и штока поршня, сальника и, наконец, уплотнения. Этот гидравлический цилиндр работает за счет повышения давления жидкости, запечатанной внутри цилиндра, заставляя поршень выдвигаться и втягиваться с большой скоростью и силой.

Важно знать, что делает каждая часть гидравлического цилиндра и как она взаимодействует с остальной частью системы. Если вам когда-либо понадобится разобрать, собрать или выполнить ремонт гидроцилиндра, понимание компонентов внутри имеет решающее значение.

По этой причине мы составили это полное руководство по деталям гидроцилиндров. Читайте дальше, чтобы узнать все о компонентах гидравлического цилиндра и о том, как они собираются.

Из каких частей состоит гидравлический цилиндр?

Гидравлический цилиндр состоит из восьми основных компонентов; скоба, сальник, порт(ы), цилиндр, шток, поршень, торцевая крышка и уплотнение. В сочетании эти части позволяют гидравлическому цилиндру создавать давление жидкости, которая приводит в движение поршень для выработки мощности для машины.

Гидравлические цилиндры и поршни приводят в действие большую часть нашего оборудования, но основной конструкции уже более двух столетий. Конструкция и конструкция гидроцилиндров не изменились с тех пор, как они были представлены еще в 1790-х годах.

Являясь типом механического привода или «двигателя», эти части спроектированы и изготовлены для совместной работы для выполнения конкретной задачи — выдвижения, втягивания или того и другого. Сама мощность обеспечивается гидравлическим насосом.

К основным частям, из которых состоит гидроцилиндр, относятся:

1. Вилка (крышка цилиндра) —  Вилка — это установленная часть гидравлического цилиндра. Вариант крепления (например, скоба) крепится к крышке цилиндра, которая удерживает давление в стволе.
2. Торцевая крышка (головка цилиндра) —  Работает с крышкой цилиндра для сохранения давления внутри.
3. Отверстие — Место, куда или откуда поступает гидравлическая жидкость.
4. Поршень – Деталь, оказывающая давление.
5. Шток поршня –  Деталь, передающая усилие на сам поршень.
6. Цилиндрический цилиндр –  Где сдерживается давление.
7. Сальник (уплотнительный сальник) —  Предотвращает утечку жидкости под давлением через шток поршня и точку соединения головки блока цилиндров.
8. Уплотнение –  Предотвращает выход или утечку жидкости при движении поршня.

Существует ряд вариантов крепления гидравлических цилиндров и гидроцилиндров, включая проушины, фланцы, вилки и крепления проушин.

Вилка

Вилка представляет собой тип системы крепления гидравлических цилиндров. Эта часть, в частности, представляет собой шарнирное крепление, которое позволяет гидравлическому цилиндру поворачиваться в одном диапазоне движения вдоль оси.

К крышке цилиндра крепятся монтажные приспособления, такие как скоба. Это одна из наиболее часто используемых систем крепления, которая в основном используется в приложениях, требующих поворота цилиндра по дуге при втягивании и выдвижении. Крепления на вилке чаще всего используются в гидравлике мобильных промышленных или строительных установок, например, в стрелах экскаваторов. Они также в основном используются в гидравлических цилиндрах с коротким ходом и диаметром от малого до среднего.

Монтажные кронштейны сначала устанавливаются на концы гидравлического цилиндра, а затем вставляются в крепление с вилкой, где стальной штифт удерживает его на месте с помощью шплинтов или стопорных колец. Этот метод формирует узел шарнирного соединения для гидравлического цилиндра. Крепление на скобе обеспечивает преимущество установки гидравлического цилиндра по центральной линии, хотя оно имеет некоторую уязвимость к проблемам с боковой нагрузкой из-за своего особого диапазона движения. Чтобы уменьшить эти эффекты, в креплениях с вилкой иногда используются сферические подшипники, чтобы допустить незначительную степень смещения. Это, в свою очередь, увеличивает срок службы гидравлического цилиндра и предотвращает его преждевременный выход из строя.

Другие варианты монтажа гидравлического цилиндра включают:

1. Фланцевое крепление —  Способ монтажа гидравлического цилиндра с головки. Это плоская пластина, через которую проходит и крепится шток цилиндра. В нем нет шарниров или подшипников, а крепление фиксируется по центральной линии гидравлического цилиндра. Это обеспечивает невероятную прочность и стабильность.
2. Крепление на цапфе –  По сути, это цилиндрическое удлинение, которое образует точку крепления, похожую на пень. Первоначально они использовались для старых пушек, которые вы видели на деревянных линкорах, где они использовались в качестве точек крепления, позволяя им поворачиваться вверх или вниз.
3. Крепление с проушиной — Вариант крепления фиксированного типа, который имеет прямоугольные выступы или приваривается к головке и крышке гидравлического цилиндра. Этот вариант монтажа обеспечивает хорошую прочность и стабильность, но подвержен такой же нетерпимости к смещению, как и другие варианты монтажа фиксированного типа.

Торцевая крышка

Торцевая крышка закрывает камеру давления с одного конца гидравлического цилиндра. Его также называют головкой блока цилиндров или «глухим концом» из-за его размещения внутри корпуса цилиндра, исключающего любое воздействие солнечного света.

Торцевые крышки соединяются с корпусом гидроцилиндра с помощью болтов, стержней или резьбы. Они также могут быть оснащены уплотнительным сальником или встроенным уплотнением штока.

Порт

Порт (или порты в гидравлических цилиндрах двойного действия) — это места входа и выхода жидкости из системы. В гидравлических цилиндрах двойного действия каждый порт расположен на любом конце гидравлического цилиндра, а поршень находится между обоими портами.

Очень важно, чтобы порты были надежно защищены, так как любая слабость в их конструкции может привести к опасной утечке гидравлической жидкости под давлением. При устранении утечек в гидравлическом цилиндре это одна из ключевых областей для проверки.

Поршень

Расположенный внутри гидравлического цилиндра поршень разделяет зоны давления внутри корпуса цилиндра. Движение вперед и назад, создаваемое всей поршневой системой, создает мощность.

Шток поршня прикреплен к поршню с помощью резьбы, гаек и болтов для передачи линейного движения. Поршни бывают двух разных состояний покоя; один «подпружинен» (поршень находится во втянутом положении), а другой «выдвинут» (поршень находится в выдвинутом положении). Знание состояния покоя поршней в вашей гидравлической системе важно знать, останавливаются ли они в середине действия чем-то вроде затемнения.

Различные фазы покоя также означают, что давление прикладывается к разным частям гидравлического цилиндра. Например, когда на торцевую крышку оказывается давление, шток цилиндра выдвигается.

Шток

Также известный как шток поршня, это одна из самых основных и важных частей гидравлического цилиндра. Шток — это часть поршня, которая выдвигается и втягивается, создавая движение, необходимое гидравлическому цилиндру для работы.

Шток поршня крепится как к поршню, так и к головке блока цилиндров. Он соединяет гидроцилиндр с машиной, используемой для выполнения работы, в виде монтажного приспособления или машинной резьбы. Он отвечает за передачу силы, создаваемой давлением, на компонент машины. Полировка и отделка штоков поршней имеют решающее значение для предотвращения утечек, поэтому это всегда должно выполняться в надежной мастерской по ремонту гидравлики.

Цилиндр

Трубка гидроцилиндра удерживает давление внутри цилиндра и содержит поршень. Цилиндры гидроцилиндров должны быть изготовлены из очень прочных материалов, чтобы выдерживать нагрузку и давление, которым они подвергаются.

Эти детали изготавливаются из различных видов стали, каждая из которых имеет разную степень прочности. Требуемый металл будет зависеть от типа гидравлического цилиндра и применения.

Сальник

Сальник, также известный как сальник гидравлического цилиндра, оснащен рядом уплотнений, которые предотвращают утечку жидкости под давлением за шток поршня или головку цилиндра. Это очень важно, поскольку утечки жидкости могут привести к смещению и повреждению цилиндра.

Как упоминалось ранее, торцевая крышка может иметь уплотнительный сальник или встроенное уплотнение штока. Преимущество сальника заключается в том, что он позволяет легко снимать и заменять все уплотнения в гидравлическом цилиндре.

Уплотнения, расположенные внутри сальника:

• первичное уплотнение
• вторичное уплотнение
• сменные ленты
• стеклоочиститель
• измельчитель
• статическое уплотнение

Уплотнение

Уплотнения находятся по всему гидравлическому цилиндру и изготавливаются из различных материалов в зависимости от применения для предотвращения утечек в системе. Они спроектированы таким образом, чтобы выдерживать повторяющиеся движения штока поршня внутрь и наружу цилиндра.

Конструкторы и инженеры выбирают уплотнения в зависимости от области применения гидравлического цилиндра. Например, уплотнения, устойчивые к плавлению, будут использоваться для гидравлических цилиндров, работающих при экстремально высоких температурах. С другой стороны, для тех, которые используются при очень низких температурах, потребуются уплотнения из полиуретана, поскольку этот материал не трескается при очень низких температурах.

Для гидравлических цилиндров, которые должны работать в условиях сильного трения (например, в заводских условиях), обычно используются уплотнения Zurcon и PTFE. Существуют также специальные уплотнения с опорными кольцами (которые работают при экстремальном давлении), а также уплотнения, обеспечивающие очень плотное закрытие (для гидравлических жидкостей, способных вытекать из стандартных уплотнений).

В случае утечки гидравлического цилиндра поврежденные уплотнения являются еще одним ключевым компонентом, который может вызвать проблему.

Как собираются гидравлические цилиндры?

Сборка гидравлического цилиндра — относительно простой процесс, при котором каждая часть прикрепляется к другой определенным образом. Сборку можно начинать только после проверки качества и чистоты каждой детали.

Основные этапы сборки гидроцилиндра:

1. Во-первых, уплотнения (для поршня, головки блока цилиндров и т.