Гидравлический поршень: принцип работы и обслуживания
- Поршень и другие элементы гидроцилиндра
- Разновидности поршневых гидроцилиндров
- Основные параметры поршневых гидроцилиндров
Гидроцилиндры широко применяются в гидравлических системах транспортных средств и промышленного оборудования. Эти устройства выступают в качестве исполнительных механизмов или источников привода.
Поршневые гидроцилиндры – наиболее простая, удобная и многофункциональная разновидность этих устройств. Их основным функциональным элементом является гидравлический поршень. Под действием рабочей жидкости, нагнетаемой в полость цилиндра, он совершает возвратно-поступательное движение с определенной скоростью.
В результате перемещения поршня происходит преобразование гидравлической энергии в механическую – тем самым выполняется основная функция гидроцилиндра.
Поршень и другие элементы гидроцилиндра
Как уже было отмечено выше, поршень является основным звеном гидроцилиндра. Под действием давления рабочей жидкости, поступающей из отверстий в крышках цилиндра, он передвигается плавно и равномерно. Удары поршня о крышки смягчают специальные тормозные устройства – демпферы.
Посредством пальца поршень соединен со штоком, на который передает свое усилие. Поршень и шток образуют в камере соответствующие полости: поршневую, ограниченную поверхностями корпуса и поршня, и штоковую, ограниченную поверхностями корпуса, поршня и штока.
Внутренние перетечки жидкости из одной полости цилиндра в другую должны быть минимальными. В целях герметизации полостей на поршень устанавливают специальные уплотнения из маслостойкой резины. Для предотвращения попадания грязи и пыли применяют грязесъемники.
Все основные элементы гидроцилиндра – корпус гильзы, поршень и шток – изготавливают из металла, способного выдержать значительные нагрузки.
Поршни, оснащенные специальными направляющими и уплотняющими кольцами, выполняют, как правило, из стали. Устройства, не имеющие колец и контактирующие с внутренними стенками гильзы всей поверхностью, производят из материалов с улучшенными антифрикционными свойствами – латуни, фторопласта или бронзы.
Рабочие поверхности деталей цилиндра должны быть устойчивыми к коррозии и износу. Именно поэтому многие производители гидравлического оборудования обрабатывают детали специальными антифрикционными покрытиями (АФП).
В России такие материалы выпускаются по уникальной твердосмазочной технологии, в результате по своим свойствам они превосходят заводские покрытия.
АФП облегчают скольжение трущихся поверхностей и предотвращают фрикционный износ деталей, тем самым совмещая в себе функции смазки и защитного покрытия.
В целях продления работоспособности гидравлических поршней, штоков и гильз гидроцилиндров используется антифрикционное покрытие MODENGY 1006 с дисульфидом молибдена и поляризованным графитом. Оно обладает очень высокой несущей способностью и износостойкостью, поэтому выдерживает любые условия эксплуатации поршневых цилиндров.
АФП предупреждает коррозионный износ металлических элементов, возникновение задиров и последующее скачкообразное движение. Покрытие устойчиво к перекачиваемым средам, обладает свойствами антиаварийной смазки.
Участки, контактирующие с резиновыми уплотнениями, рекомендуется обрабатывать другим покрытием, совместимым с полимерами и эластомерами – MODENGY 1010.
Чтобы АФП легло равномерно и качественно, перед его нанесением металлические поверхности следует тщательно очистить и обезжирить – например, с помощью Очистителя металла MODENGY. Для финишной подготовки деталей и улучшения адгезии покрытия можно использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY.
Разновидности поршневых гидроцилиндров
Поршневые гидроцилиндры подразделяются на разновидности по разным признакам:
- По направлению действия рабочей жидкости: гидроцилиндры одностороннего и двустороннего действия
- По числу штоков: цилиндры с односторонним и двусторонним штоком
- По виду выходного звена: цилиндры с подвижным штоком и подвижным корпусом
В гидроцилиндрах одностороннего действия шток выдвигается за счет давления рабочей жидкости, а возвращается в исходное положение от усилия пружины.
Некоторые устройства производят возврат за счет приводимого механизма, другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза – по такому принципу работают бутылочные домкраты.
Цилиндры двустороннего действия создают давление рабочей жидкости в обеих полостях (поршневой и штоковой), поэтому шток принимает усилие как при прямом, так и при обратном ходе поршня. Причем при прямом ходе усилие больше, чем при обратном из-за разницы в площадях, к которым прикладывается сила давления жидкости.
С помощью гидроцилиндров двустороннего действия осуществляется, к примеру, подъем и опускание отвала бульдозеров.
При необходимости создания одинаковых усилий или одинаковых скоростей перемещения выходных звеньев, применяются гидроцилиндры с двухсторонним штоком.
Существуют также телескопические гидроцилиндры одностороннего и двустороннего действия. Они состоят из нескольких цилиндров, один из которых размещен в полости другого. Сравнительно малые размеры и большой ход штока определяют их высокую эффективность.
Основные параметры поршневых гидроцилиндров
Поршневые гидроцилиндры характеризуются по геометрическим, гидравлическим и номинальным параметрам.
К геометрическим относятся диаметр поршня и штока, а также ход поршня. Нормы установлены ГОСТом 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; штока – 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 мм.
Ход, т.е. величина максимально возможного перемещения поршня со штоком, у нормализованных цилиндров не превышает 10 мм.
К гидравлическим параметрам гидроцилиндров относят номинальное рабочее давление и расход жидкости
Номинальным называют давление, при котором гидроцилиндр работает в расчетном режиме, сохраняя заявленные производителем параметры. Величина этого показателя определяется значением нагрузки. Давление может быть ограничено настройками предохранительного или редукционного клапанов. Если нагрузки в цилиндре отсутствуют, давление обуславливается только потерями на трение.
Скорость перемещения штока и усилие, развиваемое гидроцилиндром, относятся к его номинальным параметрам.
Скорость определяется величиной расхода жидкости и эффективным диаметром цилиндра. Усилие, развиваемое им, пропорционально давлению и площади, на которую воздействует жидкость.