Гидравлические цилиндры и типы гидроцилиндров в прессах

Сами гидросистемы известны довольно давно и широко применяются во многих агрегатах как промышленного, так и бытового плана. Сами того не осознавая, мы сталкиваемся с ними каждый день на улицах и на работе.

Самый распространённый пример гидроцилиндра, который вы почти наверняка держали в руках, это банальный автомобильный домкрат. Принцип его действия, по своей сути, ничем не отличается от аналогичных гидроцилиндров для прессов или плунжерных систем экскаватора.

Содержание

1 Применение гидроцилиндров
2 Составляющие части гидравлического пресса
3 Разновидности и особенности гидросистем

Применение гидроцилиндров

Основной областью применения гидравлических цилиндров уже долгое время являются всевозможные прессы. С незапамятных времён их применяли в винной промышленности. Другим известным примером использования прессов можно считать давление масел (подсолнечного или оливкового).

На сегодняшний день такие устройства стали значительно мощнее и их применение в промышленности намного шире. Невозможно представить себе завод или авторемонтную мастерскую, в которых не применяли бы гидравлические прессы.

Не менее распространёнными они стали и в быту. Масса инструментов оснащены гидравлическими цилиндрами. Ну а тот, кто занимается заготовкой соков, наверняка знает о них не понаслышке.

Прессы различной мощности и конструкции, массово производятся всевозможными «Кулибиными» в гаражных условиях. Чаще всего, в таких чудо-устройствах используют старые домкраты от грузовиков, которые, по своей сути, являются теми же гидравлическими цилиндрами и могут выдать довольно серьёзное усилие.

Принцип действия

Принцип работы гидросистем заключается в передаче усилия при помощи перекачки жидкости. Дело в том, что они почти не сжимаются под давлением и, по этой причине, прекрасно подходят для передачи, порой очень больших, усилий.

Согласно закону Паскаля, при подаче, жидкость оказывает равное действие на все одинаковые по площади поверхности, что в конкретном приложении означает – меньшим усилием, на меньшей площади, можно уравновесить большее, на большей площади.

По сути, получается нечто вроде гидравлического редуктора. При этом усилие, приложенное к меньшей плоскости, на большей увеличится пропорционально их размеру.

Именно этот принцип лежит в основе всех гидравлических систем. Помимо кажущейся его простоты и гибкости применения, существует несколько основных плюсов таких устройств:

чрезвычайно высокая эффективность при работе с большими нагрузками (транспортировке больших грузов или приложении больших усилий);
возможность обеспечения высокой точности настройки;
незаурядная надёжность (гидравлические системы легко защищаются от перегрузок с помощью предохранительных клапанов стравливания избыточного давления);
относительно небольшие габариты оборудования и экономичность при эксплуатации.

Составляющие части гидравлического пресса

Гидравлические системы состоят из нескольких основных компонентов: привода (гидромотора, гидроцилиндра), насоса, аварийного клапана, резервуара.

Производительность всей системы зависит от давления, нагнетаемого насосом масла, диаметра рабочей поверхности поршня, габаритов цилиндра и максимального допустимого давления.

Одной из наиболее важных частей гидравлических систем является жидкость, нагнетаемая насосом и приводящая в движение привод. К ней предъявляется ряд требований, в том числе химический состав, пределы рабочих температур, плотность, склонность к окислению. Важным свойством таких жидкостей является обводнение – способность сохранять рабочие качества системы при попадании влаги.

Семьдесят процентов отказов гидросистем происходят из-за качества и состояния масла. Сорок, из них, непосредственно зависят от эксплуатационных его параметров. Остальные шестьдесят непосредственно связаны с ходом работы.

К числу таких неприятностей относят повышенный износ элементов системы, коррозия металлических поверхностей (что нередко приводит к заклиниванию гидравлических цилиндров или повреждению герметизирующих прокладок), повышенную вязкость масел или их загрязнение водой, пылью или воздухом.

Все это, мягко говоря, не способствует безаварийной работе как системы в целом, так и отдельных её узлов.

Такие системы применяются в следующих сферах:

В промышленном оборудовании (гидравлических прессах, манипуляторах или формовочных машинах для пластмасс).
Мобильной технике (в экскаваторах, в кранах, в строительном оборудовании и даже в самолётах).
В спецтехнике, такой как, тренажёры и испытательные стенды.

Разновидности и особенности гидросистем

В большей части перечисленного выше оборудования установлены гидросистемы с использованием гидроцилиндров.

Все они, в свою очередь, делятся на гидроцилиндры одностороннего или двухстороннего действия.

В зависимости от способа установки и крепления к машине гидроцилиндры можно разделить на два типа: гидроцилиндры жёстко закреплённые; гидроцилиндры шарнирные.

По специфике их работы выделяют несколько видов:

поршневые;
плунжерные;
телескопические;

Цилиндры одностороннего действия рассчитаны на приложение усилия гидравлической жидкости к выходному элементу (поршню или плунжеру), в одном направлении. Обратный ход осуществляется за счёт распрямления пружины или под действием силы тяжести (либо за счёт работы другого цилиндра или механизма).

Надо учитывать, что в случае применения гидравлического цилиндра с возвратной пружиной, усилие прямого хода будет меньше, чем аналогичного по размерам двунаправленного. Происходит это потому, что в момент нагнетания жидкости, помимо прочих нагрузок, преодолевается сила упругости пружины.

Что касается двунаправленных гидравлических цилиндров, то в них используется конструкция с двумя рабочими плоскостями. Это позволяет прилагать усилие в двух направлениях. При этом одна из частей цилиндра подключается к сточному клапану, а другая к нагнетательному.

Для этого варианта цилиндра тоже существует нюанс. При поступательном движении поршня производимое усилие больше, а скорость меньше чем при возвратном. Это связано с разницей рабочих площадей (речь идёт об эффективном сечении поршня) к которым прилагается давление жидкости. При обратном движении, площадь меньше за счёт диаметра «выходного элемента» гидроцилиндра.

Наверное, стоит упомянуть и о телескопических гидроцилиндрах, хоть они и очень редко используются в прессах.

Такая разновидность применяется в случаях, когда требуется вылет штока, значительно превышающий длину корпуса самого цилиндра. Выполнена эта конструкция как несколько вложенных один в другой цилиндров, корпус каждого следующего в которой служит штоком, предыдущей.

Производятся они в вариантах с однонаправленным, так и двунаправленным движением. Такой агрегат проще всего встретить на самосвалах.

В случае изготовления прессов в кустарных условиях, принцип их действия ничем не отличается от их промышленных аналогов. Единственное, что в таких устройствах, в большинстве случаев, применяют ручные насосы. Из-за малых габаритов и сравнительно небольших усилий, нет острой необходимости в громоздких и достаточно дорогостоящих масляных насосах.

Эксплуатация и обслуживание

Мы рассмотрели лишь основные параметры и разновидности гидроцилиндров, применяющихся в прессах, промышленной и спецтехнике. Они являются одной из основных частей гидросистем, но отнюдь не единственной.

Работа этих мощных устройств зависит от качества и состояния множества узлов: насосов, фильтров, клапанов, масляных магистралей. Каждый из них, исполняет свою важную функцию, а потому тоже нуждается в правильной эксплуатации и тщательном обслуживании.

При работе с такими устройствами, как гидроцилиндры, не стоит также забывать о технике безопасности. Имейте в виду, что вы работаете с оборудованием, производящим усилие от нескольких сотен килограмм до нескольких десятков тон. Неосторожное обращение с ними может привести к серьёзным увечьям.