Гідроциліндр: принцип роботи, пристрій і застосування

Даний прилад в загальному розумінні являє собою об'ємний двигун з зворотно-поворотними або зворотно-поступальними рухами. Принципи роботи гідроциліндра широко використовуються в космонавтики, авіації, будівництві доріг, а також на підйомно-транспортних машинах і в землерийної галузі. Механізм знайшов застосування в різному обладнанні, включаючи кузнечнопрессовые машини і металорізальні верстати.

Опис пристрою

Якщо розглянути простий випадок, то можна сказати, що гідроциліндр — це гільза у формі циліндричної трубки з внутрішньою поверхнею, що зазнала ретельній обробці. Всередині пристрою знаходиться спеціальний поршень з манжетами у вигляді ущільнень з гуми. Останні служать для того, щоб робоча рідина перетікала через розділені порожнини циліндра. В експлуатації застосовуються особливі мінеральні масла. Пристрій і принцип роботи гідроциліндра передбачають подачу рідини в порожнину. Поршень отримує певний тиск і починає переміщатися.


Правильний підбір пристрою передбачає знання деяких важливих характеристик. Для початку слід вибрати відповідний діаметр поршня, тобто значення штовхаючого або тягнучого зусилля гідроциліндра. Чималу роль відіграє також і значення діаметра штока. Вибирається цей параметр у залежності від необхідної вантажопідйомності і рівня динамічного навантаження. При неправильно підібраному значенні можливо згинання штока в процесі експлуатації. Хід поршня, в свою чергу, впливає на напрямок руху робочого органу та загальні розміри пристрою в розкладеному стані. В зібраному вигляді габарити визначаються відстанями по центрам. Спосіб кріплення гідроциліндра залежить від його конструктивного виконання.

Загальний принцип роботи

На поліровану поверхню стрижня передається зусилля від поршня через шток. Правильний напрямок визначається за допомогою грундбукса. Процеси підведення і відведення робочої рідини в циліндрі відбуваються через два укріплених в гільзі кришки. Також у штока присутній ущільнення з декількох манжет. Перша з них служить для запобігання витоку робочої рідини з гідроциліндра, а друга збирає потрапляє всередину бруд. Рухливий механізм і шток на різьбі з'єднуються спеціальною деталлю або вушком, яка забезпечує рухоме закріплення корпусу агрегату.


Існує два основних принципи роботи гідроциліндра — з управлінням за допомогою гідророзподільника або завдяки певним засобам для регулювання гідравлічного приводу. При цьому всі діючі механізми виготовляються з підвищеними показниками міцності і надійності. Конструктивні елементи на зразок циліндра і блоку управління функціонують при високих тисках до 32 МПа. Для того щоб краще зрозуміти механізми дії таких агрегатів, слід розглянути їх основні актуальні різновиди.

Гідроциліндри односторонньої дії

У таких пристроях шток висувається за допомогою тиску робочої рідини в порожнини поршня. Повернення у вихідне положення здійснюється пружинним зусиллям. Якщо порівнювати з принципом роботи двосторонньої гідроциліндра, то можна відзначити один важливий нюанс. При інших рівних зусилля в односторонньому агрегаті створюється менше. Це відбувається за рахунок того, що прямий хід штока передбачає необхідність подолання сили пружності пружини у цьому механізмі.
Яскравим прикладом гідроциліндра односторонньої дії може служити звичайний домкрат. В даному випадку пружина застосовується в якості основного зворотного елемента. При цьому в ряді випадків зовсім немає потреби у використанні цієї деталі. Приміром, повернення може відбуватися за рахунок сили тяжіння піднятого вантажу, іншого агрегату або ж за допомогою приводного механізму.

Гідроциліндри двосторонньої дії

Тут робоча рідина також створює тиск на шток. В якості порожнини гідроциліндра вибирається, відповідно, поршнева або штокова. Прямий хід здатний створювати більше зусилля, однак швидкість руху робочої рідини виходить меншою. При зворотному русі рівно протилежна картина. Такий принцип роботи гідроциліндра двосторонньої дії грунтується на різниці в площах, до яких відбувається безпосереднє додаток сили тиску робочої рідини. Подібні пристрої повсюдно зустрічаються, наприклад, при операціях підйому і опускання відвалів у більшості бульдозерів. Головну роль при цьому відіграє ефективна площа поперечного перерізу.

Функціонування гідрозамків

Конструктивне виконання даного елемента базується на те, до якого типу належить гідроциліндр. Для одностороннього пристрою характерно наявність сідла, запірно-регулюючого елемента у формі кульки, поршня з штовхачем, а також пружини. Принцип роботи гідроциліндра і його замку полягає в тому, що при відсутності тиску в лінії управління робоча рідина перетікає з одного каналу на інший, тим самим зводячи кульку. Однак зворотного ходу не відбувається, тому що під дією потоку запірно-регулюючий елемент міцно притискається до сідла. Якщо ж тиск в лінії управління присутня, то робоча рідина безперешкодно переміщується між двома каналами.
У здвоєному гидрозамке поєднуються одразу два зворотних клапана. Вони розташовуються в одному корпусі так, що лінія управління кожного з них з'єднується з входом іншого. Принцип роботи гідрозамка гідроциліндра в такому випадку заснований на тому, що робоча рідина рухається в зворотному напрямку тільки при наявності тиску у відсіку. При цьому кожна з двох сторін механізму працює незалежно.

Варіанти конструкції

Серед основних типів відзначають плунжерні, поршневі і телескопічні пристрої. Принцип роботи плунжерного гідроциліндра передбачає подачу робочої рідини в порожнину, де плунжер починає своє звільнення з-за дії підвищеного тиску. Повернутися у вихідне стан агрегат здатний завдяки впливу зовнішнього зусилля на торець штока. Поршневі гідроциліндри найбільш поширені. Основною відмінністю таких пристроїв від плунжерних є можливість до створення штовхаючого або тягнучого зусилля. Штокова порожнина сполучається через сапун з атмосферою, однак попадання частинок пилу і бруду на робочу поверхню не відбувається.

Телескопічні гідроциліндри

Свою назву ці пристрої отримали за рахунок зовнішньої схожості з телескопами або підзорними трубами. Універсальність даних гідроциліндрів дозволяє застосовувати в їх основі як односторонні, так і двосторонні механізми. Найбільш часто використовуються для операцій підйому і опускання кузовів самоскидів. Принципи роботи телескопічного гідроциліндра типу припускають наявність великого ходу поршня при відносно компактних габаритних розмірах самого пристрою.