Схемы и принцип действия гидроцилиндров

Гидравлические силовые цилиндры являются простейшими объемными гидродвигателями с ограниченным возвратно-поступательным перемещением выходного звена (штока). Помимо обеспечения возвратно-поступательного движения нагрузки силовые цилиндры широко используются для поворота вала привода нагрузки на ограниченный угол (не более 120о).

Гидравлические силовые цилиндры являются простейшими объемными гидродвигателями с ограниченным возвратно-поступательным перемещением выходного звена (штока). Помимо обеспечения возвратно-поступательного движения нагрузки силовые цилиндры широко используются для поворота вала привода нагрузки на ограниченный угол (не более 120о). 
По конструктивным признакам гидроцилиндры делятся на следующие виды:
- гидроцилиндры одностороннего действия (рисунок 1,а), у которых движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, и двустороннего действия (рисунок 1, б), у которых движение под действием рабочей жидкости происходит во взаимно противоположных направлениях. Обратный ход выходного звена гидроцилиндра одностороннего действия осуществляется под действием силы тяжести элементов машины или специальной пружины;
- гидроцилиндры с одним и двумя штоками (рисунок 1,в). Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяются в тех случаях, когда необходимо получить одинаковое усилие и одинаковую скорость при движении выходного звена в обоих направлениях. Однако такие гидроцилиндры увеличивают габариты машины, более сложны в изготовлении, поскольку приходится выдерживать строгую концентричность (соосность) нескольких поверхностей: внутренней корпуса 1, внешней поршня 3 и штока 2. Поэтому преимущественно используют гидроцилиндры с односторонним штоком, а нужное соотношение скоростей при движении в разных направлениях обеспечивают схемой подключения и конструктивными размерами;
 

- телескопические (рисунок 1, г), в которых выходным звеном являются несколько концентрически расположенных поршней, перемещающихся один относительно другого. Общий ход выходного звена такого гидроцилиндра равен сумме ходов всех его поршней. Телескопические гидроцилиндры применяются в тех случаях, когда при небольшой длине корпуса необходимо получить большой ход выходного звена;
- плунжерные (рисунок 2). Плунжер представляет собой удлиненный с выходом из корпуса цилиндр, выполняющий функцию одностороннего штока; 
- поворотные гидродвигатели (рисунок 3), включающие гидроцилиндр прямолинейного движения и механизм преобразования этого движения в поворотное. В качестве преобразующих механизмов применяют кривошипно-шатунные, шестеренные, винтовые, реечно-зубчатые и другие механизмы [1].  
Условные обозначения гидроцилиндров представлены в таблице 1.
 

а) реечно-шестеренный механизм; б)  с двумя лопастями
Рисунок 3 – Поворотные  гидроцилиндры
 

Несмотря на многообразие конструктивных решений гидроцилиндров, в их конструкции много общего, поэтому их конструкцию и принцип работы  можно рассмотреть на примере типового гидроцилиндра двойного действия с односторонним штоком, получившим на практике наибольшее распространение (рисунок 4). 

Таблица 1 – Классификация гидроцилиндров

Гидроцилиндр	Конструктивное исполнение	Условное обозначение
Одностороннего действия	без указания способа возврата штока
	с возвратом штока пружиной
	плунжерный
	телескопический
Двухстороннего действия	с односторонним штоком
	с двухсторонним штоком
	телескопический
С торможением	с постоянным тормо-жением в конце хода с одной стороны
	с постоянным тормо-жением в конце хода с двух сторон
	с регулируемым тормо-жением хода с одной стороны
	с регулируемым тормо-жением хода с двух сторон

Гидроцилиндр состоит из корпуса цилиндра 4 с заваренным днищем 1, в котором перемещается поршень 12, укрепленный на штоке 5. Шток направляется грундбуксой 8, удерживаемой проволочным кольцом 10. На поршне смонтированы манжетные уплотнения 2 с защитными кольцами 3. В расточках грундбуксы смонтированы манжетное уплотнение 6, защитное кольцо 7 и грязесъемник (чистильщик) 9. Корпус цилиндра и шток имеют проушины 11, 13 для подсоединения к машине. Гидроцилиндр имеет две рабочих камеры: поршневую полость ПП со стороны днища корпуса цилиндра и штоковую полость ШП со стороны грундбуксы. Рабочая жидкость в эти полости подается через отверстия в корпусе цилиндра, при этом в одной полости может быть высокое рабочее давление, а в другой - низкое давление слива. Поршень оказывается гидравлически неуравновешенным и жидкость стремится из камеры с высоким давлением уйти в камеру с низким. Препятствует этим перетокам жидкости уплотнение 2. Благодаря эффективному действию этих уплотнений объемный КПД гидроцилиндров относительно высок и составляет величину 0.98 – 0.99.
Гидроцилиндры могут крепиться на удлиненных стяжках, на лапах, на цапфах, на переднем фланце, на заднем фланце, на проушинах, серьгах, закладными кольцами. Жесткое крепление применяют в основном для небольших гидроцилиндров системы управления. В мобильных машинах (кран-манипуляторы, эвакуаторы, автоматические краны, буровые агрегаты и т. д.) чаще используют шарнирное крепление корпуса гидроцилиндра и штока, гидроцилиндры рабочего оборудования стрел и манипуляторов крепят шарнирно на проушинах-серьгах, причем в обоих местах шарнирного крепления (у корпуса) применяются сферические подшипники скольжения типа ШС. Эти подшипники допускают поворот (на небольшой угол) пальца в любой полости, обеспечивают свободный монтаж и демонтаж шарнирного соединения и исключают его заклинивания при небольших перекосах из-за недостаточности изготовления элементов рабочего оборудования [6].
 

Список литературы

1. Абpамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т., Элементы гидpопpивода : Спpавочник. – Киев : Техника, 1977. - 320 с.

2. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Маховиков Б.С., Пастоев И.Л. Гидравлика и гидропривод. М.: Горная книга, 2007. - 520 с.

3. Наземцев А. С., Рыбальченко Д. Е. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть 2. Гидравлические приводы и системы. Основы. Учебное пособие. – М.: ФОРУМ, 2007. – 304 с.

4. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. – 4-е изд. - М. : «Издательский дом Альянс», 2010. – 423 с.

5. Гидравлика, гидромашины и гидропривод: учеб.-метод. пособие по  курсовой  работе для  студентов  специальностей «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов», «Машины и оборудование лесного комплекса» / Е. С. Санкович, А. Б. Сухоцкий. – Минск: БГТУ, 2011. – 141 с.

6. Воронов Д.Ю., Волосков В.В., Драчев А.О., Бойченко О.В. Гидроцилиндры: учеб.-метод. пособие / Д.Ю. Воронов [и др.]. - Тольятти: ТГУ, 2011. - 72 с.

7. Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. Конструкция и расчет. М.: Машиностроение, 1966. - 172 с.