Поршень гидравлического цилиндра и его разновидности

Работа гидравлического цилиндра основана на преобразовании давления жидкости в возвратно-поступательное движение. Основное рабочее звено – поршень, свободно передвигающийся внутри цилиндра. Под давлением рабочей жидкости (масла или эмульсии) он перемещается, передавая усилие на шток (стержень). Шток приводит в действие различные механизмы: поднимает платформу с грузом, обеспечивает работу пресса или станка.

Поршень гидравлического цилиндра может быть двух видов:

• Более ранний вариант, ныне встречающийся нечасто – цилиндрический поршень, вплотную примыкающий к внутренним стенкам гильзы. Из-за больших нагрузок трения такие поршни изготавливаются из бронзы, латуни или фторопласта.
• Тело поршня само по себе с гильзой не соприкасается – по внутренним стенкам цилиндра скользят кольца из полимерных материалов, смонтированные в канавках по окружности поршня. Это обеспечивает лучшую герметичность и, следовательно, высокую эффективность.

Чтобы гидравлический цилиндр имел максимальный КПД, конструкция должна быть герметичной, так как даже небольшое стравливание давления в системе ведёт к снижению мощности и быстрому износу гидроцилиндра. Для этой цели служит система манжет и уплотнительных колец из полимерных материалов, которые не дают рабочей жидкости просачиваться под давлением.

Виды гидравлического цилиндра

Все гидравлические цилиндры подразделяют на две группы – одностороннего и двустороннего действия. В первом случае конструкция подразумевает подачу жидкости только для прямого хода поршня, и полезная работа совершается только в одном направлении. Затем поршень возвращается в исходное положение за счёт внешних сил – например, под действием тяжести платформы или кузова. Если цилиндр расположен горизонтально, то возврат поршня осуществляется за счёт пружины.

В конструкции второго типа (гидроцилиндр двустороннего действия) система подачи рабочей жидкости сложнее: избыточное давление поочерёдно создаётся по ту и другую сторону поршня, а полезная работа совершается при прямой и при обратном ходе. Для ряда механизмов используются конструкции гидроцилиндров с двухсторонним штоком, который поочерёдно выдвигается по обе стороны цилиндра.

Часто от гидроцилиндра требуется очень большая величина рабочего хода, в разы превышающая размеры самого гидроцилиндра. Эту задачу решают телескопические цилиндры: они представляют собой несколько цилиндров разного диаметра, вставленных один в другой наподобие матрёшки, т.е. шток одного цилиндра служит корпусом для другого. Количество цилиндров в этой конструкции может доходить до шести, а длина рабочего хода достигать нескольких десятков метров.

Характеристики поршня

Мощность гидравлического цилиндра зависит от давления рабочей жидкости в системе и площади поршня. Чем больше диаметр поршня, тем большую мощность развивает гидроцилиндр при том же давлении. Но увеличение диаметра поршня, как и повышение давления в гидросистеме, не всегда представляется конструктивно возможным. Один из способов увеличить мощность – последовательное соединение двух и более гидроцилиндров.

Поршень – не единственный возможный вариант рабочего звена в гидродвигателе. В различных сферах используются следующие конструкции:

• Плунжерный – цилиндрический шток (плунжер), диаметр которого соответствует внутреннему диаметру гильзы, одновременно служит и поршнем. Конструкция широко распространена
• Мембранный – имеет мембрану – перепонку, соединённую со штоком. При подаче рабочей жидкости мембрана растягивается и смещает шток
• Сильфонный – рабочая жидкость подаётся в сильфон (элемент с гофрированными стенками, напоминающий меха гармоники)