Co to jest cylinder hydrauliczny?
Siłownik hydrauliczny to siłownik hydrauliczny, który przekształca energię hydrauliczną w energię mechaniczną i wykonuje liniowy ruch posuwisto-zwrotny (lub ruch wahadłowy). Jest prosty w konstrukcji i niezawodny w działaniu. Gdy jest używany do uzyskania ruchu posuwisto-zwrotnego, można wyeliminować urządzenie zwalniające i nie ma luki w przekładni, a ruch jest płynny, dlatego jest szeroko stosowany w różnych mechanicznych układach hydraulicznych. Siła wyjściowa cylindra hydraulicznego jest proporcjonalna do efektywnej powierzchni tłoka i różnicy ciśnień pomiędzy obiema stronami;
Konstrukcja cylindra hydraulicznego
Cylinder hydrauliczny składa się zwykle z tylnej pokrywy końcowej, cylindra, tłoczyska, zespołu tłoka, przedniej pokrywy końcowej i innych głównych części; Aby zapobiec wyciekom oleju na zewnątrz cylindra hydraulicznego lub z komory wysokiego ciśnienia do komory niskiego ciśnienia, pomiędzy cylindrem a pokrywą końcową, tłokiem a tłoczyskiem, tłokiem a cylindrem, tłoczyskiem i przednią pokrywą końcową znajduje się urządzenie uszczelniające, a także urządzenie pyłoszczelne na zewnątrz przedniej pokrywy końcowej; Aby zapobiec uderzeniu tłoka w głowicę cylindra, gdy szybko powraca on do końca skoku, koniec cylindra hydraulicznego jest również wyposażony w urządzenie buforowe; Czasami wymagane jest urządzenie wydechowe.
Zespół bloku cylindrów
Wnęka uszczelniająca utworzona przez zespół cylindra i zespół tłoka poddawana jest działaniu ciśnienia oleju, dlatego zespół cylindra powinien mieć wystarczającą wytrzymałość, wysoką dokładność powierzchni i niezawodne uszczelnienie.
(1) Połączenie kołnierzowe, prosta konstrukcja, łatwa obróbka, niezawodne połączenie, ale koniec cylindra musi mieć wystarczającą grubość ścianki, aby zainstalować śruby lub wkręty, jest to powszechnie stosowana forma połączenia.
(2) Połączenie półpierścieniowe, podzielone na dwie formy połączenia: połączenie półpierścienia zewnętrznego i połączenie półpierścienia wewnętrznego. Proces łączenia pierścieni jest dobry, niezawodny i zwarty, ale osłabia wytrzymałość cylindra. Zastosowanie połączenia pierścieniowego jest bardzo powszechne i często stosuje się je do łączenia cylindra z rury stalowej bez szwu i zaślepki.
(3) połączenie gwintowe, istnieją dwa rodzaje połączeń z gwintem zewnętrznym i połączenie z gwintem wewnętrznym, które charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, lekkością i zwartą konstrukcją, ale konstrukcja końca cylindra jest złożona; ta forma połączenia jest zwykle używana w sytuacjach wymagających małych rozmiarów i niewielkiej wagi.
(4) Połączenie drążka kierowniczego ma prostą konstrukcję, dobry proces i dużą wszechstronność, ale objętość i ciężar pokrywy końcowej są większe, a drążek kierowniczy będzie dłużej rozciągany po naprężeniu, co wpływa na efekt. Nadaje się tylko do cylindrów hydraulicznych średniego i niskiego ciśnienia o małej długości.
(5) Połączenie spawane, wysoka wytrzymałość, prosta produkcja, ale łatwo spowodować odkształcenie cylindra podczas spawania.
Podstawowa forma działania siłownika hydraulicznego:
Standardowe podwójne działanie: przesuw mocy w obu kierunkach i stosowane w większości zastosowań:
Cylinder jednostronnego-działania: gdy wymagany jest ciąg tylko w jednym kierunku, można zastosować cylinder jednostronnego działania-;
Cylinder podwójny: Gdy wymagane jest równe przesunięcie po obu stronach tłoka lub gdy na każdym końcu jest podłączone obciążenie, gdy jest to korzystne mechanicznie, dodatkowy koniec można wykorzystać do zainstalowania krzywek do obsługi przełączników skoku itp.
Cylinder jednostronnego działania ze sprężyną powrotną: zwykle ograniczony do bardzo małych cylindrów o krótkim skoku, używanych do trzymania i zaciskania. Długość wymagana do umieszczenia sprężyny powrotnej sprawia, że są one uciążliwe w przypadku długich podróży;
Cylinder jednostronnego działania typu tłokowego: tylko jedna komora przepływowa, ten typ cylindra jest zwykle montowany pionowo, obciążenie resetuje cofanie cylindra, nazywane są również „cylindrami wyporowymi” i są praktyczne w przypadku długich podróży;
Cylinder teleskopowy wielostopniowy: do 4 tulei, krótszy niż cylinder standardowy. Istnieją pojedyncze lub podwójne działanie, są droższe niż standardowe cylindry, zwykle używane do montażu, przestrzeń jest niewielka, ale wymaga większego skoku.
Cylinder tandemowy: Stopa cylindra tandemowego składa się z dwóch zamontowanych współosiowo cylindrów, tłoki obu cylindrów są połączone wspólnym tłoczyskiem, a uszczelka tłoczyska jest umieszczona przed dwoma cylindrami, dzięki czemu każdy cylinder może spełniać podwójną funkcję, gdy szerokość lub wysokość montażowa jest ograniczona. Cylinder tandemowy może zwiększyć moc wyjściową;
Cylinder podwójny: Cylinder podwójny składa się z dwóch cylindrów zamontowanych współosiowo. Obydwa tłoki nie są połączone. Pomiędzy dwoma cylindrami umieszczona jest uszczelka tłoczyska, dzięki czemu każdy cylinder może pełnić podwójną funkcję, a oba cylindry można zamontować na tłoczysku (jak pokazano) lub-odwrotnie-. Zwykle używany do zapewnienia pracy na trzech stanowiskach.
Zasada działania siłownika hydraulicznego
Zasada działania i analiza konstrukcji kompletnego zestawu cylindrów hydraulicznych (pokaz animacji)
Zasada przekładni hydraulicznej - z olejem jako czynnikiem roboczym, ruch przenoszony jest poprzez zmianę objętości uszczelnienia, a moc przekazywana jest poprzez ciśnienie wewnątrz oleju.
1. Część napędowa przekształca energię mechaniczną napędu głównego w energię ciśnienia oleju (energię hydrauliczną). Na przykład: pompa hydrauliczna.
2. Część wykonawcza -, pompa hydrauliczna wprowadza energię ciśnienia oleju w energię mechaniczną, która napędza mechanizm roboczy. Na przykład: cylinder hydrauliczny, silnik hydrauliczny.
3. Część sterująca - służąca do kontrolowania i regulacji ciśnienia oleju, przepływu i kierunku przepływu. Na przykład: zawór regulacji ciśnienia, zawór regulacji przepływu i zawór regulacji kierunku.
4. Część pomocnicza - pierwsze trzy części są połączone w system, który pełni rolę magazynowania, filtracji, pomiaru i uszczelniania oleju. Przykładami mogą być rury i złącza, zbiorniki paliwa, filtry, akumulatory, uszczelki i przyrządy kontrolne.
Ciśnienie przyłożone w dowolnym punkcie danej objętości cieczy może być przenoszone równomiernie we wszystkich kierunkach. Oznacza to, że gdy używanych jest wiele cylindrów hydraulicznych, każdy cylinder będzie ciągnął lub pchał z własną prędkością, a prędkości te zależą od ciśnienia wymaganego do przeniesienia ładunku.
W przypadku tej samej nośności siłownika hydraulicznego, jako pierwszy przesunie się siłownik hydrauliczny przenoszący najmniejsze obciążenie, a jako ostatni przesunie się siłownik hydrauliczny przenoszący największe obciążenie.
Aby zsynchronizować ruch siłownika hydraulicznego tak, aby ładunek był przeciskany z tą samą prędkością w dowolnym miejscu, konieczne jest zastosowanie w układzie zaworu sterującego lub elementu układu synchronicznego przecisku.
Klasyfikacja cylindrów hydraulicznych
Aby sprostać różnym zastosowaniom różnych silników głównych, istnieje wiele typów cylindrów hydraulicznych.
Zgodnie z kierunkiem dostarczania oleju można go podzielić na cylinder jednostronnego działania i cylinder dwustronnego działania. Cylinder jednostronnego działania-podaje olej pod wysokim ciśnieniem-tylko na jedną stronę cylindra i wykorzystuje inne siły zewnętrzne, aby odwrócić ruch tłoka. Cylinder dwustronnego działania podaje olej pod ciśnieniem na obie strony cylindra. Ruch tłoka do przodu i do tyłu odbywa się pod wpływem ciśnienia hydraulicznego.
Zgodnie ze strukturą można go podzielić na cylinder tłokowy, cylinder tłokowy, cylinder wahliwy i cylinder z tuleją teleskopową. W zależności od kształtu tłoczyska można go podzielić na cylinder z pojedynczym tłoczyskiem i cylinder z podwójnym tłoczyskiem.
Zgodnie ze specjalnym przeznaczeniem cylindra można go podzielić na cylinder szeregowy, cylinder wspomagający, cylinder prędkości, cylinder krokowy i tak dalej.
Ten typ cylindra nie jest prostym cylindrem, ale kombinacją innych cylindrów i komponentów, dlatego z konstrukcyjnego punktu widzenia ten typ cylindra nazywany jest również cylindrem kombinowanym.
1. Cylinder hydrauliczny mechanizmu różnicowego
Zasada różnicowa cylindra hydraulicznego polega na tym, że oba końce są jednocześnie podłączone do rurociągu dostarczającego olej; jeden koniec jest połączony, ponieważ powierzchnia tłoczyska jest mniejsza niż drugi koniec. Aby uzyskać ruch, stosuje się zasadę różniczkową.
Kiedy dwie wnęki cylindra z pojedynczym tłoczyskiem są podawane jednocześnie do oleju pod ciśnieniem, ponieważ efektywna powierzchnia wnęki beztłoczyskowej jest większa niż efektywna powierzchnia wnęki beztłoczyskowej, siła tłoka działająca w prawo jest większa niż siła w lewo. Dlatego tłok przesuwa się w prawo, a tłoczysko wysuwa się. Jednocześnie olej z wnęką tłoczyska jest wytłaczany w taki sposób, że wpływa do wnęki beztłoczyskowej, przyspieszając w ten sposób prędkość wysuwania tłoczyska. Ten sposób połączenia siłownika hydraulicznego z pojedynczym tłoczyskiem nazywany jest połączeniem różnicowym. W przypadku połączenia różnicowego efektywną powierzchnią cylindra hydraulicznego jest-pole przekroju poprzecznego tłoczyska, a prędkość stołu jest większa niż w przypadku wnęki beztłoczyskowej, podczas gdy siła wyjściowa jest zmniejszona.
Zasada działania i analiza konstrukcji kompletnego zestawu cylindrów hydraulicznych (pokaz animacji)
Połączenie różnicowe to skuteczny sposób na osiągnięcie szybkiego ruchu bez zwiększania wydajności i mocy pompy hydraulicznej.
2. Siłownik hydrauliczny jednodźwigniowy
Cylinder hydrauliczny z pojedynczym tłoczyskiem ma tłoczysko tylko na jednym końcu. Jest to siłownik hydrauliczny jednotłokowy. Otwory wlotowe i wylotowe oleju A i B na obu końcach mogą przepuszczać olej pod ciśnieniem lub olej powrotny, zapewniając ruch-dwukierunkowy, dlatego jest on również nazywany cylindrem dwustronnego działania. Gdy jest używany do uzyskania ruchu posuwisto-zwrotnego, można wyeliminować urządzenie zwalniające i nie ma luki w przekładni, a ruch jest płynny, dlatego jest szeroko stosowany w różnych mechanicznych układach hydraulicznych.
Cechy:
(1) Wlot oleju bez wgłębienia pręta, powrót oleju z wgłębieniem pręta.
(2) Wlot oleju z wgłębieniem pręta, powrót oleju bez wnęki pręta.
(3) Połączenie różnicowe -, lewa i prawa wnęka są połączone i przepuszczany jest olej pod ciśnieniem.
Porównanie trzech cylindrów z pojedynczym prętem, jak pokazano na poniższym rysunku:
Zasada działania i analiza konstrukcji kompletnego zestawu cylindrów hydraulicznych (pokaz animacji)
3. Cylinder tłokowy jednoprętowy
Tłok cylindra tłokowego jednotłoczkowego ma tylko jeden koniec z tłoczyskiem, ponieważ powierzchnia efektywna lewej i prawej wnęki cylindra tłokowego jednotłoczkowego jest różna, dlatego charakteryzuje się tym, że: gdy ciśnienie płynu i przepływ Q pozostają niezmienione naprzemiennie w obu wnękach cylindra, ciąg wyjściowy F cylindra tłokowego w lewo i w prawo nie jest równy, port prędkości ruchu posuwisto-zwrotnego nie jest taki sam, i im większa średnica tłoczyska, tym większa różnica. Jednakże, gdy blok cylindrów jest nieruchomy i tłoczysko jest nieruchome, zakres ruchu odpowiedniego stołu warsztatowego jest taki sam.
Zasada działania i analiza konstrukcji kompletnego zestawu cylindrów hydraulicznych (pokaz animacji)
4. Cylinder tłokowy z podwójnym tłoczyskiem
Średnice tłoczyska na obu końcach cylindra tłokowego z podwójnym tłoczyskiem są zwykle równe, więc efektywna powierzchnia tłoka na obu końcach jest również równa. Kiedy dwie komory cylindra naprzemiennie wprowadzają ten sam przepływ i ciśnienie płynu, maksymalny nacisk i prędkość ruchu generowane na tłoku są również równe. Jednakże, gdy blok cylindrów jest nieruchomy i tłoczysko jest nieruchome, zakres ruchu odpowiedniego stołu warsztatowego jest inny
Konstrukcja cylindra tłokowego z podwójnym tłoczyskiem jest podobna do siłownika hydraulicznego z podwójnym tłoczyskiem, a symbol graficzny jest taki sam.
Cylinder hydrauliczny z podwójnym tłoczyskiem to cylinder hydrauliczny z tłoczyskiem po obu stronach tłoka, który jest zazwyczaj napędzany-dwukierunkowym ciśnieniem hydraulicznym i może osiągać ruch posuwisto-zwrotny ze stałą prędkością.
Cechy:
(1) Wlot oleju bez wgłębienia pręta, powrót oleju z wgłębieniem pręta.
(2) Wlot oleju z wgłębieniem pręta, powrót oleju bez wnęki pręta.
(3) Połączenie różnicowe -, lewa i prawa wnęka są połączone i przepuszczany jest olej pod ciśnieniem.
Zasada działania i analiza konstrukcji kompletnego zestawu cylindrów hydraulicznych (pokaz animacji)
5. Butla wspomagająca gaz-ciecz
Butla wspomagająca na gaz-ciecz jest również nazywana butlą wspomagającą na ciecz-gaz i ogólnie określaną jako butla wspomagająca. Olej hydrauliczny i sprężone powietrze są ściśle odizolowane, tłoczysko w cylindrze styka się z częściami roboczymi i uruchamia się automatycznie, prędkość działania jest duża i jest stabilniejsza niż przekładnia pneumatyczna, blok cylindrów jest prosty, regulacja mocy jest łatwa, w tych samych warunkach można osiągnąć dużą siłę prasy hydraulicznej, niskie zużycie energii, miękkie lądowanie nie uszkadza formy. Łatwy w instalacji, a specjalny cylinder wspomagający można zainstalować pod dowolnym kątem 360 stopni, zajmuje małą przestrzeń, powoduje mniej problemów bez wzrostu temperatury, ma długą żywotność, jest niski-hałas i ma inne podstawowe cechy. Cylinder wspomagający może osiągnąć dużą siłę cylindra hydraulicznego, wykorzystując ogólne ciśnienie powietrza i nie jest wymagany żaden moduł hydrauliczny. Cylindry wspomagające można ogólnie podzielić na: cylindry wspomagające wstępne-ciśnienie, cylindry wspomagające z bezpośrednim ciśnieniem, cylindry wspomagające z regulowanym skokiem, cylindry wspomagające o zwiększonym ciągu powrotnym, kompaktowe cylindry wspomagające równoległe, mini cylindry wspomagające, szybkie cylindry wspomagające oraz cylindry wspomagające z izolacją oleju i gazu.
Częstotliwość robocza cylindra wspomagającego, w zależności od różnych skoków i średnic cylindra, wynosi zazwyczaj 10 ~ 70 razy/min.
Tryb uruchamiania: dwustronnego- działania prędkość robocza: 50 ~ 1000 mm/s Zakres wydajności: 1 ~ 100 ton Zakres zastosowania: ślady tłoczenia, gięcie profili, wykrawanie, wykrawanie stali, zgrzewanie profili, formowanie poprzez wytłaczanie, spłaszczanie i prostowanie, nitowanie i kucie, wykańczanie blach, ciasny montaż, nitowanie i łączenie, tłoczenie metali.
6. Teleskopowy siłownik hydrauliczny
Teleskopowy cylinder hydrauliczny to cylinder hydrauliczny z wielostopniowym teleskopowym tłoczyskiem, który może uzyskać dłuższy skok roboczy, a teleskopowy cylinder hydrauliczny jest również znany jako wielostopniowy cylinder hydrauliczny. Teleskopowy cylinder hydrauliczny składa się z dwóch lub więcej tłokowych cylindrów hydraulicznych, a tłoczysko pierwszego cylindra tłokowego jest cylindrem drugiego cylindra tłokowego.
Gdy olej pod ciśnieniem wpłynie z wnęki beztłoczyskowej, cylinder o największej efektywnej powierzchni tłoka zaczyna się wydłużać, a gdy przewód dotrze do końca, cylinder o drugiej co do wielkości efektywnej powierzchni tłoka zaczyna się wydłużać. Kolejność wysuwania teleskopowej hydrauliki jest rozciągana od dużej do małej, co pozwala uzyskać długi skok roboczy. Im mniejsza efektywna powierzchnia nadmiernie rozciągniętego cylindra, tym większa prędkość rozciągania. Dlatego prędkość wysuwania jest powolna i szybka, a odpowiedni ciąg hydrauliczny zmniejsza się z dużego do małego; To prawo zmiany ciągu i prędkości jest odpowiednie dla wymagań różnych automatycznych maszyn do załadunku i rozładunku w zakresie ciągu i prędkości. Kolejność wycofywania jest zazwyczaj od małej do dużej, a długość osiowa wycofywania jest krótka, przestrzeń jest mała, a konstrukcja jest zwarta. Jest często stosowany w układzie hydraulicznym maszyn budowlanych i innych maszyn kroczących, takich jak dźwigi, wywrotki itp.
7. Cylinder tłokowy
Cylinder tłokowy jest konstrukcyjną formą cylindra hydraulicznego.
Pojedynczy cylinder tłokowy może osiągnąć tylko jeden kierunek ruchu, a ruch odwrotny zależy od siły zewnętrznej, jak pokazano na rysunku A poniżej. Dzięki połączeniu dwóch cylindrów nurnikowych, jak pokazano na rysunku b, ruch posuwisto-zwrotny można również osiągnąć przy użyciu oleju pod ciśnieniem. Gdy cylinder tłokowy się porusza, jest on prowadzony przez tuleję prowadzącą na głowicy cylindra, dzięki czemu wewnętrzna ścianka cylindra nie wymaga wykończenia. Szczególnie nadaje się na dłuższe wycieczki. Ponadto cylinder tłokowy jest podzielony na promieniowy cylinder tłokowy i osiowy cylinder tłokowy.
