Гидравлические цилиндры – важные силовые механизмы различного гаражного оборудования. Например, их устанавливают в подъемные платформы, прессы, домкраты, трансмиссионные стойки, гуськовые краны. По сравнению с пневматическими, механическими или электрическими системами линейного перемещения, гидравлика проще, долговечнее и обеспечивает высокую удельную мощность.
На белорусском рынке промышленного оборудования продаются тысячи гидроцилиндров разных типов и размеров. Такое разнообразие вносит смятение в головы потребителей. В этой статье вы получите 12 практических советов. Они помогут купить гидравлический цилиндр, который будет надежным, мощным, хорошо подходящим для ваших задач.
Виды гидроцилиндров
Найдите конструкцию, подходящую для вашего оборудования
Одноштоковые гидроцилиндры
- Одностороннего действия. Рабочий ход штока выполняется лишь в одном направлении, а возврат штока обеспечивается дополнительным усилием, например, посредством пружины. Для подключения к гидравлической системе используется одна бонка. Эти гидравлические цилиндры бывают двух разновидностей:
- прямого действия (рабочий ход – выталкивание);
- обратного действия (рабочий ход – затягивание).
Гидроцилиндры прямого действия часто используются в прессах, домкратах, а устройства обратного действия – в гидравлических стяжках.
Многоштоковые гидроцилиндры
Они тоже бывают одностороннего и двухстороннего действия.
Гидроцилиндры
Общие положения
Гидроцилиндры предназначены для преобразования потока жидкости в механическую энергию подвижного звена, которым может быть как шток, так и корпус (гильза) гидроцилиндра. В зависимости от конструктивного исполнения, различают гидроцилиндры с односторонним и двусторонним выходными штоками, поршневые одностороннего и двустороннего действия, плунжерные. Кроме того, гидроцилиндры производятся в исполнении как с тормозными устройствами в конечных положениях, так и без них.
Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на поршневые гидроцилиндры с односторонним и двусторонними штоками двустороннего действия без торможения в конце хода, на номинальное давление 16 Мпа, максимальное рабочее давление 32 МПа, применяемые для перемещения рабочих органов машин и промышленного оборудования.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
- ГОСТ 6357-81 Резьба трубная цилиндрическая
- ГОСТ 6540-68 и 14063-68 Гидроцилиндры и пневмоцилиндры. Ряды основных параметров
- ГОСТ 11284-75 Отверстия сквозные под крепёжные детали. Размеры
- ГОСТ 14140-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски расположения осей отверстий для крепёжных деталей
- ГОСТ 17752-81 Гидропривод объёмный и пневмопривод. Термины и определения
- ГОСТ 25020-93 Гидроприводы объёмные и пневмоприводы. Цилиндры. Присоединительные резьбы штоков и плунжеров. Типы и размеры
- ГОСТ 16516-80 Условные проходы гидравлических и пневматических систем.
- DIN2391/DIN 2393 Трубы цилиндров St52-3 BKS
Термины и определения
Термины и определения по ГОСТ 17752.
Основные параметры цилиндров
Диаметры цилиндров должны соответствовать ряду: 25, 32, 40, 45, 50, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 90, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 180, 200
Диаметры штоков должны соответствовать ряду: 8,10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 45, 50, 5, 56, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 100, 110 мм.
Допуски на величину хода штока.
| Ход штока, S, мм | Допуск, мм | |
| от | до | |
| 0 | 499 | +3 |
| 500 | 1249 | +4 |
| 1250 | 3149 | +6 |
Таблица 1
Выбор конструкции предопределяется условиями эксплуатации гидроцилиндра, типами присоединения и способом крепления, усилием, которое должен развивать гидроцилиндр, рабочим давлением, характером работы, динамикой, скоростью перемещения поршня, типом рабочей жидкости и прочими параметрами. Основные варианты исполнения по способу крепления штока и корпуса (гильзы) гидроцилиндра:
1. Проушины с шарнирными подшипниками с двух сторон. 2. Радиальные подшипники скольжения с двух сторон. 3. Регулируемая передняя проушина (с шарнирным подшипником или радиальными подшипниками скольжения). 4. Гидроцилиндр с отверстиями в проушине и штоке. 5. Вилка спереди, шарнирный подшипник сзади. 6. Шарнирный подшипник в проушине и резьба на штоке. 7. Крепежные пластины и резьба на штоке. 8. Фланцевое крепление.
9. Двухштоковый гидроцилиндр. 10. Цапфа и резьба на штоке.
11. Цапфа и проушина на штоке. 12. Конструкция гидроцилиндра на стяжных шпильках.
Общие рекомендации по расчету гидроцилиндра
Цилиндр может быть выбран посредством расчетов Расчет гидроцилиндра
Элементы конструкции гидроцилиндра
Гидроцилиндр можно условно разделить на три основных элемента:
Узел «без хода». Включает в себя постоянные элементы корпуса гидроцилиндра: крышка передняя, поршень, крышка задняя, бонки или штуцеры для подвода рабочей жидкости, уплотнения.
Узел «гильза-шток». Представляет из себя гильзу и шток, величины которых приняты как сумма ширины поршня, передней крышки, величины рабочего хода и удлинения, необходимого для сборки и обеспечения работоспособности гидроцилиндра.
Узел «присоединения». Представляет из себя элементы крепления корпуса и штока с радиальными или шарнирными подшипниками или без них.
Корпус
Выбор между литым и стяжным корпусом
Обычно в продаже встречаются гидроцилиндры с двумя типами корпуса: сварным или стяжным (на шпильках). В первом случае крышки приварены к гильзе, во втором – крышки прижаты к гильзе с помощью шпилек
Крепления
Определите оптимальный способ крепления
Способ крепления зависит от того, какая степень подвижности нужна гидроцилиндру для работы в составе машины или оборудования. Если корпус цилиндра при работе должен оставаться неподвижным (например, на гидравлическом прессе), то используются фиксированные концевые крепления: фланцевые опоры, проушины, боковые крепления на лапках или ножках.
Выбирайте шарнирное крепление, если корпус цилиндра должен двигаться
Поворотные крепления позволяют гидроцилиндру изменять положение во время работы. К ним относятся крепления на шарнирах, цапфах, вилках и сферических подшипниках. Рекомендации здесь следующие:
Принцип работы гидроцилиндра
Мощность гидроцилиндра зависит от используемой гидравлической жидкости, поскольку большую часть мощности он получает от этой жидкости. Наиболее часто используемая гидравлическая жидкость — это масло.
Поршень соединен со штоком поршня и движется вперед и назад. Это устройство находится внутри цилиндра. Один конец ствола закрыт крышкой, а другой конец — сальником. Шток поршня выходит из цилиндра через сальник. Между цилиндром находятся две части. Они разделены штоком поршня. Одна из них — это верхняя часть изгиба или головная часть, а другая — нижняя часть изгиба или крышка.
Монтажные приспособления обеспечивают соединение между цилиндром и машиной, которая тянет и толкает. Цилиндр — это сторона двигателя гидравлической системы, а гидравлический насос — сторона генератора гидравлической системы.
Насос обеспечивает постоянный поток масла для перемещения поршня в цилиндре. Поршень выталкивает масло из другой камеры обратно в резервуар. Когда масло поступает из нижнего конца во время хода выдвижения, а давление на другом конце почти равно нулю, сила, приложенная к штоку поршня, составляет:
F = P х A где A — Площадь поршня, P = Давление в цилиндре.
Гидравлические цилиндры обеспечивают толкание и тягу, выдвигая и втягивая шток поршня. С помощью этого механизма он движет внешнюю нагрузку по прямолинейному пути. Гидравлические двигатели используются для непрерывного углового перемещения.
Для полуугловых перемещений используются поворотные приводы. В цилиндрах двустороннего действия поршень покрыт прикрепленным к нему штоком, и из-за такой конструкции существует разница сил между двумя сторонами поршня.
Эта разница сил возникает, когда цилиндр меняет давление на входе и выходе. Усилие, прикладываемое для хода втягивания, может быть уменьшено, когда площадь поверхности стержня уменьшается.
Когда масло закачивается в конец штока и оно течет обратно в резервуар через конец крышки без какого-либо давления, тогда на конце штока давление жидкости равно силе тяги / (площадь поршня — площадь штока поршня).
Размеры
При покупке цилиндров учитывают длину и диаметр корпуса, пропорции, а также длину хода штока.
У низкопрофильного гидравлического цилиндра короткий корпус, удобный для установки в ограниченном пространстве. Однако ход штока у него тоже короткий. У длинного гидравлического цилиндра, наоборот, длинный ход штока, что дает больше возможностей регулировки.
Такие параметры цилиндра, как ход штока и развиваемое усилие, должны отвечать требованиям гидравлического оборудования. Однако это лишь полдела. Желательно проверить, отвечают ли реальные параметры гидроцилиндра характеристикам, заявленным производителем.
Обратите внимание на диаметр поршневого штока
Слабый поршневой шток – частая причина быстрого износа или поломки гидравлического цилиндра. Если основная задача – толкание, то недостаточная толщина стока приведет к его изгибанию или смятию. Чтобы удостовериться в добросовестности производителя, посмотрите диаметр в технических характеристиках и проверьте его правильность с помощью формул.
Для длинных гидравлических цилиндров учитывайте длину хода, чтобы предотвратить сгибание штока
Длина хода штока – это расстояние, необходимое для толкания или вытягивания груза. В цилиндрах с длинным ходом, полностью выдвинутый шток подвержен чрезмерному изгибанию, иногда даже под собственным весом. Это приводит к износу и повреждению уплотнений, подшипников. Подбирайте длинный шток так, чтобы прогиб не превышал 1-2 мм.
Нагрузки и безопасность
Учитывайте ударные нагрузки
Когда шток выдвигается или втягивается до упора, то в конце хода поршень может создавать ударную нагрузку. Чтобы ее избежать, в гидроцилиндрах применяются внутренние амортизаторы или механические стопоры. Для безопасного снижения нагрузки иногда используется технология пропорциональных клапанов, позволяющая точно измерять расход рабочей жидкости.
Проанализируйте соответствие диаметра цилиндра рабочему давлению
Для развития одного и того же усилия можно выбрать один из двух вариантов:
1) гидроцилиндр большого диаметра, работающий при низком давлении;
2) гидравлический цилиндр малого диаметра, работающий при высоком давлении.
Гидравлические системы второго типа более экономичные, ведь небольшие цилиндры стоят меньше, требуют меньше рабочей жидкости, меньших насосов, трубопроводов, клапанов и т.д. Таким образом, за счет перехода на более высокое давление затраты часто снижаются. Однако гидросистемы никогда не должны превышать номинальное расчетное давление цилиндра.
Не пренебрегайте запасом по развиваемому усилию
Учитывайте, что реальные нагрузки обычно выше, чем в теоретических расчетах, поэтому для совершения работы могут понадобиться дополнительные усилия. Лучше купить гидравлический цилиндр на 20% мощнее, чем требуется. Это компенсирует потери от трения, непредвиденного снижения давления в системе, протечек в уплотнениях и т.д.
Определение рабочего давления*
Рабочее давление, необходимое для развития гидроцилиндром необходимого усилия Fц определяется по формуле:
= 30 бар – суммарные потери по длине магистралей и направляющей аппаратуре при вязкости 300 сСт (при температуре 0°С).
Расчетные (рекомендуемые) внутренние диаметры магистральных трубопроводов
Напорного dнап = 32 мм (Ду 32).
Сливного dслив = 50 мм (Ду 50).
Sшт. 19144 мм2 – площадь штоковой полости гидроцилиндра;
*Рабочее давление рассчитывается исходя из усилия, развиваемого гидроцилиндром и размеров его полостей (габаритов) и выбирается исходя из минимальной стоимости компонентов гидросистемы – насосов, гидроцилиндров, трубопроводов.
Эксплуатационные критерии
Уделите внимание качеству уплотнений
Уплотнения – самая уязвимая часть гидравлического цилиндра. По их вине происходит около 90% поломок. Качественные уплотнения снижают трение и износ, увеличивают срок службы. Обратите внимание на материал. Стандартные резиновые уплотнения исправно служат при температурах от -20°С до +60°С. Термопластичный полиуретан (ТПУ) подходит для работы от -35°С до +100°С. При температурах свыше 100°С нужны уплотнения из фенольной резины или фторкаучука.
Дренажная система упрощает обслуживание
Чтобы продлить жить уплотнениям, их следует периодически обслуживать. Если гидравлический цилиндр находится в труднодоступном месте, то техническое обслуживание затрудняется.
Для этих случаев лучше покупать гидроцилиндры со специальным дренажным отверстием, расположенным между первичным и вторичным уплотнением, либо между первичным и штоковым уплотнением. Если первичное уплотнение повреждается и начинает протекать, то масло вытекает через дренажное отверстие в подставленную прозрачную емкость. Это визуально сигнализирует, что уплотнения почти изношены и скоро потребуется замена.
Обратите внимание на материалы
Долговечность гидроцилиндра во многом зависит от материалов опоры, креплений и подшипников штока. Подшипники штока обычно изготавливаются из бронзового сплава, а опоры и крепления – из среднеуглеродистых сталей. При высоких нагрузках рекомендуются подшипников штока из ковкого чугуна. Кроме того, при температурах ниже -20°С детали из среднеуглеродистой стали становятся нестойкими к ударным нагрузкам. В холодном климате могут понадобиться гидроцилиндры из альтернативных материалов.
Поскольку поршневой шток контактирует с внешней средой, то важна стойкость к влаге, соляным растворам и другим агрессивным веществам. Хорошие поршневые штоки изготавливаются из нержавеющей стали с многослойным хромированным покрытием. Некоторые производители гидравлических цилиндров предлагают уникальные, запатентованные защитные покрытия.
Топ цилиндров гидравлических
В Минске гидравлические цилиндры купить можно в магазине «Redmaster». По его ассортименту составлен топ из следующих популярных моделей:
Forsage F-YG20050S
Гидроцилиндр Forsage F-YG20050S обеспечивает впечатляющее усилие до 200 т. При этом он довольно компактен: диаметр – 228 мм, длина – 217 мм. Ход штока возможен в обе стороны и достигает 50 мм. При использовании этого «силача» учитывайте, что весит он 67,5 кг.
Forsage F-0210
Гидравлический цилиндр обратного действия Forsage F-0210 развивает стягивающее усилие до 10 т. Длинный хромированный шток имеет обратный рабочий ход в пределах 130 мм. С двух сторон предусмотрены прочные крюки. Длина корпуса – 715 мм. Эта модель может применяться с набором для растяжки и рихтовки автомобильных кузовов, а также металлоконструкций.
ROCK FORCE RF-1303-1
Гидроцилиндры серии Rock FORCE RF-1303-1 выпускаются в корпусах двух размеров – длиной 176 мм и 276 мм. Ход штока соответственно составляет 50 мм или 150 мм. Развиваемое усилие может достигать 20 тонн. Пользователи ценят эти модели за надежность, адекватную цену.
ROCK FORCE RF-T30808
Длинный гидравлический цилиндр Rock FORCE RF-T30808 имеет усиленную конструкцию, обеспечивающую усилие до 8 т. При длине корпуса 620 мм, ход штока достигает 500 мм. Пользователи отмечают качество изготовления, простоту использования и неприхотливость в обслуживании.
Чтобы купить гидравлические цилиндры в Минске, обратитесь в магазин «Redmaster». В наличии десятки моделей брендов Forsage, Rock FORCE, Forcekraft, JTC, Partner по низким ценам.
Выбор гидроцилиндров
Усилие, развиваемое одним гидроцилиндром, определяется нагрузкой и коэффициентом трения.
Например, Масса перемещаемой клети m=51т.
Коэффициент трения, с учетом невозможности оценить состояние контактирующих поверхностей
Диаметр поршня выбираем исходя из стандартного ряда гидроцилиндров Duplomatic HC3 и давления 130 бар – D = 200 мм. Исходя из усилия развиваемого одним гидроцилиндром, схемы его крепления, опорной длины, выбираем диаметр штока гидроцилиндра
где L – ход гидроцилиндра,
i – индекс хода.
Расчетная точка лежит между штоками 56 мм и 70 мм.
Принимаем диаметр штока равным d = 125 мм исходя из диаметра поршня цилиндра HC3.
