Гидроцилиндр двухстороннего действия: принцип работы и когда он нужен


Гидроцилиндр двухстороннего действия выбирают, когда механизм нужно не только выдвинуть, но и с усилием вернуть назад: поднять и прижать рабочий орган, открыть и закрыть створку, повернуть колёса в обе стороны. Такой цилиндр перемещает шток давлением рабочей жидкости в обоих направлениях, но выдвигается и втягивается с разной силой и скоростью.
Дальше - как устроен цилиндр, откуда берётся эта разница и какие параметры определяют выбор.
В терминологии объёмного гидропривода так называют гидроцилиндр, в котором выходное звено под действием рабочей среды может двигаться в двух противоположных направлениях. Встречаются и другие названия: гидроцилиндр двойного действия, двухсторонний гидроцилиндр.
В поршневом исполнении внутри гильзы находится поршень со штоком. Поршень делит цилиндр на две рабочие полости:
У каждой полости свой порт для подключения к гидросистеме.
Направлением движения управляет гидрораспределитель. При выдвижении он соединяет поршневую полость с напорной линией, а штоковую - со сливом. Жидкость давит на поршень, шток выходит, а жидкость из штоковой полости уходит в бак.
При втягивании распределитель меняет линии местами: давление подаётся в штоковую полость, поршневая соединяется со сливом. Шток возвращается не под весом груза и не пружиной, а давлением жидкости. Поэтому такой цилиндр способен тянуть нагрузку назад и работать там, где сила тяжести не помогает вернуть шток, например в горизонтальном положении.
Когда обе линии перекрыты, жидкость заперта в полостях и шток удерживает положение. Насколько надёжно он держит нагрузку, зависит от герметичности цилиндра и запорных элементов гидросхемы.
Теоретическое усилие цилиндра равно давлению, умноженному на площадь, на которую оно действует. Скорость штока равна подаче жидкости, делённой на ту же площадь. Трение в уплотнениях и противодавление в сливной линии в этих формулах не учитываются.
Штоковая площадь меньше поршневой на сечение штока. Отсюда два следствия: при одинаковом давлении цилиндр толкает сильнее, чем тянет, а при одинаковой подаче втягивается быстрее, чем выдвигается.
Условный цилиндр: диаметр поршня 100 мм, диаметр штока 50 мм, давление 16 МПа, подача 60 л/мин. Числа взяты для иллюстрации и не относятся к конкретной модели.
| Параметр | Выдвижение (давление в поршневой полости) | Втягивание (давление в штоковой полости) |
|---|---|---|
| Рабочая площадь | около 7854 мм² | около 5890 мм² |
| Теоретическое усилие | около 125,7 кН | около 94,2 кН |
| Скорость штока | около 127 мм/с | около 170 мм/с |
Площади в этом примере различаются примерно в 1,33 раза, и в той же пропорции различаются усилия и скорости. Реальные значения ниже расчётных из-за трения, потерь давления и противодавления на сливе.
Если шток выходит с обеих сторон поршня, рабочие площади полостей равны. При одинаковых давлении и подаче такой цилиндр развивает одинаковые усилие и скорость в обе стороны. Это исполнение применяют там, где нужна симметрия хода.
Двухсторонний цилиндр нужен, если:
Если шток надёжно возвращает вес груза или пружина, иногда достаточно цилиндра одностороннего действия: у него одна рабочая линия и более простая схема. Его устройство и ограничения - тема отдельного материала.
Внешние признаки, при которых цилиндр проверяют:
Один и тот же симптом может быть связан с разными неисправностями. Например, самопроизвольное опускание штока под нагрузкой вызывают не только дефекты самого цилиндра, но и утечки в распределителе или запорных клапанах схемы. Износ поршневого уплотнения сам по себе не всегда объясняет этот признак, поэтому причину подтверждают проверкой и цилиндра, и гидросистемы.
Решение о ремонте, восстановлении штока или замене цилиндра зависит от результатов дефектовки: состояния гильзы, штока, поршня и уплотнений и их соответствия документации. Разбирать цилиндр, который находится под давлением или удерживает груз, опасно. Работы выполняют квалифицированные специалисты на разгруженной системе, с опущенной или надёжно зафиксированной нагрузкой.
Прежде чем купить гидроцилиндр двухстороннего действия, его параметры сверяют с технической документацией машины или с замерами старого цилиндра:
Цена гидроцилиндра двухстороннего действия зависит от тех же параметров: размеров, хода, рабочего давления, исполнения креплений, материала и обработки штока, уплотнений, а также от того, серийный это цилиндр или изготовленный по чертежу. Поэтому, если нужно купить двухсторонний гидроцилиндр на замену, предложения сравнивают только для цилиндров с одинаковыми характеристиками.
Гидроцилиндр двухстороннего действия перемещает шток давлением в обе стороны и нужен там, где нагрузка не возвращает механизм сама или где требуется усилие и на выдвижение, и на втягивание. Из-за разницы площадей полостей цилиндр с односторонним штоком толкает сильнее, чем тянет, и втягивается быстрее, чем выдвигается, - это учитывают при подборе диаметров. Конкретную модель выбирают по документации машины и условиям работы, а при неисправности решение о ремонте или замене принимают по результатам дефектовки.
Мы свяжемся с вами в ближайшее время
Мы свяжемся с вами в ближайшее время