Телескопический гидроцилиндр: устройство, секции и причины неравномерного выдвижения

Телескопический гидроцилиндр ставят там, где нужен длинный ход, а места для цилиндра в сложенном виде мало: под кузовом самосвала, на самосвальном прицепе, в подъёмных и выталкивающих механизмах коммунальной техники. Когда такой цилиндр начинает выдвигаться рывками, секции идут не по очереди или кузов опускается с ударом, причина может быть в самом цилиндре, в его креплении или в гидросистеме.

Ниже разобрано, как устроен телескопический гидроцилиндр, почему секции выдвигаются в определённом порядке и какие неисправности этот порядок нарушают. Эти сведения пригодятся и при подборе нового цилиндра, и перед решением о ремонте.

Что такое телескопический гидроцилиндр

ГОСТ 17752-81 определяет телескопический гидроцилиндр как гидроцилиндр, у которого полный ход выходного звена равен сумме ходов всех рабочих звеньев. Конструктивно это несколько стальных труб разного диаметра, вложенных одна в другую: наружный корпус, одна или несколько промежуточных секций (их также называют ступенями) и самая тонкая внутренняя секция - плунжер.

Каждая промежуточная секция одновременно служит штоком для предыдущей и корпусом для следующей. Поэтому в сложенном виде цилиндр заметно короче своего хода. Точное соотношение сложенной длины и хода зависит от числа секций и конструкции и указывается в документации на конкретный цилиндр.

Из чего состоит цилиндр

• Корпус с донной частью и узлом крепления.
• Промежуточные секции и плунжер.
• Направляющие втулки и опорные кольца, которые центрируют секции друг относительно друга.
• Уплотнения и грязесъёмники каждой секции.
• Стопорные элементы, которые ограничивают ход секций и удерживают уплотнения.
• Крепления: проушина, цапфы или поперечная труба на корпусе и проушина на плунжере.

Цилиндр работает, поворачиваясь вместе с кузовом или другим рабочим органом, поэтому оба его конца крепят шарнирно. От состояния этих шарниров зависит, будет ли на секции действовать боковая нагрузка.

Одностороннего и двустороннего действия

Телескопические гидроцилиндры выпускают в обоих исполнениях.

Цилиндр одностороннего действия выдвигается под давлением рабочей жидкости, а втягивается под действием веса груза или другой внешней силы. Такая схема применяется на самосвалах и самосвальных прицепах: кузов опускается под собственным весом.

Цилиндр двустороннего действия выдвигается и втягивается под действием рабочей жидкости. Его применяют там, где веса недостаточно для втягивания: например, если кузов при разгрузке переходит за вертикаль и его нужно вернуть обратно, или в выталкивающих механизмах мусоровозов.

В каком порядке выдвигаются секции

Секции выдвигаются по очереди. Первой идёт секция с наибольшей площадью и проходит свой ход до упора, затем следующая по размеру, последним - плунжер. При втягивании одностороннего цилиндра порядок обратный: первым втягивается плунжер, последней - самая большая секция.

Давление рабочей жидкости действует на все секции одновременно, но при одинаковом давлении секция с наибольшей эффективной площадью развивает наибольшее усилие. Поэтому в исправном цилиндре первой трогается секция наибольшего диаметра.

Как меняются усилие и скорость по ходу

Усилие секции равно произведению давления на её эффективную площадь. У каждой следующей секции площадь меньше, поэтому при той же нагрузке давление в системе растёт по мере того, как в работу вступают секции меньшего диаметра.

Скорость при постоянной подаче насоса, наоборот, обратно пропорциональна площади: каждая следующая секция выдвигается быстрее предыдущей. Поэтому цилиндр подбирают так, чтобы последняя, самая малая секция развивала усилие, достаточное для нагрузки в конце хода, при давлении, допустимом для гидросистемы машины.

Как проявляется неравномерное выдвижение

• Секции выдвигаются не по очереди: меньшая секция начинает движение раньше большей.
• Ход идёт рывками или ступенями.
• Секция останавливается, а затем резко срывается с места.
• Кузов или рабочий орган опускается с ударом.
• Поднятый кузов медленно опускается без команды.

Пример нарушения очерёдности в трёхсекционном цилиндре: плунжер начинает выдвигаться раньше средней секции, затем средняя секция внезапно срывается, и секции с ударом проседают обратно.

Причины неравномерного выдвижения

Повышенное трение в секции

Если уплотнение, пакет уплотнений или направляющая втулка одной из секций зажаты или изношены, секция не трогается в свою очередь. Износ уплотнений, грязесъёмников и втулок ускоряют абразивные частицы в рабочей жидкости и грязь, которую секции затягивают при втягивании.

Боковая нагрузка и износ креплений

Изношенные пальцы и втулки крепления могут создавать боковую нагрузку на секции, из-за которой их подклинивает. К тому же результату приводят перекос при монтаже и износ направляющих механизма, который толкает цилиндр. На боковую нагрузку может указывать односторонний износ или полировка поверхности секции.

Деформация секции

Изогнутая, овальная или вздутая секция заклинивает в соседней. Деформацию может вызвать длительная боковая нагрузка или работа с давлением выше допустимого для цилиндра.

Воздух в цилиндре

Воздух в цилиндре одностороннего действия может приводить к рывкам при выдвижении и стукам. Воздух попадает в цилиндр после монтажа, ремонта или замены уплотнений. Способ и периодичность удаления воздуха зависят от конструкции: одни цилиндры удаляют воздух сами за несколько полных циклов без нагрузки, у других есть клапан для выпуска воздуха. Порядок работ берут из инструкции изготовителя.

Неравномерная загрузка

Если груз в кузове или контейнере распределён неравномерно, нагрузка на цилиндр действует не по оси, и очерёдность выдвижения секций может нарушиться.

Причины вне цилиндра

Рывки не всегда связаны с цилиндром. Медленный или прерывистый ход может быть связан с недостаточной подачей насоса, неисправностью распределителя или клапанов, рабочей жидкостью неподходящей вязкости. Самопроизвольное опускание поднятого кузова может быть связано как с внутренними утечками через уплотнения цилиндра, так и с негерметичным удерживающим клапаном.

Что проверяют, прежде чем снимать цилиндр

• Порядок выдвижения секций без нагрузки.
• Состояние пальцев, втулок и проушин крепления, соосность цилиндра.
• Поверхности секций: риски, односторонний износ, коррозия.
• Течи у каждой секции.
• Подачу и давление насоса в сравнении со значениями изготовителя.
• Работу распределителя и удерживающих клапанов.

Проверки выполняют квалифицированные специалисты по документации изготовителя машины и цилиндра. Работы под поднятым кузовом допустимы только при его механической фиксации и сброшенном давлении в системе.

Если неисправность подтверждена в самом цилиндре, его снимают для дефектовки. Решение о замене уплотнений и направляющих, восстановлении или замене секций либо замене цилиндра принимают по её результатам.

Что учитывать при подборе телескопического гидроцилиндра

При замене или выборе аналога сверяют параметры по документации техники и паспорту цилиндра:

• ход и длину в сложенном виде;
• число секций и их диаметры;
• тип действия: одностороннее или двустороннее;
• тип и присоединительные размеры креплений;
• расположение и тип портов;
• рабочее давление и усилие последней секции под нагрузку машины.

Внешнее сходство не подтверждает совместимость: у цилиндров с одинаковым ходом могут различаться диаметры секций, крепления и рабочее давление. Сравнивать предложения и цену телескопического гидроцилиндра имеет смысл после того, как эти параметры сверены.

Порядок секций как диагностический признак

Очерёдность выдвижения секций - встроенный диагностический признак телескопического гидроцилиндра. Когда она нарушается, причину ищут в трении и деформации секций, в креплениях, в воздухе и в работе гидросистемы. Подтвердить, какая из них действует в конкретном случае, позволяют проверка на машине и дефектовка цилиндра.