Гидравлический цилиндр для пресса: принцип действия и разновидности

Содержание:

Сферы применения
Принцип действия
Конструктивные особенности систем на основе гидроцилиндров
Виды гидравлических цилиндров
Рекомендации по эксплуатации

Гидравлический цилиндр, присутствующий в оснащении многих технических устройств как промышленного, так и бытового назначения, представляет собой двигатель возвратно-поступательного действия, подвижным узлом в котором может быть его шток или корпус. Так, гидроцилиндр для пресса выступает в роли механизма, который приводит в движение основной рабочий орган такого оборудования – пресс-форму. При относительно небольших габаритах гидроцилиндры способны создавать усилия, измеряемые десятками тонн. В связи с этим сегодня сложно найти производственное предприятие, в оснащении которого не присутствуют прессы, приводимые в действие такими эффективными механизмами.

Главный гидроцилиндр пакетировочного пресса для металла способен развивать усилие до 31500 кН

Сферы применения

Если говорить о наиболее распространенной области применения гидроцилиндров, то ею является оснащение прессов различного назначения. Прессы, приводным органом которых выступает гидроцилиндр, активно используются на предприятиях, занимающихся переработкой сельскохозяйственной продукции, на металлургических и машиностроительных предприятиях, а также во многих других сферах.

Прессы, оснащенные гидроцилиндрами различной мощности, успешно применяются для решения следующих задач:

запрессовки и выпрессовки подшипников и различных валов;
гибки и резки металла;
склеивания изделий из различных материалов, выполняемого под воздействием давления;
отжима масла и сока из растительного сырья.

Рабочим органом этой ручной опрессовки наконечников является гидравлический цилиндр

Прессы, оснащенные гидроцилиндрами, активно используются не только на производственных предприятиях, но и в быту (в частности, для отжима соков из плодово-ягодного сырья, а также для решения задач по ремонту автомобильной и любой другой техники). Многие домашние мастера изготавливают такие прессы своими руками, используя в качестве основного рабочего органа автомобильный домкрат, который, по сути, является типичным гидроцилиндром, способным развивать достаточно серьезные усилия – до 50 тонн и больше.

В зависимости от назначения пресса для его оснащения подбирают гидроцилиндры с соответствующими техническими характеристиками. Основные из таких характеристик – рабочее давление и скорость, с которой перемещается плунжер.

Гидроцилиндр этого настольного пресса приводится в действие с помощью ручной насосной станции

Принцип действия

В основу принципа действия гидравлического цилиндра положены два закона физики. Один из них гласит, что жидкость, на которую оказывается давление, практически не изменяется в своем объеме. Согласно второму (закону Паскаля), жидкость, на которую оказано давление, передает его без изменений в любую точку и во всех направлениях.

Таким образом, если создать замкнутую гидросистему, элементами которой будут два цилиндра разного диаметра, оснащенные поршнями и соединенные между собой трубопроводом, жидкость, нагнетаемая по трубопроводу поршнем цилиндра меньшего диаметра в цилиндр с поршнем большего диаметра, будет оказывать на последний большее давление. По данной схеме работают все гидроцилиндры, являющиеся, по сути, гидроредукторами.

Устройство поршневого гидроцилиндра

Гидроцилиндры для оснащения прессов отличаются не только простотой конструкции, но и другими достоинствами:

высокой эффективностью, демонстрируемой при работе с большими нагрузками;
возможностью выполнения точных настроек параметров функционирования;
высокой надежностью и защищенностью от перегрузок, которая обеспечивается использованием в конструкции предохранительных клапанов;
компактными габаритами и небольшим весом;
высокой энергоэффективностью, что обеспечивает экономичность использования таких устройств.

Конструктивные особенности систем на основе гидроцилиндров

Технические системы, функционирование которых обеспечивает гидроцилиндр, состоят из следующих элементов:

гидроцилиндра;
гидромотора;
насоса;
аварийного клапана;
емкости, в которой содержится рабочая жидкость.

Гидравлическая схема пресса (упрощенная)

Непосредственно сам гидроцилиндр состоит из следующих конструктивных элементов:

корпуса;
поршня, жестко соединенного со штоком;
крышки блока, которая оснащена гидроаппаратурой, позволяющей управлять параметрами работы устройства.

Производительность системы на основе гидроцилиндра зависит от ряда параметров:

уровня давления рабочей жидкости, нагнетаемой насосом;
диаметра рабочей поверхности поршня;
объема рабочей камеры устройства.

Гидроцилиндры с фланцевым креплением со стороны головки

Большое значение для эффективности работы гидравлического цилиндра имеют характеристики используемой рабочей жидкости:

химический состав и плотность;
пределы температур, при которых рабочая жидкость сохраняет свои изначальные качества;
склонность к развитию окислительных процессов.

Важным качеством рабочей жидкости для гидроцилиндра, на которое следует обращать внимание при ее выборе, является способность сохранять свои изначальные характеристики при контакте с водой (вода может попасть в гидросистему извне).

Как показывает практика, в 70 % случаев выхода из строя или некорректной работы гидроцилиндра для устройства используется рабочая жидкость низкого качества. Итогом становится повышенный износ отдельных элементов гидросистемы, развитие коррозии на поверхностях металлических элементов, повышение вязкости масла, его засорение пылью или грязью, появление в его составе воды и воздуха. Естественно, что все подобные ситуации, возникновения и развития которых следует избегать, негативно отражаются на работоспособности самой гидросистемы и ее элементов.

Виды гидравлических цилиндров

Гидравлические цилиндры для прессов по целому ряду параметров делятся на различные типы. Так, в зависимости от направления воздействия, которое оказывают гидроцилиндры, они могут относиться к устройствам одностороннего и двухстороннего действия. По конструктивному исполнению выделяют:

устройства поршневого типа;
плунжерные гидроцилиндры;
гидравлические цилиндры телескопического типа.

Схемы гидроцилиндров различного типа

Различаться может не только конструктивное исполнение гидроцилиндра, но и способ его установки на обслуживаемом им прессе. Так, в зависимости от данного параметра гидроцилиндр может быть жестко закрепленным или шарнирным.

В гидроцилиндрах одностороннего действия в полном соответствии с их названием создаваемое усилие прикладывается к их рабочему органу, в качестве которого может выступать поршень или плунжер, только в одном направлении. Перемещение данного элемента гидроцилиндра в обратном направлении обеспечивается за счет действия силы тяжести, применения пружины или использования дополнительного гидроцилиндра.

Гидроцилиндр с гидрозамком

При использовании для прессов гидроцилиндров одностороннего действия в комплекте с возвратной пружиной следует иметь в виду, что усилие, создаваемое при прямом ходе плунжера или поршня, будет меньше, чем формируемое аналогичным по размерам устройством двухстороннего действия. Объясняется это тем, что часть усилия расходуется на то, чтобы преодолеть силу упругости пружинного элемента.

Конструкция двухсторонних гидроцилиндров для прессов предусматривает применение рабочего органа с двумя рабочими плоскостями, что и позволяет использовать такое устройство для приложения усилия в двух направлениях. При подключении к гидросистеме следует иметь в виду, что одна часть цилиндра подключается к нагнетательному клапану, а вторая – к сточному.

Конструкция гидроцилиндра с двумя поршневыми группами, расположенными оппозитно

При использовании для прессов двухсторонних гидроцилиндров также следует учитывать тот факт, что усилие, которое они создают при прямом движении поршня, больше, при этом скорость его движения меньше, чем при обратном перемещении. Объясняется это разницей рабочих площадей поршня со стороны штока и со стороны его верхней части, на которые, соответственно, оказывается давление разной величины.

Гидравлические цилиндры телескопического типа достаточно редко используются для оснащения пресса. Применяются устройства данного типа в тех случаях, когда необходимо, чтобы величина вылета штока гидроцилиндра превышала длину его корпуса. Такие гидроцилиндры представляют собой устройства, состоящие из нескольких цилиндров, вложенных один в другой, при этом корпус каждого следующего цилиндра выступает в роли штока предыдущего. По направлению воздействия такие гидравлические цилиндры также могут относиться к одно- или двухсторонним. Чаще всего гидроцилиндры телескопического типа применяются для оснащения грузовых транспортных средств и грузоподъемной техники.