Поршень гидравлического цилиндра: назначение, виды

Гидравлический цилиндр – это объёмный двигатель, преобразующий давление жидкости в движение (возвратно-поступательное). Поршень, передвигаясь внутри цилиндра под давлением масла или эмульсии, передаёт усилие на шток (металлический стержень), который совершает полезную работу: поднимает груз, приводит в движение пресс или станок и т.д.

Поршень гидравлического цилиндра бывает двух видов:

Диаметр поршня практически совпадает с внутренним диаметром гильзы. Обычно такие поршни изготавливают из латуни, бронзы или фторопласта. Этот вариант поршня более ранний, на сегодняшний день он встречается нечасто.

Поршень гидравлического цилиндра имеет меньший диаметр, чем внутренний диаметр цилиндра. Со стенками цилиндра контактируют кольца, изготавливаемые из полимерных материалов и размещённые в специальных канавках по окружности поршня.

Чтобы работа гидравлического цилиндра была эффективной, важно соблюдать герметичность конструкции. Для этого используют сложную систему уплотнительных колец и манжет из разных типов полимеров: они предотвращают просачивание рабочей жидкости и сохраняют давление в системе. Рабочая жидкость одновременно играет роль смазки для поршня и штока.

Разновидности гидравлического цилиндра

По принципу работы выделяют гидравлические цилиндры одностороннего и двустороннего действия. Первые совершают полезную работу только в одном направлении, вторые – как при прямом, так и при обратном ходе. В случае с гидроцилиндром одностороннего действия поршень, совершив рабочий ход, возвращается в исходное положение за счёт внешних сил – например, платформа подъёмника своей тяжестью опускает поршень, когда давление в системе снижается. Другой вариант – пружинный возврат поршня. В гидроцилиндре двустороннего действия рабочая жидкость поочерёдно подаётся по обе стороны от поршня; таким образом, и прямой, и обратный ход являются рабочими.

Помимо гидроцилиндров с односторонним штоком, используются также гидроцилиндры с двухсторонним штоком: их поршень соединён с двумя штоками, которые поочерёдно выдвигаются по обе стороны цилиндра.

Существует немало механизмов, где длина рабочего хода быть больше самого гидроцилиндра. Эту задачу выполняют телескопические цилиндры: они представляют собой «матрёшку», в которой шток большего цилиндра служит корпусом для меньшего. Общее количество цилиндров может доходить до шести, а суммарная длина рабочего хода – в несколько раз превышать размер гидравлического цилиндра в сложенном виде.

Характеристики поршня

Мощность гидроцилиндра прямо пропорциональна давлению жидкости в системе и площади поршня. Поэтому чем меньше диаметр поршня, тем более высокое давление требуется создавать в гидравлическом цилиндре для достижения той же мощности. Цилиндры двустороннего действия развивают меньшую мощность при обратном ходе: давление рабочей жидкости приходится на меньшую площадь. Это можно компенсировать более высоким давлением в штоковой полости при обратном ходе.

В силу конструктивных ограничений увеличение диаметра поршня, как и повышение давления, не всегда реализуемо. Один из способов увеличить мощность – последовательно соединить два и более гидроцилиндра.

Варианты рабочего звена

Поршень – не единственный вариант рабочего звена в гидравлическом двигателе:

Плунжер – цилиндрический шток, одновременно служащий поршнем. Очень распространённая конструкция

Мембрана – перепонка, соединённая со штоком. При подаче рабочей жидкости мембрана смещается и двигает шток

Сильфон – элемент с гофрированными стенками, напоминающий меха гармоники, в который подаётся жидкость