Поршень гидравлического цилиндра – виды и назначение

Принцип работы гидравлического двигателя основан на преобразовании давления рабочей жидкости в возвратно-поступательное движение. Поршень – рабочее звено гидроцилиндра, которое, собственно, и осуществляет эту функцию. Он передвигается внутри цилиндра под давлением жидкости (масла или эмульсии), передавая усилие на стержень (шток), который, в свою очередь, приводит в движение рабочие органы различных устройств и механизмов.

Поршень гидравлического цилиндра может быть двух типов:

• Поршень плотно прилегает к внутренней поверхности гильзы. Чаще всего такие поршни изготавливаются из латуни и бронзы.
• Поршень гидравлического цилиндра имеет несколько меньший диаметр, чем внутренний диаметр гильзы, а со стенками камеры контактируют кольца, изготавливаемые из различных полимерных материалов. Для этих колец по окружности поршня сделаны канавки. Эта разновидность поршня (изготавливается из стали) более распространена.

Важным условием эффективной работы гидравлического цилиндра является его герметичность. Чтобы избежать просачивания рабочей жидкости и стравливания давления, используют целую систему уплотнительных колец и манжет. Рабочая жидкость одновременно служит и смазкой для всех частей гидроцилиндра.

Виды гидравлического цилиндра

Гидравлические цилиндры бывают одностороннего действия (развивают усилие только в одном направлении) и двустороннего действия (совершают работу в обе стороны). В первом случае поршень, переместившийся на длину рабочего хода, должен вернуться в исходное положение. Делается это или за счёт внешних сил – например, кузов самосвала своей тяжестью складывает гидроцилиндр при падении в нём давления – или, если цилиндр работает в горизонтальном положении, поршень совершает обратный ход с помощью пружинного возврата. Во втором случае цилиндр имеет две герметичных камеры, разделённых поршнем; рабочая жидкость поочерёдно подаётся в обе камеры. Таким образом, и прямой, и обратный ход являются рабочими.

Поршень может передавать усилие как на один шток, так и на два, совершая работу по обе стороны от цилиндра (гидроцилиндр с двухсторонним штоком). Существует конструкция гидравлического цилиндра, в которой длина рабочего хода существенно превышает длину самого цилиндра: это телескопические цилиндры, представляющие собой «матрёшку», в которой шток одного цилиндра служит корпусом для другого, меньшего диаметра. Количество цилиндров в такой конструкции может доходить до шести.

На что влияет поршень?

Усилие, развиваемое гидроцилиндром, прямо пропорционально а) давлению в системе, б) площади поршня. Поэтому чем больше диаметр поршня, тем мощнее гидравлический цилиндр при том же давлении. По той же причине цилиндры двустороннего действия имеют меньшую мощность обратного хода – давление жидкости приходится на меньшую площадь, и при необходимости это компенсируется более высоким давлением, подаваемым в штоковую полость при обратном ходе. Увеличение диаметра цилиндра, как и наращивание давления, не всегда возможно: один из способов увеличения мощности – установка последовательных гидроцилиндров (обычно сдвоенных).

Не только поршень

Гидравлический двигатель может быть не только поршневым. Преобразовывать давление жидкости в механическую работу могут следующие рабочие звенья:

• Плунжер – цилиндр, который одновременно служит поршнем и штоком
• Мембрана – эластичная перепонка, в центре которой крепится шток. Под давлением жидкости мембрана смещается, двигая шток
• Сильфон – элемент с гофрированными стенками, напоминающий меха гармоники. При поступлении рабочей жидкости сильфон раздвигается и перемещает шток