Шток гидроцилиндра — что это, его назначение и из чего состоит
Во многих механизмах, где необходимо обеспечить высокое давление при возвратно поступательном движении применяют, так называемый гидроцилиндр.
Принцип его работы основан на физико-механических свойствах жидкости. Чаще с этой целью всего применяются различные виды гидравлических масел. Такой механизм необходим для организации гидропривода, например, в авиационной технике (шасси, органы управления и т.д.), в судостроении, в различных станках и обрабатывающих центрах, например в кузнечнопрессовых агрегатах.
Назначение и характеристики
Одним из основных элементов гидроцилиндра является шток. На него крепятся все подвижные элементы.
Основной задачей этого элемента является передача усилия от поршня к исполнительным элементам. Это усилие может достигать нескольких десятков атмосфер.
Каждый шток изготавливается в соответствии с существующими стандартами, в которых прописаны требования к подобным устройствам.
Конструкция
Основные параметры штока гидроцилиндра указываются в маркировке гидроцилиндра. Для этого отводятся две последние пары цифр.
Предпоследняя пара указывает диаметр штока, а последняя на величину свободного хода.
По остальным показателям: максимальному давлению, применяемой гидравлической жидкости, климатическому исполнению и максимально допустимому давлению шток должен полностью удовлетворять требованиям, предъявляемым к остальным элементам гидроцилиндра.
Гидравлический шток — что это, устройство и для чего нужен
Ниже пойдет речь о назначении штока в объемном гидродвигателе, принципе работы и типах конструкции.
Что такое шток
Гидравлический шток — основная часть гидравлического цилиндра. Представляет собой длинный, стальной стержень с круглым поперечным сечением, частично расположенный внутри объемного гидродвигателя. По выгодной цене купить гидравлический шток можно на сайте компании krpms.ru.
На конце «внутренней» части располагается место под плунжер (поршень, плотно прилегающий к стенкам гильзы и разделяющий ее на изолированные друг от друга секции), а на «внешней» — крепление для механизма, которому необходимо передать усилие.
В процессе работы, шток претерпевает сильные механические нагрузки, при которых даже незначительные дефекты (трещины, продольные микро-полосы от выработки абразивом), могут привести к нарушению герметичности камеры гильзы и выбросу рабочей жидкости.
Все качественные детали подвергаются хромированию — оно значительно увеличивает износостойкость, снижает трение и защищает от коррозии.
Как работает шток
Шток используется для преобразования давления рабочей жидкости внутри гидропривода в возвратно-поступательные движения. Гидромеханический насос нагнетает масло внутрь одной из секций цилиндра.
Давление в ней возрастает и жидкость начинает с усилием выдавливать плунжер со штоком, и последний, скользящий по направляющим, передает эту энергию механизмам, например, гидроподъемникам на вилочных погрузчиках.
Конструкции штоков
По типу работы, штоки можно разделить на две группы: односторонние и двусторонние. Первые выполняют рабочий ход только в одну сторону.
После падения давления в системе, поршень возвращается в исходное положение пружиной. В двусторонних жидкость может давить на плунжер с двух сторон.
Как работает гидроцилиндр
Гидроцилиндр – это объёмный гидравлический двигатель, в котором плунжер, шток или гильза (корпус цилиндра) совершает возвратно-поступательные движения за счёт давления рабочей жидкости в поршневой полости.
Гидравлические цилиндры бывают следующих видов:
Гидроцилиндры применяются в таких сферах, как строительно-дорожное строительство, в подъёмно-транспортных машинах, землеройной, буровой технике, в технологическом оборудовании (станках, прессах и т. д.)
Как устроен гидроцилиндр
Для некоторых гидроцилиндров назначением устройства является привод для разного оборудования.
По характеру хода выходного звена цилиндры бывают одноступенчатыми и телескопическими. Последние являются специальными устройствами, у которых несколько поршней вставлены друг в друга и выдвигаются они последовательно друг за другом. Эта конструкция позволяет добиться большого хода штока, поэтому чаще всего используется в кранах и самосвалах для поднятия кузова.
Характеристики гидроцилиндров
Основными характеристиками гидравлических цилиндров являются следующие показатели:
Номинальное давление является основным показателем при выборе цилиндра, однако, технический ресурс определяется режимом работы гидроцилиндра при максимальном давлении, поэтому следует учитывать также и данный показатель.
Важным моментом является скорость штока гидроцилиндра. Её максимальное значение не должно превышать 0,5 м/с. При необходимости более высоких скоростей, следует использовать специальные типы уплотнений.
Компания ООО «Гидротехтрейд» осуществляет ремонт и восстановление гидроцилиндров любых типов, изготавливает штоки и гильзы по образцу, проводит испытания рабочего хода цилиндра, регулирует работу всех узлов и компонентов.
Мы работаем с гидроцилиндрами различных брендов: Komatsu, Liebherr, Caterpillar, JCB, FUCHS, HITACHI, Lindemann, Rico и многих других. В наличии склад оригинальных запчастей и оборудование, позволяющее в краткие сроки решать задачи любой сложности.
Горячая линия (ремонт, комплектующие): +7 (495) 660-04-23
РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
ЛЮБОЙ ГИДРАВЛИКИ
Шток цилиндра: назначение и конструктивные особенности
Принципиальная схема работы гидравлического цилиндра следующая: в закрытой цилиндрической гильзе передвигается поршень, соединённый со штоком (стержнем). В гильзу под давлением подаётся рабочая жидкость, толкающая поршень. Шток через отверстие в крышке цилиндра передаёт нагрузку на внешние устройства.
Казалось бы, шток цилиндра – просто железная «палка», соединяющая поршень и рабочие органы машин и механизмов. Но это не так: во-первых, он испытывает серьёзные механические нагрузки на сжатие, ведь гидроцилиндр совершает до нескольких тысяч рабочих циклов в сутки. Во-вторых, он постоянно нагревается и охлаждается. В-третьих, любая царапина на штоке приводит к небольшому стравливанию давления, а следовательно, к потере мощности. И наконец, шток больше других элементов гидроцилиндра подвержен коррозии.
Виды штока гидроцилиндра
В «классическом» варианте шток – это полнотелый либо полый стержень, жёстко соединённый с поршнем. Широко распространены плунжерные гидроцилиндры, в которых функцию поршня и штока выполняет закрытый цилиндр, диаметр которого немного меньше внутреннего диаметра самой гильзы. Такая конструкция может работать при более высоких давлениях, чем обычный поршневой гидроцилиндр.
В телескопических цилиндрах шток сам служит корпусом для гидроцилиндра меньшего размера. Подобная «матрёшка» может содержать до шести цилиндров уменьшающегося диаметра, вложенных один в другой и выдвигающихся наподобие антенны радиоприёмника. К таким штокам «двойного назначения» предъявляются особые требования, ведь они испытывают и нагрузки, свойственные для штока, и нагрузки, свойственные для корпуса цилиндра.
Из чего изготавливают шток цилиндра
Шток цилиндра – тот элемент, который во многом определяет долговечность и производительность изделия. Одна из самых частых причин выхода из строя гидроцилиндра – повреждения штока (в том числе из-за плохого качества исполнения). Поэтому шток должен быть выполнен из прочных сплавов, устойчивых к коррозии: Ck45, 20MnV6, ст35, 45, 40Х, 30ХГСА. Кроме того, он должен быть абсолютно прямым – при больших нагрузках на сжатие даже небольшая кривизна может привести к деформации штока. А минимальные отклонения от расчётных размеров и безупречно гладкая поверхность необходимы для длительной работы гидроцилиндра без потери давления и мощности.
Для придания необходимых свойств шток цилиндра обычно хромируют и подвергают различным видам закалки (температурная, ТВЧ и др.).
Штоки для гидроцилиндра от западноевропейских производителей
Почти любой производитель гидравлики сталкивался с необходимостью найти надёжного производителя штоков. К сожалению, далеко не каждое отечественное предприятие со всей ответственностью подходит к вопросу производства штоков: многие пытаются «сэкономить» на марке стали, толщине хромового покрытия и т.д. А это наихудшим образом сказывается на качестве готового гидроцилиндра.
Производитель «Гидроласт» производит штоки для цилиндров, соответствующие всем российским и европейским стандартам. Техническое оснащение предприятия и квалификация специалистов позволяют выдерживать самые строгие требования к штокам и гарантировать полное соответствие заявленным характеристикам. Штоки производства «Гидроласт» (полнотелые и полые) используются как для нужд собственного производства, так и для поставок на другие отечественные предприятия и в страны ближнего зарубежья. По желанию заказчика штоки могут быть подвергнут дополнительному хромированию или закалке. Кроме того, «Гидроласт» занимается реставрацией штоков.
Гидроцилиндры
Типы гидроцилиндров
В зависимости от конструкции различают несколько видов гидравлических цилиндров.
Устройство гидроцилиндра двухстороннего действия
Гидравлические цилиндры двухстороннего действия имеют две разделенные герметичные рабочие полости, в которые по разным трубопроводам подводится жидкость. Гидроцилиндры двухстороннего действия могут передавать развиваемое усилие как в прямом, так и в обратном направлениях.
Устройство гидроцилиндра двухстороннего действия рассмотрим на примере самой распространенной конструкции с односторонним штоком.
Гидроцилиндр с односторонним штоком
Основные элементы конструкции двухстороннего гидроцилиндра с односторонним штоком показаны на рисунке.
Принцип работы гидроцилиндра
Рабочая жидкость от насоса, через распределитель направляется в одну из полостей (поршневую или штоковую), противоположная полость соединятся со сливом.
При поступлении жидкости в поршневую полость шток гидроцилиндра выдвигается, при необходимости преодолевая усилие нагрузки. При поступлении рабочей жидкости в штоковую полость шток гидроцилиндра втягивается.
| Выдвинуть шток | Нейтральное положение | Втянуть шток |
При поступлении жидкости в поршневую полость усилие, развиваемое гидроцилиндром можно вычислить по формуле:
При поступлении жидкости в штоковую полость эффективная площадь изменится, из площади поршня необходимо вычесть площадь штока.
Герметичность рабочих камер обеспечивается манжетными уплотнениями, не позволяющими перетекать жидкости из поршневой полости в штоковую. В крышке гидроцилиндра также устанавливают манжету для уплотнения штока, и грязесъемник для предотвращения попадания частиц загрязнения в полость цилиндра.
Гидроцилиндр с двухсторонним штоком
Усилие и скорость перемещения поршня со штоком при прямом и обратном ходе будут различными. Если необходимы одинаковые усилия или одинаковы скорости перемещения выходных звеньев, то используют гидроцилиндры с двухсторонним штоком.
В гидравлических цилиндрах этого типа один поршень связан с двумя штоками.
Для вычисления скорости и усилия гидроцилиндра с двусторонним штоком, можно применять формулы:
В современной технике применяются конструкции гидроцилиндров с двухсторонним штоком с закрепленным цилиндром и с закрепленным штоком.
Устройство гидроцилиндров одностороннего действия
Гидроцилиндры одностороннего действия способны развивать усилие лишь в одном направлении. Обратный ход таких цилиндров осуществляется под действием пружины, силы тяжести, или внешнего воздействия на шток.
Плунжерный гидроцилиндр
В гидроцилиндрах этого типа жидкость воздействует на плунжер, расположенный в рабочей камере. Обратный ход осуществляется за счет внешних сил или силы тяжести.
Плунжер способен передавать только усилие сжатия, величину усилия можно вычислить используя зависимость:
Скорость перемещения плунжера будет зависеть от диаметра плунжера и расхода рабочей жидкости.
Гидравлический цилиндр с пружинным возвратом
Гидроцилиндр с пружинным возвратом показан на рисунке.
Обратный ход осуществляется за счет усилия пружины, поршневая полость при этом соединяется со сливом. Пружина может устанавливаться как в поршневой, так и в штоковой полости.
Гидроцилиндры специального исполнения
Рассмотрим несколько особых конструкций гидроцилиндров.
Телескопические гидроцилиндры
В телескопических гидроцилиндрах один шток размещен в полости другого штока. Это позволяет получить большую величину перемещения выходного звена при неизменных габаритах, так как в телескопических цилиндрах ход может превышать длину гильзы.
Телескопический гидроцилиндр одностороннего действия
Обратный ход осуществляется под действием внешних сил, рабочая полость при этом соединяется со сливом.
Телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия
Подвод рабочей жидкости в представленной на рисунке конструкции осуществляется через шток.
Выдвижение секций, осуществляется в том же порядке, что и в телескопических гидроцилиндрах одностороннего действия.
Обратный ход обеспечивается подводом рабочей жидкости в штоковую полость, поршневая полость при этом соединяется со сливом.
Комбинированные гидроцилиндры
Для увеличения усилия на штоке гидроцилиндра, при отсутствии возможности увеличения наружного диаметра, используют тандемные или последовательно установленные гидроцилиндры. Схема сдвоенного гидроцилиндра показана на рисунке.
В данном случае увеличение усилия достигается за счет добавления второй рабочей камеры и дополнительного поршня, что позволяет увеличить эффективную площадь гидроцилиндра.
Характеристики гидроцилиндров
Основные параметры гидроцилиндров можно разделить на несколько групп.
Геометрические параметры
Гидравлические параметры
Механические параметры
Расчет гидроцилиндра
Попробуем разабраться как характеристики гидроцилиндра связаны между собой, и как на них влияют параметры работы гидопривода.
При поступлении жидкости в поршневую полость жидкость воздействует на поршень, усилие развиваемое гидроцилиндром в этом случае будет пропорционально давлению и площади поршня:
Скорость перемещения поршня со штоком будет зависеть от диаметра поршня и расхода жидкости:
При подаче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра, давление будет воздействовать на кольцевую поверхность, образованную наружными диаметрами поршня и штока. Усилие в этом случае можно вычислить, используя зависимость:
Скорость перемещения поршня при подводе жидкости в штоковую полость будет зависеть не только от диаметра поршня и расхода, но и от диаметра штока:
Типовые конструкции гидроцилиндров
Несмотря на огромное разнообразие конструкций гидравлических цилиндров существуют, типовые решения, применяемые при проектировании гидроцилиндров, рассмотрим некоторые из них.
Гидроцилиндр на шпильках
Передняя и задняя крышка гидроцилиндров этой конструкции связаны шпильками (анкерами), гильза зажата между крышками цилиндра. Уплотнение поршня обеспечивается двумя манжетами.
Круглый гидроцилиндр
В представленной конструкции крышки крепятся к круглым фланцам, закрепленным с помощью сварки или резьбы на гильзе. Показанный на рисунке тип уплотнения поршня обеспечивает уплотнение в обоих направлениях.
Сварной гидроцилиндр
Крышки приварены к гильзе, конструкция неразборная, неремонтопригодная. В цилиндре установлены компактные поршневые уплотнения.
Чертеж гидроцилиндра
Конструкторская документация на гидроцилиндр должна включать в себя:
В качестве примера конструкции гидравлического цилиндра предлагаем вам ознакомиться со сборочным чертежом одноштокового гидроцилиндра двухстороннего действия. Передняя крышка данного цилиндра имеет резьбовое соединение с гильзой, задняя крышка с проушиной приварена к гильзе. Поршень зафиксирован на штоке с помощью резьбовых втулок, зафиксированных от поворота с помощью штифта.
Для того, чтобы скачать чертеж гидроцилиндра в формате pdf щелкните по изображению.
Вы также можете скачать чертеж гидроцилиндра в формате dwg.
