¿Qué es un cilindro hidráulico?
El cilindro hidráulico es un actuador hidráulico que convierte la energía hidráulica en energía mecánica y realiza un movimiento alternativo lineal (o movimiento oscilante). Tiene una estructura simple y un funcionamiento confiable. Cuando se utiliza para lograr un movimiento alternativo, se puede eliminar el dispositivo de desaceleración, no hay espacio de transmisión y el movimiento es suave, por lo que se usa ampliamente en varios sistemas hidráulicos mecánicos. La fuerza de salida del cilindro hidráulico es proporcional al área efectiva del pistón y la diferencia de presión entre los dos lados;
Estructura del cilindro hidráulico
El cilindro hidráulico generalmente se compone de una cubierta del extremo trasero, un cilindro, un vástago del pistón, un conjunto de pistón, una cubierta del extremo delantero y otras partes principales; Para evitar fugas de aceite fuera del cilindro hidráulico o desde la cámara de alta presión a la cámara de baja presión, se dispone un dispositivo de sellado entre el cilindro y la cubierta del extremo, el pistón y el vástago del pistón, el pistón y el cilindro, el vástago del pistón y la cubierta del extremo delantero, y también está dispuesto un dispositivo a prueba de polvo fuera de la cubierta del extremo delantero; Para evitar que el pistón golpee la culata cuando regresa rápidamente al final de la carrera, el extremo del cilindro hidráulico también está provisto de un dispositivo amortiguador; A veces se requiere un dispositivo de escape.
Conjunto de bloque de cilindros
La cavidad de sellado formada por el conjunto del cilindro y el conjunto del pistón está sujeta a la presión del aceite, por lo que el conjunto del cilindro debe tener suficiente resistencia, alta precisión superficial y sellado confiable.
(1) Conexión tipo brida, estructura simple, fácil procesamiento, conexión confiable, pero se requiere que el extremo del cilindro tenga suficiente espesor de pared para instalar pernos o tornillos, es una forma de conexión de uso común.
(2) Conexión de medio anillo, dividida en dos formas de conexión: conexión de medio anillo exterior y conexión de medio anillo interior. El proceso de conexión del anillo es bueno, confiable y de estructura compacta, pero debilita la resistencia del cilindro. La aplicación de una conexión de anillo es muy común y, a menudo, se utiliza en la conexión de un cilindro de tubo de acero sin costura y una tapa de extremo.
(3) conexión roscada, hay dos tipos de conexión roscada externa y conexión roscada interna, que se caracterizan por su tamaño pequeño, peso liviano y estructura compacta, pero la estructura del extremo del cilindro es compleja; Esta forma de conexión se utiliza generalmente para ocasiones que requieren un tamaño pequeño y peso ligero.
(4) La conexión del tirante tiene una estructura simple, buen proceso y gran versatilidad, pero el volumen y el peso de la cubierta del extremo son mayores y el tirante se estirará más después de ser estresado, lo que afecta el efecto. Sólo apto para cilindros hidráulicos de media y baja presión con longitud pequeña.
(5) Conexión soldada, alta resistencia, fabricación simple, pero es fácil causar deformación del cilindro durante la soldadura.
La forma básica de acción del cilindro hidráulico:
Acción dual estándar: la potencia se desplaza en ambas direcciones y se utiliza en la mayoría de las aplicaciones:
Cilindro de simple-efecto: cuando se requiere empuje en una sola dirección, se puede utilizar un cilindro de simple-efecto;
Cilindro bicilíndrico: cuando se requiere un desplazamiento igual en ambos lados del pistón, o cuando se adjunta una carga a cada extremo, cuando sea mecánicamente ventajoso, el extremo adicional se puede usar para instalar levas para operar interruptores de carrera, etc.
Cilindro de simple-efecto con retorno por resorte: normalmente se limita a cilindros muy pequeños y de carrera corta que se utilizan para sujetar y sujetar. La longitud necesaria para acomodar el resorte de retorno los convierte en una molestia cuando se requieren viajes largos;
Cilindro de simple efecto tipo émbolo: una sola cámara de flujo, este tipo de cilindro generalmente se instala verticalmente, la carga restablece la retracción del cilindro, también se les llama "cilindro de desplazamiento" y son prácticos para viajes largos;
Cilindro telescópico multietapa: hasta 4 camisas, más corto que el cilindro estándar. Los hay de acción simple o de doble acción, son más costosos que el cilindro estándar, generalmente se usan para instalación el espacio es pequeño, pero requiere una mayor ocasión de carrera.
Cilindro en tándem: una base de cilindro en tándem consta de dos cilindros montados coaxialmente, los pistones de los dos cilindros están unidos por un vástago de pistón común y el sello del vástago está dispuesto delante de los dos cilindros para que cada cilindro pueda duplicar su función cuando el ancho o la altura del montaje es limitado. El cilindro tándem puede aumentar la producción;
Cilindro doble: Un cilindro doble se compone de dos cilindros montados de forma coaxial. Los dos pistones no están conectados. Se dispone un sello de vástago entre los dos cilindros para que cada cilindro pueda realizar una doble función, y los dos cilindros se pueden montar en el vástago del pistón (como se muestra) o de espaldas-a-. Generalmente se utiliza para proporcionar trabajo en tres posiciones.
Principio de funcionamiento del cilindro hidráulico.
Principio de funcionamiento y análisis de la estructura de un juego completo de cilindros hidráulicos (demostración de animación)
Principio de transmisión hidráulica - con aceite como medio de trabajo, el movimiento se transmite mediante el cambio del volumen de sellado y la potencia se transmite a través de la presión dentro del aceite.
1. La parte de potencia convierte la energía mecánica del motor primario en energía de presión del aceite (energía hidráulica). Por ejemplo: bomba hidráulica.
2..La parte ejecutiva - la bomba hidráulica introduce energía de presión de aceite en energía mecánica para impulsar el mecanismo de trabajo. Por ejemplo: cilindro hidráulico, motor hidráulico.
3. La parte de control - se utiliza para controlar y ajustar la presión, el flujo y la dirección del flujo del aceite. Por ejemplo: válvula de control de presión, válvula de control de flujo y válvula de control de dirección.
4. La parte auxiliar - las primeras tres partes están conectadas para formar un sistema, que desempeña la función de almacenamiento, filtración, medición y sellado de aceite. Los ejemplos incluyen tuberías y juntas, tanques de combustible, filtros, acumuladores, sellos e instrumentos de control.
La presión aplicada en cualquier punto sobre un volumen dado de líquido se puede transmitir por igual en todas las direcciones. Esto significa que cuando se utilizan varios cilindros hidráulicos, cada cilindro tirará o empujará a su propia velocidad, y estas velocidades dependen de la presión requerida para mover la carga.
En el caso de la misma capacidad de carga del cilindro hidráulico, el cilindro hidráulico que lleva la carga más pequeña se moverá primero y el cilindro hidráulico que lleva la carga más grande se moverá el último.
Para sincronizar el movimiento del cilindro hidráulico de modo que la carga se eleve a la misma velocidad en cualquier punto, es necesario utilizar una válvula de control o un elemento del sistema de elevación síncrono en el sistema.
Clasificación de cilindros hidráulicos.
Para satisfacer los diferentes usos de los distintos motores principales, existen muchos tipos de cilindros hidráulicos.
Según la dirección del suministro de aceite, se puede dividir en cilindro de simple efecto y cilindro de doble efecto. El cilindro-de simple efecto solo introduce aceite a alta-presión en un lado del cilindro y depende de otras fuerzas externas para invertir el pistón. El cilindro de doble efecto alimenta aceite a presión a ambos lados del cilindro. El movimiento hacia adelante y hacia atrás del pistón se logra mediante presión hidráulica.
Según su estructura, se puede dividir en cilindro de pistón, cilindro de émbolo, cilindro oscilante y cilindro de camisa telescópica. Según la forma del vástago del pistón, se puede dividir en cilindro de vástago simple y cilindro de vástago doble.
Según el propósito especial del cilindro, se puede dividir en cilindro en serie, cilindro de refuerzo, cilindro de velocidad, cilindro paso a paso, etc.
Este tipo de cilindro no es un cilindro simple, sino una combinación de otros cilindros y componentes, por lo que desde el punto de vista estructural, este tipo de cilindro también se denomina cilindro combinado.
1. Cilindro hidráulico diferencial
El principio diferencial del cilindro hidráulico es que ambos extremos están conectados a la tubería de suministro de petróleo al mismo tiempo; un extremo está conectado porque el área del vástago del pistón es más pequeña que la del otro extremo. El principio diferencial se utiliza para lograr el movimiento.
Cuando dos cavidades de un cilindro de pistón de vástago único se alimentan al aceite a presión al mismo tiempo, debido a que el área efectiva de la cavidad sin vástago es mayor que el área efectiva de la cavidad sin vástago, la fuerza del pistón hacia la derecha es mayor que la fuerza del izquierdo. Por lo tanto, el pistón se mueve hacia la derecha y el vástago del pistón se extiende hacia afuera. Al mismo tiempo, el aceite con la cavidad del vástago se extruye para que fluya hacia la cavidad sin vástago, acelerando así la velocidad de extensión del vástago del pistón. Este método de conexión del cilindro hidráulico de vástago único se denomina conexión diferencial. En la conexión diferencial, el área efectiva del cilindro hidráulico es el área de la sección transversal del vástago del pistón, y la velocidad de la mesa es mayor que la de la cavidad sin vástago, mientras que la fuerza de salida se reduce.
Principio de funcionamiento y análisis de la estructura de un juego completo de cilindros hidráulicos (demostración de animación)
La conexión diferencial es una forma eficaz de lograr un movimiento rápido sin aumentar la capacidad y la potencia de la bomba hidráulica.
2. Cilindro hidráulico monomando
Un cilindro hidráulico de un solo vástago tiene un vástago en un solo extremo. Es un cilindro hidráulico de un solo pistón. Los puertos de entrada y salida de aceite A y B en ambos extremos pueden pasar aceite a presión o devolver aceite para lograr un movimiento bidireccional, por lo que también se le llama cilindro de doble acción. Cuando se utiliza para lograr un movimiento alternativo, se puede eliminar el dispositivo de desaceleración, no hay espacio de transmisión y el movimiento es suave, por lo que se usa ampliamente en varios sistemas hidráulicos mecánicos.
Características:
(1) Entrada de aceite sin cavidad para varilla, retorno de aceite con cavidad para varilla.
(2) Entrada de aceite con cavidad para varilla, retorno de aceite sin cavidad para varilla.
(3) Conexión diferencial - las cavidades izquierda y derecha están conectadas y pasa el aceite a presión.
Comparación del cilindro de vástago único tres, como se muestra en la siguiente figura:
Principio de funcionamiento y análisis de la estructura de un juego completo de cilindros hidráulicos (demostración de animación)
3. Cilindro de pistón de vástago simple
El pistón del cilindro de pistón de varilla única tiene solo un extremo con el vástago del pistón, debido a que el área efectiva de las cavidades izquierda y derecha del cilindro de pistón de varilla única es diferente, por lo que se caracteriza por: cuando la presión del fluido y el flujo Q no cambian alternándose en las dos cavidades del cilindro, el empuje de salida F del cilindro de pistón en las direcciones izquierda y derecha no es igual, el puerto de velocidad alternativa no es el mismo, y cuanto mayor sea el diámetro del vástago del pistón, mayor será la diferencia. Sin embargo, cuando el bloque de cilindros está fijo y el vástago del pistón está fijo, el rango de movimiento de su banco de trabajo correspondiente es el mismo.
Principio de funcionamiento y análisis de la estructura de un juego completo de cilindros hidráulicos (demostración de animación)
4. Cilindro de pistón de doble vástago
Los diámetros de las varillas en ambos extremos del cilindro de pistón de doble vástago suelen ser iguales, por lo que el área efectiva del pistón en ambos extremos también es igual. Cuando las dos cámaras del cilindro ingresan alternativamente el mismo flujo y presión de fluido, el empuje máximo y la velocidad de movimiento generados en el pistón también son iguales. Sin embargo, cuando el bloque de cilindros está fijo y el vástago del pistón está fijo, el rango de movimiento de su banco de trabajo correspondiente es diferente
La estructura del cilindro de pistón de doble vástago es similar a la del cilindro hidráulico de doble vástago y el símbolo gráfico es el mismo.
El cilindro hidráulico de doble vástago es un cilindro hidráulico con un vástago en ambos lados del pistón, que generalmente es impulsado por presión hidráulica bidireccional-y puede lograr un movimiento alternativo de velocidad constante.
Características:
(1) Entrada de aceite sin cavidad para varilla, retorno de aceite con cavidad para varilla.
(2) Entrada de aceite con cavidad para varilla, retorno de aceite sin cavidad para varilla.
(3) Conexión diferencial - las cavidades izquierda y derecha están conectadas y pasa el aceite a presión.
Principio de funcionamiento y análisis de la estructura de un juego completo de cilindros hidráulicos (demostración de animación)
5. Cilindro de refuerzo de gas-líquido
El cilindro de refuerzo de gas-líquido también se conoce como cilindro de refuerzo de gas-líquido, generalmente denominado cilindro de refuerzo. El aceite hidráulico y el aire comprimido están estrictamente aislados, el vástago del pistón en el cilindro hace contacto con las piezas de trabajo y arranca automáticamente, la velocidad de acción es rápida y es más estable que la transmisión neumática, el dispositivo del bloque de cilindros es simple, el ajuste de salida es fácil, bajo las mismas condiciones se puede lograr la alta fuerza de la prensa hidráulica, el bajo consumo de energía y el aterrizaje suave no daña el molde. El cilindro de refuerzo especial y fácil de instalar se puede instalar en cualquier ángulo de 360 grados, ocupa un espacio pequeño, causa menos problemas sin aumento de temperatura, tiene una larga vida útil, es poco-ruido y tiene otras características principales. El cilindro de refuerzo puede alcanzar la gran fuerza del cilindro hidráulico utilizando la presión de aire general y no se requiere ninguna unidad hidráulica. Los cilindros reforzadores generalmente se pueden dividir en: cilindros reforzadores de pre-presión, cilindros reforzadores de presión directa, cilindros reforzadores de carrera ajustable, cilindros reforzadores de retorno aumentado, cilindros reforzadores paralelos compactos, minicilindros reforzadores, cilindros reforzadores rápidos y cilindros reforzadores de aislamiento de aceite y gas.
La frecuencia de trabajo del cilindro reforzador, según las diferentes carreras y diámetros del cilindro, es generalmente de 10 a 70 veces/min.
Modo de actuación: doble-velocidad de funcionamiento de doble acción: 50~1000 mm/s Rango de salida: 1~100 toneladas Rango de aplicación: Marcas de estampado, doblado de perfiles, punzonado, punzonado de acero, soldadura por contacto de perfiles, moldeo por extrusión, aplanado y enderezamiento, remachado y forjado, acabado de chapa metálica, ensamblaje hermético, remachado y unión, estampado de metal.
6. Cilindro hidráulico telescópico
El cilindro hidráulico telescópico es un cilindro hidráulico con un vástago de pistón telescópico de etapas múltiples que puede lograr una carrera de trabajo más larga, y el cilindro hidráulico telescópico también se conoce como cilindro hidráulico de etapas múltiples. El cilindro hidráulico telescópico se compone de dos o más cilindros hidráulicos de pistón, y el vástago del primer cilindro de pistón es el cilindro del segundo cilindro de pistón.
Cuando el aceite a presión ingresa desde la cavidad sin vástago, el cilindro con el área efectiva más grande del pistón comienza a extenderse, y cuando la línea llega al final, el cilindro con el segundo área efectiva más grande del pistón comienza a extenderse. El orden de extensión del sistema hidráulico telescópico se extiende de grande a pequeño, lo que puede obtener una carrera de trabajo larga. Cuanto menor sea el área efectiva del cilindro demasiado estirado, mayor será la velocidad de extensión. Por lo tanto, la velocidad de extensión es lenta y rápida, y el empuje hidráulico correspondiente disminuye de mayor a menor; Esta ley de cambio de empuje y velocidad es adecuada para los requisitos de diversas maquinarias automáticas de carga y descarga en cuanto a empuje y velocidad. El orden de retracción es generalmente de pequeño a grande, la longitud axial de la retracción es corta, el espacio es pequeño y la estructura es compacta. A menudo se utiliza en el sistema hidráulico de maquinaria de construcción y otra maquinaria móvil, como grúas, volquetes, etc.
7. Cilindro de émbolo
El cilindro de émbolo es una forma estructural de cilindro hidráulico.
Un solo cilindro de émbolo solo puede lograr una dirección de movimiento, y lo contrario depende de la fuerza externa, como se muestra en la Figura A a continuación. Con dos cilindros de émbolo combinados, como se muestra en la Figura b, también se puede lograr un movimiento alternativo con aceite presurizado. Cuando el cilindro del émbolo se mueve, es guiado por el casquillo guía en la culata, por lo que no es necesario terminar la pared interior del cilindro. Es especialmente adecuado para viajes más largos. Además, el cilindro de émbolo se divide en un cilindro de émbolo radial y un cilindro de émbolo axial.
