O que é um cilindro hidráulico?
O cilindro hidráulico é um atuador hidráulico que converte energia hidráulica em energia mecânica e faz movimento alternativo linear (ou movimento oscilante). É simples em estrutura e confiável em operação. Quando é usado para obter movimento alternativo, o dispositivo de desaceleração pode ser eliminado e não há folga de transmissão e o movimento é suave, por isso é amplamente utilizado em vários sistemas hidráulicos mecânicos. A força de saída do cilindro hidráulico é proporcional à área efetiva do pistão e à diferença de pressão entre os dois lados;
Estrutura do cilindro hidráulico
O cilindro hidráulico é geralmente composto por uma tampa traseira, cilindro, haste do pistão, conjunto do pistão, tampa frontal e outras peças principais; Para evitar vazamento de óleo fora do cilindro hidráulico ou da câmara de alta pressão para a câmara de baixa pressão, um dispositivo de vedação é disposto entre o cilindro e a tampa da extremidade, o pistão e a haste do pistão, o pistão e o cilindro, a haste do pistão e a tampa frontal, e um dispositivo à prova de poeira também é disposto fora da tampa frontal; Para evitar que o pistão atinja o cabeçote ao retornar rapidamente ao final do curso, a extremidade do cilindro hidráulico também é fornecida com um dispositivo amortecedor; Às vezes é necessário um dispositivo de exaustão.
Montagem do bloco de cilindros
A cavidade de vedação formada pelo conjunto do cilindro e pelo conjunto do pistão está sujeita à pressão do óleo, portanto, o conjunto do cilindro deve ter resistência suficiente, alta precisão superficial e vedação confiável.
(1) Conexão tipo flange, estrutura simples, fácil processamento, conexão confiável, mas a extremidade do cilindro deve ter espessura de parede suficiente para instalar parafusos ou parafusos, é uma forma de conexão comumente usada.
(2) Conexão de meio anel, dividida em duas formas de conexão: conexão de meio anel externo e conexão de meio anel interno. O processo de conexão do anel é bom, confiável e de estrutura compacta, mas enfraquece a resistência do cilindro. A aplicação de uma conexão de anel é muito comum e é frequentemente usada na conexão de um cilindro de tubo de aço sem costura e uma tampa de extremidade.
(3) conexão roscada, existem dois tipos de conexão de rosca externa e conexão de rosca interna, que são caracterizadas por tamanho pequeno, peso leve e estrutura compacta, mas a estrutura da extremidade do cilindro é complexa; esta forma de conexão é geralmente usada para ocasiões que exigem tamanho pequeno e peso leve.
(4) A conexão do tirante tem uma estrutura simples, bom processo e grande versatilidade, mas o volume e o peso da tampa final são maiores e o tirante será esticado por mais tempo após ser tensionado, afetando o efeito. Adequado apenas para cilindros hidráulicos de média e baixa pressão com comprimento pequeno.
(5) Conexão soldada, alta resistência, fabricação simples, mas fácil de causar deformação do cilindro durante a soldagem.
A forma básica de ação do cilindro hidráulico:
Ação dupla padrão: deslocamento de energia em ambas as direções e usado na maioria das aplicações:
Cilindro de-ação única: quando o empuxo é necessário em apenas uma direção, um cilindro de-ação única pode ser usado;
Cilindro duplo: Quando é necessário deslocamento igual em ambos os lados do pistão, ou quando uma carga é fixada em cada extremidade, quando mecanicamente vantajoso, a extremidade adicional pode ser usada para instalar cames para operar interruptores de curso, etc.
Cilindro de ação simples com retorno por mola: geralmente limitado a cilindros muito pequenos e de curso curto usados para segurar e fixar. O comprimento necessário para acomodar a mola de retorno torna-a um incômodo quando são necessárias viagens longas;
Cilindro de simples ação tipo êmbolo: apenas uma câmara de fluxo, esse tipo de cilindro geralmente é instalado verticalmente, a carga redefine a retração do cilindro, também são chamados de “cilindro de deslocamento”, e são práticos para longos percursos;
Cilindro telescópico multiestágio: até 4 mangas, mais curtas que o cilindro padrão. Existem de ação simples ou de dupla ação, são mais caros que o cilindro padrão, geralmente utilizados para instalação, o espaço é pequeno, mas requer um curso maior.
Cilindro tandem: Um pé de cilindro tandem consiste em dois cilindros montados coaxialmente, os pistões dos dois cilindros são ligados por uma haste de pistão comum e a vedação da haste é disposta na frente dos dois cilindros para que cada cilindro possa duplicar a função quando a largura ou altura de montagem é limitada. O cilindro tandem pode aumentar a produção;
Cilindro duplo: Um cilindro duplo é composto por dois cilindros montados coaxialmente. Os dois pistões não estão conectados. Uma vedação da haste é disposta entre os dois cilindros para que cada cilindro possa duplicar a função, e os dois cilindros podem ser montados na haste do pistão (como mostrado) ou de costas-com{3}}traseiras. Geralmente usado para fornecer trabalho em três posições.
Princípio de funcionamento do cilindro hidráulico
Princípio de funcionamento e análise estrutural de um conjunto completo de cilindros hidráulicos (demonstração de animação)
Princípio de transmissão hidráulica - tendo o óleo como meio de trabalho, o movimento é transmitido através da mudança do volume de vedação, e a potência é transmitida através da pressão dentro do óleo.
1. A parte de potência converte a energia mecânica do motor principal na energia de pressão do óleo (energia hidráulica). Por exemplo: bomba hidráulica.
2..A parte executiva - da bomba hidráulica insere energia de pressão de óleo em energia mecânica para acionar o mecanismo de trabalho. Por exemplo: cilindro hidráulico, motor hidráulico.
3. A peça de controle - usada para controlar e ajustar a pressão do óleo, o fluxo e a direção do fluxo. Por exemplo: válvula de controle de pressão, válvula de controle de fluxo e válvula de controle de direção.
4. A parte auxiliar - as três primeiras partes são conectadas para formar um sistema, que desempenha a função de armazenamento, filtragem, medição e vedação do óleo. Os exemplos incluem tubos e juntas, tanques de combustível, filtros, acumuladores, vedações e instrumentos de controle.
A pressão aplicada em qualquer ponto de um determinado volume de líquido pode ser transmitida igualmente em todas as direções. Isso significa que quando vários cilindros hidráulicos são usados, cada cilindro puxará ou empurrará em sua própria velocidade, e essas velocidades dependem da pressão necessária para mover a carga.
No caso de a mesma capacidade de carga do cilindro hidráulico, o cilindro hidráulico que transporta a menor carga se moverá primeiro e o cilindro hidráulico que transporta a maior carga se moverá por último.
Para sincronizar o movimento do cilindro hidráulico de forma que a carga seja levantada na mesma velocidade em qualquer ponto, é necessário utilizar uma válvula de controle ou elemento do sistema de levantamento síncrono no sistema.
Classificação de cilindros hidráulicos
Para atender aos diferentes usos dos diversos motores principais, existem muitos tipos de cilindros hidráulicos.
De acordo com a direção do fornecimento de óleo, ele pode ser dividido em cilindro de ação simples e cilindro de dupla ação. O cilindro de-ação simples apenas injeta óleo-de alta pressão em um lado do cilindro e depende de outras forças externas para reverter o pistão. O cilindro de dupla ação alimenta óleo sob pressão em ambos os lados do cilindro. O movimento para frente e para trás do pistão é realizado por pressão hidráulica.
De acordo com a estrutura, pode ser dividido em cilindro de pistão, cilindro de êmbolo, cilindro giratório e cilindro de luva telescópica. De acordo com a forma da haste do pistão, ela pode ser dividida em cilindro de haste simples e cilindro de haste dupla.
De acordo com a finalidade especial do cilindro, ele pode ser dividido em cilindro em série, cilindro auxiliar, cilindro de velocidade, cilindro de passo e assim por diante.
Este tipo de cilindro não é um cilindro simples, mas uma combinação de outros cilindros e componentes, portanto, do ponto de vista estrutural, esse tipo de cilindro também é chamado de cilindro combinado.
1. Cilindro hidráulico diferencial
O princípio diferencial do cilindro hidráulico é que ambas as extremidades estejam conectadas ao oleoduto de abastecimento de óleo ao mesmo tempo; uma extremidade está conectada porque a área da haste do pistão é menor que a outra extremidade. O princípio diferencial é usado para alcançar o movimento.
Quando duas cavidades de um cilindro de pistão de haste única são alimentadas no óleo sob pressão ao mesmo tempo, porque a área efetiva da cavidade sem haste é maior que a área efetiva da cavidade sem haste, a força do pistão para a direita é maior que a força da esquerda. Portanto, o pistão se move para a direita e a haste se estende. Ao mesmo tempo, o óleo com a cavidade da haste é extrudado de modo que flua para a cavidade sem haste, acelerando assim a velocidade de extensão da haste do pistão. Este método de conexão do cilindro hidráulico de haste única é chamado de conexão diferencial. Na conexão diferencial, a área efetiva do cilindro hidráulico é a área da seção transversal-da haste do pistão, e a velocidade da mesa é maior que a da cavidade sem haste, enquanto a força de saída é reduzida.
Princípio de funcionamento e análise estrutural de um conjunto completo de cilindros hidráulicos (demonstração de animação)
A conexão diferencial é uma forma eficaz de obter movimento rápido sem aumentar a capacidade e a potência da bomba hidráulica.
2. Cilindro hidráulico de alavanca única
Um cilindro hidráulico de haste única possui uma haste em apenas uma extremidade. É um cilindro hidráulico de pistão único. As portas de entrada e saída de óleo A e B em ambas as extremidades podem passar óleo sob pressão ou retornar óleo para obter movimento bidirecional, por isso também é chamado de cilindro de dupla ação. Quando é usado para obter movimento alternativo, o dispositivo de desaceleração pode ser eliminado e não há folga de transmissão e o movimento é suave, por isso é amplamente utilizado em vários sistemas hidráulicos mecânicos.
Características:
(1) Entrada de óleo sem cavidade da haste, retorno de óleo com cavidade da haste.
(2) Entrada de óleo com cavidade da haste, retorno de óleo sem cavidade da haste.
(3) Conexão diferencial - as cavidades esquerda e direita são conectadas e o óleo sob pressão é passado.
Comparação do cilindro de haste única três, conforme mostrado na figura abaixo:
Princípio de funcionamento e análise estrutural de um conjunto completo de cilindros hidráulicos (demonstração de animação)
3. Cilindro de pistão de haste única
O pistão do cilindro de pistão de haste única tem apenas uma extremidade com a haste do pistão, porque a área efetiva das cavidades esquerda e direita do cilindro de pistão de haste única é diferente, por isso é caracterizado por: quando a pressão do fluido e o fluxo Q permanecem inalterados alternando nas duas cavidades do cilindro, o empuxo de saída F do cilindro do pistão nas direções esquerda e direita não é igual, a porta de velocidade alternativa não é a mesma, e quanto maior o diâmetro da haste do pistão, maior será a diferença. No entanto, quando o bloco de cilindros e a haste do pistão são fixos, a amplitude de movimento da bancada correspondente é a mesma.
Princípio de funcionamento e análise estrutural de um conjunto completo de cilindros hidráulicos (demonstração de animação)
4. Cilindro de pistão de haste dupla
Os diâmetros da haste em ambas as extremidades do cilindro do pistão de haste dupla são geralmente iguais, portanto a área efetiva do pistão em ambas as extremidades também é igual. Quando as duas câmaras do cilindro inserem alternadamente o mesmo fluxo e pressão de fluido, o empuxo máximo e a velocidade de movimento gerados no pistão também são iguais. No entanto, quando o bloco de cilindros é fixo e a haste do pistão é fixa, a amplitude de movimento da bancada correspondente é diferente
A estrutura do cilindro de pistão de haste dupla é semelhante à do cilindro hidráulico de haste dupla e o símbolo gráfico é o mesmo.
O cilindro hidráulico de haste dupla é um cilindro hidráulico com uma haste de pistão em ambos os lados do pistão, que geralmente é acionado por pressão hidráulica bidirecional e pode atingir movimento alternativo de velocidade constante.
Características:
(1) Entrada de óleo sem cavidade da haste, retorno de óleo com cavidade da haste.
(2) Entrada de óleo com cavidade da haste, retorno de óleo sem cavidade da haste.
(3) Conexão diferencial - as cavidades esquerda e direita são conectadas e o óleo sob pressão é passado.
Princípio de funcionamento e análise estrutural de um conjunto completo de cilindros hidráulicos (demonstração de animação)
5. Cilindro de reforço de gás-líquido
O cilindro de reforço de gás-líquido também é conhecido como cilindro de reforço de gás-líquido, geralmente chamado de cilindro de reforço. O óleo hidráulico e o ar comprimido são estritamente isolados, a haste do pistão no cilindro entra em contato com as peças de trabalho e inicia automaticamente, a velocidade de ação é rápida e é mais estável que a transmissão pneumática, o dispositivo do bloco de cilindros é simples, o ajuste de saída é fácil, nas mesmas condições pode atingir a alta força da prensa hidráulica, baixo consumo de energia, pouso suave não danifica o molde. Fácil de instalar e o cilindro auxiliar especial pode ser instalado em qualquer ângulo de 360 graus, ocupa um espaço pequeno, causa menos problemas sem aumento de temperatura, longa vida útil, baixo-ruído e possui outras características essenciais. O cilindro auxiliar pode atingir a alta força do cilindro hidráulico usando a pressão geral do ar, e nenhuma unidade hidráulica é necessária. Os cilindros de reforço podem ser geralmente divididos em: cilindros de reforço de pré-pressão, cilindros de reforço de pressão direta, cilindros de reforço de curso ajustável, cilindros de reforço de retorno aumentado, cilindros de reforço paralelos compactos, mini cilindros de reforço, cilindros de reforço rápido e cilindros de reforço de isolamento de óleo e gás.
A frequência de trabalho do cilindro auxiliar, de acordo com diferentes cursos e diâmetros do cilindro, é geralmente de 10 a 70 vezes/min.
Modo de atuação: velocidade de operação de ação dupla-: 50~1000mm/s Faixa de saída: 1~100 toneladas Faixa de aplicação: Marcas de estampagem, perfis dobrados, puncionamento, puncionamento de aço, soldagem por toque de perfil, moldagem por extrusão, achatamento e endireitamento, rebitagem e forjamento, acabamento de chapa metálica, montagem estanque, rebitagem e união, estampagem de metal.
6. Cilindro hidráulico telescópico
O cilindro hidráulico telescópico é um cilindro hidráulico com uma haste telescópica de vários estágios que pode obter um curso de trabalho mais longo, e o cilindro hidráulico telescópico também é conhecido como cilindro hidráulico de vários estágios. O cilindro hidráulico telescópico é composto por dois ou mais cilindros hidráulicos de pistão, e a haste do primeiro cilindro de pistão é o cilindro do segundo cilindro de pistão.
Quando o óleo sob pressão entra pela cavidade sem haste, o cilindro com a maior área efetiva do pistão começa a se estender, e quando a linha chega ao fim, o cilindro com a segunda maior área efetiva do pistão começa a se estender. A ordem de extensão do hidráulico telescópico é estendida de grande para pequeno, o que pode obter um longo curso de trabalho. Quanto menor for a área efetiva do cilindro estirado demais, mais rápida será a velocidade de extensão. Portanto, a velocidade de extensão é lenta e rápida, e o empuxo hidráulico correspondente diminui de grande para pequeno; Esta lei de mudança de empuxo e velocidade é adequada para os requisitos de várias máquinas automáticas de carga e descarga para empuxo e velocidade. A ordem de retração é geralmente de pequena a grande, e o comprimento axial da retração é curto, o espaço é pequeno e a estrutura é compacta. É frequentemente usado no sistema hidráulico de máquinas de construção e outras máquinas móveis, como guindastes, carros basculantes, etc.
7. Cilindro de êmbolo
O cilindro de êmbolo é uma forma estrutural de cilindro hidráulico.
Um cilindro de êmbolo único pode atingir apenas uma direção de movimento, e o reverso depende de força externa, conforme mostrado na Figura A abaixo. Com dois cilindros de êmbolo combinados, conforme mostrado na Figura b, o movimento alternativo também pode ser alcançado com óleo pressurizado. Quando o cilindro do êmbolo se move, ele é guiado pela luva guia no cabeçote, de modo que a parede interna do cilindro não precisa ser acabada. É especialmente adequado para viagens mais longas. Além disso, o cilindro do êmbolo é dividido em um cilindro do êmbolo radial e um cilindro do êmbolo axial.
