Выбор идеального телескопического гидравлического цилиндра: практическое руководство

Когда нужна сила гидравлического цилиндра, но нет места для традиционного штокового цилиндра, лучшее решение — телескопический гидравлический цилиндр. Способный поднимать такие же нагрузки, как стандартный цилиндр, телескопические модели размещают ту же мощность, занимая лишь 20–40% от своей расширенной длины в сложенном состоянии.

Существует несколько применений, где телескопический цилиндр полезен и является единственным способом выполнить определенные функции.

В этой статье рассмотрим разные типы телескопических гидравлических цилиндров и их принцип работы. Также посмотрим на частые применения и как выбрать правильный цилиндр для ваших нужд.

Как работают телескопические гидравлические цилиндры

Хотя существует несколько видов, все они работают на одном принципе. Цилиндры состоят из серии стальных труб, вложенных по убыванию размера.

Самая большая труба, называемая корпусом (barrel), видна, когда цилиндр втянут. Самая маленькая труба, или плунжер, содержит конец, крепящийся к рабочей нагрузке. Остальные секции, выдвигающиеся для формирования хода, называются ступенями.

По причинам стабильности максимальное число ступеней в телескопическом цилиндре — шесть. Больше — система становится нестабильной, создавая проблемы на этапах проектирования и исполнения.

Гидравлическое масло закачивается в систему для расширения. Масло выталкивает ступени от самой большой к самой маленькой. Каждая ступень выдвигается на полную длину перед тем, как начнет выдвигаться следующая, пока наконец плунжер не выдвинется полностью. При втягивании процесс повторяется в обратном порядке — плунжер втягивается перед следующей ступенью, и так далее.

Подшипники и уплотнения

Каждая ступень телескопического цилиндра поддерживается направляющими подшипниками, держащими цилиндры в выравнивании. Эти подшипники определяют, насколько внутренняя ступень выступает из предыдущей и насколько две ступени перекрываются.

Существует множество вариантов уплотнений, каждый с немного другим дизайном и назначением. Например, два стандартных дизайна — многогубчатые уплотнения и шарнирно-V-образные — устанавливаются с использованием стопорных колец и упаковочных гаек и помещаются внутрь каждой телескопической секции. Уплотнение образуется между внешним диаметром меньшей ступени и внутренним диаметром ступени, её содержащей. Эти уплотнения создают давление, позволяющее телескопическому цилиндру расширяться.

Типы телескопических гидравлических цилиндров

Два основных типа — односторонние и двусторонние действия — большинство вариаций возникают от их комбинации.

Односторонние телескопические гидравлические цилиндры

Односторонний цилиндр требует давления для расширения. Однако для втягивания он полагается на внешние силы, а не на давление. Чаще всего это происходит, когда постоянная нагрузка, такая как гравитация, работает против цилиндра, позволяя ему втянуться.

Пока односторонний цилиндр требует гидравлического масла для выталкивания каждой ступени, втягивание происходит при снятии давления, когда вес, работающий против цилиндра, постепенно преодолевает гидравлическое давление. Это заставляет масло вернуться в резервуар.

Двусторонние телескопические гидравлические цилиндры

Как следует из названия, двусторонний цилиндр использует прессированную гидравлическую жидкость для расширения и втягивания ступеней, что идеально для ситуаций, где гравитация или другая внешняя сила не могут обеспечить втягивание.

В целом, расширение работает так же, как в одностороннем. Но для втягивания под давлением каждая движущаяся ступень имеет маслоотводные отверстия. При втягивании каждой ступени она открывает маслоотводное отверстие следующей ступени, пока весь цилиндр не втянется в корпус.

Этот дизайн создает сложности, которые нужно учитывать. У большинства двусторонних телескопических цилиндров порты расширения и втягивания находятся в плунжере. Но для защиты шлангов и портов и минимизации их количества, плунжер остается закрепленным к базе, а корпус находится на рабочем конце нагрузки.

Типичные применения телескопических гидравлических цилиндров

Есть несколько ситуаций, где телескопический цилиндр — правильный инструмент. Например, односторонние цилиндры крайне распространены на самосвалах, и не зря.

Кузов должен наклониться на 45–60° для разгрузки. Независимо от длины кузова, необходимая длина хода для поворота на шарнире почти равна длине платформы. Не было бы способа полностью втянуть шток, делая невозможной загрузку или даже движение.

С телескопическими цилиндрами втянутый цилиндр занимает гораздо меньше места. А благодаря весу кузова не нужен двусторонний цилиндр для возврата в горизонтальное положение.

С другой стороны, двусторонние чаще встречаются, когда гидравлическая сила используется горизонтально, то есть нельзя положиться на гравитацию. Рассмотрим санитарные машины, где мусор уплотняется на маршруте. Пресс работает двусторонним телескопическим цилиндром, позволяя плунжеру давить на мусор, затем втягиваться для загрузки следующей порции. Поскольку пресс управляется сверху, ему нужен двусторонний цилиндр для возврата плунжера наверх.

Другие ситуации тоже требуют телескопических цилиндров. Например, цилиндры с постоянным усилием и скоростью используются для глубокого бурения, где все ступени выдвигаются одновременно под постоянным давлением. Но такие специализированные цилиндры встречаются реже, чем односторонние и двусторонние.

Как выбрать правильный телескопический цилиндр

Подбор правильного цилиндра — вопрос знания необходимой длины хода и давления для максимальной нагрузки. Это требует понимания нескольких параметров ваших нужд и правильных расчетов.

Возьмем пример цилиндра самосвала. Нужны два измерения. Во-первых, определите, где кузов шарнирно соединен с рамой грузовика. Затем измерьте расстояние (в дюймах) между шарниром и центром поднимаемой нагрузки. Обычно это середина кузова, но не всегда.

Второе измерение (тоже в дюймах) начинается от шарнира, но измеряет до точки крепления цилиндра к кузову. Это число обычно намного больше первого.

Расчеты силы и хода

Следующий шаг — определить начальную силу для подъема нагрузки. Самая сложная часть — в самом начале, сила уменьшается по мере увеличения угла наклона кузова.

Чтобы найти нужную силу, умножьте ожидаемую нагрузку в фунтах (включая вес кузова) на первое измерение. Затем разделите на второе измерение — получите нужную силу.

Пример: подъем 14 000 фунтов, длина до центра нагрузки 80", расстояние от шарнира до основания цилиндра 160".

14 000 × 80 = 1 120 000 / 140 = 8 000

Нужно 8 000 фунтов силы для начала подъема 14 000 фунтов.

Для определения длины хода умножьте расстояние между шарниром и основанием цилиндра на множитель, основанный на угле разгрузки. Угол разгрузки — угол между рамой и кузовом при расширении. Нужен угол, при котором кузов полностью опорожняется.

Угол разгрузки	Множитель
42°	.715
43°	.733
44°	.750
45°	.765
46°	.780
47°	.797
48°	.813
49°	.830
50°	.845
51°	.861
52°	.877
53°	.892
54°	.903
55°	.923
56°	.939
57°	.954

Если поднимаете кузов до 49°, умножьте расстояние (140") на множитель (.830) — получите длину хода 116,2".

Увидьте разницу MAC Hydraulics

Будь то новое оборудование, обслуживание или ремонт — MAC Hydraulics — ответ. Наши техники имеют опыт в строительстве, утилизации отходов и других отраслях. Свяжитесь с нами сегодня за информацией о телескопических цилиндрах и всех ваших гидравлических нуждах.