Инженерные решения в области
смазочных материалов и клеев-герметиков

Гидравлический поршень как важнейший элемент гидроцилиндра

Одним из требований, предъявляемых к гидроцилиндрам, является устойчивость их деталей к коррозии и износу. Долговременной работоспособности цилиндра и поршня способствуют высокопрочные конструкционные материалы и специальные защитные покрытия, которые наносятся на поверхности, наиболее подверженные трению.

Наиболее распространенными  механизмами управления различного оборудования являются гидравлические системы. Источником привода в них выступают гидроцилиндры – поршневые, плунжерные, телескопические и другие. Преобразовывая энергию давления в механическую энергию, они приводят в движение нужные части машин.

Гидроцилиндры каждого типа имеют свои конструктивные особенности. Самые распространенные – поршневые: простые, удобные и эффективные в самых разных сферах эксплуатации. Свое название они получили по основному действующему компоненту – гидравлическому поршню.

Принцип работы гидравлического поршня

Поршень является основным рабочим звеном гидроцилиндра. Под воздействием рабочей среды, которая поступает в полость цилиндра, поршень движется возвратно-поступательно. Скорость его перемещения зависит от интенсивности нагнетания жидкости. В результате достигается основная цель работы гидроцилиндра – преобразование и передача энергии.

Усилие поршня передает шток, соединенный с ним посредством пальца. Ход поршня ограничивают крышки цилиндра. Жесткий контакт этой пары предотвращают специальные тормозные устройства – демпферы.

В рабочей камере поршень и шток образуют две полости – поршневую и штоковую. Первая ограничена стенками корпуса и поршня, вторая – поверхностями корпуса, поршня и штока.

Чтобы рабочая жидкость не вытекала из корпуса цилиндра, эти полости должны быть герметичными, поэтому поршень оснащают специальными уплотнениями – манжетами из маслостойкой резины.

Схема поршневого гидроцилиндра

Требования к поршневым гидроцилиндрам

Корпус гильзы, поршень и шток в процессе работы испытывают большие нагрузки, поэтому изготавливаются из высокопрочных металлов.

Поршни, контактирующие с внутренними стенками гильзы всей поверхностью, выполняются из материалов с высокими антифрикционными свойствами – латуни, фторопласта или бронзы. Поршни со специальными направляющими и уплотняющими кольцами – из стали.


Помимо особых конструкционных материалов, поршневые гидроцилиндры должны отличаться:

  • Плавностью и равномерностью передвижения поршня по всей длине хода
  • Малыми боковыми нагрузками на штоки – во избежание быстрого изнашивания уплотнений, поршней и рабочей поверхности цилиндра
  • Отсутствием наружных утечек рабочей жидкости через неподвижные уплотнения (на подвижных поверхностях наличие масляной пленки без каплеобразования допускается)
  • Минимальным внутренним перетеканием жидкости из одной полости цилиндра в другую (существует определенная техническая норма)
  • Наличием грязесъемников, предотвращающих попадание грязи и пыли в полости цилиндров
  • Устойчивостью рабочих поверхностей цилиндро-поршневой группы к коррозии и износу (лучше, если они будут иметь защитные покрытия)

Последнее требование особенно актуально для производителей гидравлического оборудования. Проблема усиленного износа цилиндров и поршней наиболее эффективно решается с помощью антифрикционных покрытий (АФП).

В России они выпускаются под брендом MODENGY. Уникальная твердосмазочная технология, которую использует компания-производитель «Моделирование и инжиниринг», позволяет ей создавать уникальную продукцию, по свойствам превосходящую заводские покрытия.

Облегчая скольжение контактирующих поверхностей и предотвращая фрикционный износ, материалы MODENGY совмещают в себе функции смазки и защитного покрытия.

Для обработки гильз гидроцилиндров, гидравлических поршней и штоков используется антифрикционное твердосмазочное покрытие (АТСП) MODENGY 1006.

В состав данного покрытия входят сразу два вида твердых смазок – дисульфид молибдена и поляризованный графит – поэтому оно обладает очень высокой несущей способностью и износостойкостью. MODENGY 1006 может применяться даже в экстремальных условиях эксплуатации поршневых цилиндров.

Состав наносится на штоки, стенки гильз и соприкасающиеся с ними поверхности поршней. Образованная с его помощью смазочно-защитная пленка АФП предупреждает возникновение задиров, скачкообразное движение сопряженных элементов и их коррозионный износ. Покрытие устойчиво к любым перекачиваемым средам, обладает свойствами антиаварийной смазки.

Антифрикционные покрытия MODENGY

Под резиновые уплотнения поршней рекомендуется наносить другое покрытие, совместимое с эластомерами – MODENGY 1010.

Металлические поверхности перед использованием АТСП обязательно подготавливаются с помощью Очистителя металла MODENGY и Специального очистителя-активатора MODENGY. Первый эффективно удаляет любые виды загрязнений и обезжиривает детали, второй обеспечивает хорошую адгезию покрытия.

Виды гидроцилиндров


В зависимости от конструктивных особенностей и принципа работы (движения жидкости) существуют поршневые гидроцилиндры:

  • Одностороннего и двустороннего действия
  • С односторонним и двусторонним штоком
  • С подвижным штоком и подвижным корпусом

В гидроцилиндрах одностороннего действия выдвижение штока осуществляется за счет создания давления рабочей жидкости в поршневой полости, в исходное положение он возвращается от усилия пружины.

В цилиндрах двустороннего действия усилие на штоке создается и при прямом, и при обратном движении поршня – за счет создания давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях.

Поршневые цилиндры двустороннего действия

При прямом ходе поршня на шток передается больше усилия, а скорость его движения меньше, чем при обратном ходе – из-за разницы в площадях, к которым приложена сила давления рабочей жидкости.

Если существует необходимость в создании одинаковых усилий или одинаковых скоростей перемещения выходных звеньев, используются гидроцилиндры с двухсторонним штоком. В них один поршень связан с двумя штоками. В современной технике применяются две разновидности таких конструкций: с закрепленным цилиндром и с закрепленным штоком.

Существуют также телескопические гидроцилиндры одностороннего и двустороннего действия. Они состоят из нескольких цилиндров, один из которых размещен в полости другого. При сравнительно малых размерах телескопические конструкции имеют большой ход штока, поэтому очень эффективны.

Основные параметры поршневых гидроцилиндров

Все поршневые гидроцилиндры имеют свои геометрические, гидравлические и номинальные параметры.

К геометрическим относятся диаметр поршня (гильзы) и штока, а также ход поршня. Все значения устанавливает ГОСТ 6540-68.

Наиболее распространенные диаметры поршня – 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 620, 800 мм; диаметры штока, помимо тех же размеров, включают 4, 5, 6 и 8 мм.

Ход поршня, т.е. величина его максимально возможного перемещения со штоком, в нормализованных цилиндрах не превышает 10 мм.

Основные параметры гидроцилиндра

К гидравлическим параметрам цилиндров относятся его номинальное рабочее давление и расход жидкости.

Номинальным называют такое давление, при котором гидроцилиндр работает в нужном режиме и сохраняет заявленные производителем свойства. Величина давления определяется нагрузками в цилиндре и может быть ограничена настройками клапанов – предохранительного или редукционного.

Усилие гидроцилиндра и скорость перемещения штока – номинальные параметры гидравлического устройства.

Усилие, развиваемое гидроцилиндром, пропорционально давлению и эффективной площади, на которую воздействует жидкость. Скорость перемещения штока определяется величиной расхода жидкости, поступающей в гидроцилиндр, и его эффективным диаметром.