Ce este un cilindru hidraulic?
Cilindrul hidraulic este o componenta cheie intr-o instalatie hidraulica. Acesta serveste la transformarea energiei fluidului hidraulic in lucru mecanic util. Valoarea de intrare este fluidul hidraulic sub presiune ce actioneaza asupra pistonului cilindrului. Forta aceasta produce o miscare liniara a pistonului si implicit a tijei, in interiorul tevii cilindrulului, sarcina fiind in partea opusa. Astfel, energia hidraulica este transformata intr-o forta controlabila, ce actioneaza in linie dreapta. Mediul hidraulic este de obicei ulei mineral, in hidraulica este reprezentat de ulei sintetic si de emulsie, precum si de apa.
Componentele cilindrilor hidraulici
Cilindri hidraulici sunt compusi din doua elemnte principale, si anume: teava si pistonul de care este atasata tija. Cele 2 capace de pe capetele cilindrilor inchid ambele parti ale tevii. Tija iese prin capul cilindrului. Pistonul echipat cu garniturile aferente si ghidaje divizeaza interiorul cilindrului in 2 camere, partea inferioara de presiune si partea superioara reprezentata de camera tijei cilindrului. Presiunea hidraulica genereaza miscarea pistonului si a tijei intr-o directie liniara.
O descriere mai detaliata a componentelor unui cilindru hidraulic:
- Teava hidraulica
Este de obicei un tub nesigilat care este honuit la interior.
- Baza cilindrului hidraulic
Baza este sudata sau infiletata in teava cilindrului, insa mai sunt situatii in care baza acestora poate fi cu sau fara flansa.
- Capul cilindrului hidraulic
Acesta este de obicei atasat printr-o infiletare sau este sudat si atasat de teava printr-un arc. Partea de etansare din interiorul capului cilindrului contine garniturile de etansare pe tija pistonului si raclor.
- Pistonul cilindrului hidraulic
Pistonul divizeaza cilindrul in doua camere. Pistonul este etansat cu o garnitura de piston cu inele de ghidare, care impiedica trecerea uleiului intre cele doua camere. Diferenta de presiune dintre cele doua camere ale cilindrului determina miscarea cilindrului.
- Tija cilindrului hidraulic
Tijele sunt de obicei realizate din otel de toleranta mare, cromate dur , laminate la rece. Tijele sunt montate pe partea pistonului intr-o parte si intra din cilindru prin capul cilindrului pe partea cealalta. Un ochet sau o flansa sunt montate de obicei pe capatul din exterior al cilindrului. Tijele cilindrilor pot sa fie cromate dublu, revenite sau din otel inoxidabil.
- Orificiile de intrare/ iesire
Prin aceste orificii fluidul hidraulic intra , respective iese din cilindru. Filetele interioare pot avea pasul metric sau in inchi.
- Garniturile cilindrului
Exista diferite tipuri de garnituri . Acestea au forme diferite, alcatuite din material diferite si instalate prin metode diferite, precum si diferentiere date de temperatura de operare si presiune a cilindrului hidraulic.
- Capatul tijei
Acesta are rolul de a conecta cilindrul la sarcina prin intermediul articulatiei sferice sau bucsei.
- Piulita cu auto blocare
Piulita cu auto blocare este folosita pentru a atasa tija la piston in majoritatea aplicatiilor.
- Inel de blocare
Este folosit pentru a limita cursa plunjerului cilindrului si pentru a monta capul cilindrului (cu un inel).
- Fusul cilindrului
Pentru o instalare pivotala a cilindrului.
- Flansa cilindrului
Utilizata in conectarea prin flansa
- Bucse
Bucsele sunt de obicei integrate in capetele sudate ale cilindrilor.
- Articulatii sferice
Sunt integrate in capul cilindrilor si servesc la conectarea(atasarea) cilindrului la sarcina.
Cum functioneaza un cilindru hidraulic?
Un cilindru hidraulic are de obicei o singura tija/piston. Acesta tip de cilindru este denumit cilindru hidraulic diferential.
O caracterisica a acestuia este ca suprafata pistonului difera de suprafata pistonului din partea tijei. Astfel, cilindrul are o forta mai mare de impingere in comparatie cu forta de retragere, direct proportional cu suprafata expusa a pistonului.
In acest fel este afectata si viteza de iesire, respectiv retragere a cilindrului, viteza de retragere fiind astfel mai rapida decat viteza de iesire a cilindrului. Exista insa cilindrii cu tija dubla, acestia avand caracteristicile identice atat la viteza si forta de iesire, cat si la intoarcere.
Domenii de aplicare
Cilindri hidraulici sunt utilizati in aplicatiile unde este nevoie de forta. Intalnim aplicatii ale cilindrilor hidraulici in domeniile:
INGINERIE MECANICA
In acest domeniu, cilindri hidraulici sunt folositi in instalatii de transport, dispozitive de ridicat, prese hidraulice, utilaje de alimentat, linii de productie automate, linii injectie mase plastice, productie de echipament ecologic, etc.
AGRICULTURA
In agricultura, cilindri hidraulici sunt folositi pentru utilaje mobile (tractoare, combine de recoltat, incarcatoare, etc.), atasamente la tractoare, echipament fix, despicatoare de lemne, etc.
INGINERIE CIVILA
Cilindri hidraulici sunt utilizati pentru utilaje din industria mobila(excavatoare, buldozere, sapatoare) si in atasamente, utilaje de ridicat, utilaje de preparare material, etc.
INDUSTRIA NAVALA
Cilindri hidraulici sunt utilizati pentru echipament de transport, directie, echipamente de ridicat, etc.
ENERGIE
In industria energetica ,cilindri hidraulici sunt utilizati in statii hidroelectrice pentru a controla portile si a regulariza debitul apei, etc.
INDUSTRIA ALIMENTARA
Cilindri hidraulici sunt utilizati la benzile transportoare, linii de productie, etc.
INDUSTRIA CONSTRUCTOARE DE MASINI
INDUSTRIA AERONAUTICA
CLASIFICAREA CILINDRILOR HIDRAULICI
Dupa modul de functionare al cilindrilor hidraulici, ei pot fi cu dublu efect, simplu efect, cilindri cu plunjer si cilindri telescopici.
CILINDRI CU DUBLA ACTIUNE
Cilindri cu dublu efect sunt cei mai raspanditi cilindri hidraulici. Acestia au cursa in ambele directii , iar forta de impingere este mai mare decat forta de tragere proportional cu suprafata supusa presiunii hidraulice de pe piston.
CILINDRI CU DUBLU EFECT SI TIJE DUBLE
Acest tip de cilindri are particularitatea de a avea tija in ambele capete ale cilindrului, de o parte si de alta a pistonului. Volumul in ambele camere ale cilindrului ramane acelasi, la fel si viteza de extindere in ambele directii a cilindrului.
CILINDRI HIDRAULICI CU SIMPLU EFECT
Caracteristic acestor tipuri de cilindri hidraulici este cursa de operare ce este realizata intr-o singura directie in timp ce cursa de retragere este posibila doar prin intermediul sarcinii ce actioneaza asupra cilindrului (arc sau alta forta exterioara). In mod uzual cursa de lucru este de extindere (cilindru de impingere), sau pot fi cilindri a caror cursa de lucru este de retragere (cilindru de tragere).
CILINDRI TIP „PLUNJER”
Un astfel de cilindru este cu simplu efect, fara piston, functia acestuia fiind preluata de catre tija acestuia. Astfel, suprafata de lucru a acestui cilindru este chiar sectiuea in plan a tijei cilindrului. Absenta pistonului face necesara utilizarea unor ghidaje axiale suplimentare .
CILINDRI TELESCOPICI
Sunt compusi dintr-un numar de cilindri dispusi unul deasupra celuilalt. Teava cilindrului hidraulic indeplineste in acelasi timp functia de tija. Numarul de elemente poate varia de la 2 pana la 6 si sunt utilizati unde lungimea de instalare a cilindrului este mai mica decat cursa necesara. Majoritatea acestor cilindri telescopici sunt cu simplu efect, insa exista de asemenea cilindri telescopici cu dublu efect.
CILINDRI TANDEM
Sunt 2 cilindri interconectati. Tija primului cilindru intra prin baza celui de al 2-lea, impingand in acest fel baza. Astfel, cu cat suprafata efectiva a pistoanelor cilindrilor este mai mare, cu atat forta generata este mai mare, in ciuda unui cilindru cu diametru mic si presiune de operare constanta.