Варианты конструкции цилиндров одностороннего и двустороннего действия основаны в первую очередь на том, как две торцевые крышки крепятся к стволу. Дополнительные варианты включают толщину стенок ствола и торцевых крышек, а также материалы конструкции.

Цилиндры с рулевой тягой (рис. 2) имеют квадратные или прямоугольные торцевые крышки, прикрепленные к каждому концу цилиндра стержнями, которые проходят через отверстия в углах торцевых крышек. Гайки, навинченные на конец каждой стяжки, крепят торцевые крышки к стволу. Статические уплотнения на стыке цилиндр/торцевая крышка предотвращают утечку. Существует ряд вариантов этой конструкции, в том числе использование более четырех стяжек на цилиндре или длинных болтов, ввинчивающихся в резьбовые отверстия в одной из торцевых крышек.

2. Цилиндры с рулевой тягой являются наиболее широко используемой конструкцией во всех гидравлических системах: промышленной и мобильной гидравлике и пневматике. Для базовой конструкции существуют отраслевые стандарты, но часто применяется множество вариаций, чтобы сделать цилиндры с поперечной рулевой тягой более легкими или компактными или обеспечить другие преимущества.

В большинстве промышленных цилиндров, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, используется конструкция с поперечной тягой, и они обычно соответствуют стандартам Национальной ассоциации гидравлических систем (NFPA). Эти стандарты устанавливают единообразие размеров, поэтому цилиндры разных производителей могут быть взаимозаменяемы. Однако следует соблюдать осторожность при замене баллонов, потому что, даже если он соответствует размерным стандартам NFPA, цилиндр может иметь собственные характеристики конкретного производителя, которых может не быть у другого производителя.

Сварные цилиндры имеют торцевые фланцы, приваренные к цилиндру, и торцевую заглушку, прикрепленную к каждому фланцу. Торцевые крышки закреплены на месте болтами, которые проходят через отверстия в каждой торцевой крышке и вкручиваются в резьбовые отверстия на каждом концевом фланце. Эта конструкция легче и компактнее, чем стандартная конфигурация со стяжными тягами, что объясняет, почему сварные цилиндры находят широкое применение в мобильной технике.

В одном из вариантов этой конструкции каждая торцевая крышка ввинчивается в конец ствола. Эта конструкция, однако, обычно не может выдерживать такое высокое номинальное давление, как сварная, и ее труднее разобрать и собрать.

Цилиндры прокатного стана (рис. 3) имеют фланцы, приваренные к концам гильз цилиндров с торцевыми крышками того же диаметра, что и фланцы. Болты крепят торцевые крышки к фланцам. Их конструкция аналогична конструкции сварных цилиндров, но цилиндры для прокатных работ имеют более толстые стенки цилиндра и в целом более тяжелую конструкцию.

3. Цилиндры для прокатных работ имеют фланцы, приваренные к обоим концам их цилиндра, с торцевой крышкой, прикрепленной болтами к каждому фланцу.

Большие мельничные цилиндры часто имеют стенку цилиндра, достаточно толстую для того, чтобы болты торцевой крышки можно было ввернуть непосредственно в стенку цилиндра. Как следует из названия, эти цилиндры изначально были разработаны для использования на сталелитейных заводах, литейных заводах и других тяжелых условиях эксплуатации.

Общие вариации

Наиболее распространенным типом цилиндра является цилиндр с одним штоком, в котором длина штока почти равна длине цилиндра. Стержень выступает из крышки на конце стержня, чтобы передать генерируемое усилие на нагрузку. Двухштоковый цилиндр (рис. 4) имеет шток, прикрепленный к обеим сторонам поршня, при этом каждый шток проходит через торцевую крышку штока. Цилиндры с двойным штоком полезны для одновременного перемещения двух грузов, а также устраняют разницу в площади между стороной штока и пустой стороной поршня. При равных площадях (и объемах цилиндров) с обеих сторон поршня заданный поток создает одинаковые скорости выдвижения и втягивания.

4. Цилиндры с двойным штоком имеют поршневой шток, выступающий с обоих концов цилиндра. Это позволяет перемещать нагрузку с одного или обоих концов, а также устраняет проблему дифференциальной площади поршня, характерную для стандартных одноштоковых цилиндров.

Большинство телескопических цилиндров (рис. 5) одностороннего действия, хотя доступны версии двустороннего действия. Телескопические цилиндры содержат пять или более наборов трубок или ступеней, вставленных друг в друга. Каждая ступень оснащена уплотнениями и опорными поверхностями, которые действуют как гильза цилиндра и шток поршня. Доступны для удлинителей, превышающих 15 футов, большинство из них используются в мобильных приложениях, где доступное монтажное пространство ограничено. Длина телескопического цилиндра в сложенном состоянии может составлять всего одну пятую его длины в разложенном состоянии, но стоимость в несколько раз превышает стоимость стандартного цилиндра, который может создавать эквивалентную силу. Доступны модели, в которых все ступени выдвигаются одновременно или в которых сначала выдвигается самая большая ступень, а затем последовательно меньшая ступень.

5. Телескопические цилиндры имеют две или более ступени, которые в полностью выдвинутом состоянии могут производить ход, превышающий длину цилиндра в полностью втянутом состоянии.

Плунжерные цилиндры представляют собой особый тип цилиндра одностороннего действия, диаметр штока которого равен диаметру поршня. Используемые в основном для поддомкрачивания, гидроцилиндры должны быть одностороннего действия, поскольку во внутреннем объеме цилиндра нет давления для втягивания штока. Плунжерные цилиндры иногда называют плунжерными цилиндрами и чаще всего используются для короткоходовых двигателей. В большинстве из них не используются возвратные пружины, а используется сила тяжести или нагрузка для втягивания штока поршня.

Цилиндры и все компоненты в этом отношении должны быть легко доступны для облегчения установки и последующего обслуживания. Если фитинг не может быть проверен на герметичность без предварительного удаления, например, соседних трубопроводов, нет особого смысла беспокоиться об устранении незначительных утечек, которые могут возникнуть.

Считайте, что все компоненты и проводники жидкости системы эластичны: они будут изгибаться и изменять длину из-за изменений давления жидкости, температуры и напряжения. Эти изменения не являются незначительными. Импульс давления до 6000 фунтов на квадратный дюйм удлинит стальной цилиндр с 24-дюймовым диаметром. ход на 0,024 дюйма. Если цилиндр сделан из алюминия или чугуна, он может удлиниться примерно в 2–2,5 раза больше. Если это удлинение не было учтено в конструкции машины, система в конечном итоге даст течь, даже если использовалась новейшая технология фитингов. Если предыдущие установки постоянно протекали, примите это как явное доказательство того, что новый подход к проектированию будет полезен.

Как правило, гидравлические цилиндры должны иметь конструктивный коэффициент около 4:1 в зависимости от производительности при номинальном давлении в системе. Однако отдельные производители могут рекомендовать более высокие или более низкие значения. Многие производители тяжелых цилиндров для мобильного оборудования указывают расчетный коэффициент 3:1. Напряжение в 15 000 фунтов на квадратный дюйм при номинальном давлении в системе с плавной работой системы и отсутствием импульсов давления считается консервативным. Скачки давления в системе, вызывающие напряжение в 30 000 фунтов на квадратный дюйм, часто не вызывают беспокойства, но при единичном напряжении в 30 000 фунтов на квадратный дюйм изменение размеров стали может составлять 0,001 дюйма/дюйм. длины. Для 30-дюймового. цилиндре, скачок давления такой интенсивности вызывает изменение длины почти на 1⁄32 дюйма. Изменения размеров нагруженных цилиндров или цилиндров, подвергающихся значительным изменениям температуры, могут еще больше ограничить допустимое рабочее давление.

Большие изменения размеров могут серьезно повлиять на производительность и ожидаемый срок службы неметаллических уплотнений цилиндров. Например, сбой при экструзии синтетических нитриловых уплотнений твердостью 80 по Шору А может произойти, когда зазор превышает 0,004 дюйма при давлении жидкости выше 3000 фунтов на квадратный дюйм или 0,001 дюйма. зазор при давлении в системе 6000 фунтов на квадратный дюйм. Такое давление может быть легко достигнуто в системах, использующих дифференциальные цилиндры или системы с расходомером на выходе.

Следует также учитывать давление гидравлического удара от внезапных ударов. Скачки давления в два-три раза выше нормального давления в системе могут возникать, когда подвижный шток поршня внезапно сталкивается с неподвижным грузом. Поэтому определите максимальную нагрузку, с которой может столкнуться цилиндр, и примите проектные решения для поддержания целостности цилиндра.