W jaki sposób działają siłowniki hydrauliczne?

Siłowniki hydrauliczne to niezbędne elementy bardzo wielu maszyn, które nie mogłyby bez nich w żaden sposób funkcjonować. To elementy konstrukcyjne maszyn używanych przede wszystkim w przemyśle i robotach ciężkich. Znajdziemy je na przykład w dźwigach, czy koparkach. Dzięki nim maszyny mogą poradzić sobie z dużymi obciążeniami. Siłowniki hydrauliczne to w języku fachowców silniki hydrostatyczne o posuwistym ruchu, czyli silniki, które zamieniają energię potencjalną cieczy w energię mechaniczną. Ruch roboczego elementu, czyli na przykład tłoku lub membrany, powodowany jest działaniem ciśnienia cieczy roboczej. Innym rodzajem silnika hydrostatycznego jest silnik hydrostatyczny obrotowy, my jednak skupimy się na siłownikach hydraulicznych.

Budowa siłownika hydraulicznego

Konstruktorom udało się do tej pory stworzyć kilka różnych odmian siłowników hydraulicznych w różnych konfiguracjach budowy i montażu, by możliwe było ich zastosowanie w określonych miejscach oraz by mogły realizować sprawnie swoje funkcje.

Generalny podział to podział ze względu na organ (element) roboczy. Może być nim tłok, z którym w pierwszej kolejności kojarzymy siłowniki hydrauliczne, membrana lub specjalny rodzaj tłoka, czyli nurnik. Element roboczy zawsze umieszczony jest w cylindrycznym korpusie, czyli obudowie, która odlewana jest zwykle z żeliwa lub staliwa. W przestrzeni roboczej korpusu znajduje się ciecz, a konkretnie olej hydrauliczny. Warto się mu przyjrzeć. Oleje hydrauliczne są nieściśliwe, dzięki czemu możemy je sprężyć do ogromnie wysokiego ciśnienia, by uzyskać bardzo dużą siłę. Olejów hydraulicznych jest na rynku bardzo wiele, ponieważ muszą być one przystosowane do bardzo szerokiego zakresu temperatur oraz ciśnień, w jakich pracują. Najpopularniejsze są oleje mineralne, które mają postać żółtawej lub czerwonawej cieczy. To właśnie olej hydrauliczny przesuwa tłok lub nurnik albo odkształca element roboczy w formie membrany. Drugi podział siłowników to podział ze względu na kierunek suwu roboczego - mówi nam przedstawiciel Zakładu Hydrauliki Siłowej HYDRO-TOR z Torunia. Mamy siłowniki hydrauliczne jednostronnego działania i dwustronnego działania.

Działanie siłownika hydraulicznego

Zacznijmy od uproszczonej wersji prawa Pascala: „Ciśnienie zewnętrzne wywierane na ciecz lub gaz znajdujące się w naczyniu zamkniętym rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach”. Prawo Pascala dotyczy wszystkich siłowników hydraulicznych niezależnie od ich budowy. W siłownikach jednostronnego działania suw roboczy odbywa się wyłącznie w jednym kierunku, a w siłownikach dwustronnego działania suw odbywa się w obu przeciwstawnych kierunkach. Te pierwsze wymagają, by wymusić powrót tłoka do pozycji wyjściowej i usunięcie cieczy z komory roboczej. By do tego doprowadzić, zazwyczaj wykorzystuje się sprężynę, która jest ściskana w czasie suwu roboczego, a gdy siłownik jest już w spoczynku, zapewnia powrót tłoka do pozycji wyjściowej. W siłowniku dwustronnego działania ciecz oddziałuje na element roboczy z obu stron, dzięki czemu możliwe jest skonstruowanie takiego siłownika hydraulicznego, który ma tłoczyska na obu końcach cylindra.