Hidraulinių cilindrų tipai: dydžio ir pasirinkimo vadovas

Hidrauliniai cilindrai užtikrina valdomą linijinę jėgą ekskavatoriuose, žemės ūkio mašinose, presuose, medžiagų -krovimo sistemose, laivų įrangoje ir gamyklos automatikoje.

Tinkamas cilindras priklauso ne tik nuo angos ir eigos. Reikalinga jėga, montavimo erdvė, apkrovos kryptis, slėgis, aplinka, darbo ciklas ir montavimo geometrija turi įtakos pasirinkimui. Šiame vadove paaiškinami pagrindiniai cilindrų tipai, jų konstrukcija, pagrindiniai dydžiai ir informacija, kurią JAV pirkėjai turėtų surinkti prieš užsakydami standartinį arba individualų įrenginį.

Hidraulinių cilindrų tipai ir kur jie naudojami

Hidrauliniai cilindrai gali būti klasifikuojami pagal įjungimo būdą, vidinę konstrukciją, konstrukciją ir montavimo tvarką. Kategorijos sutampa. Pavyzdžiui, suvirintas cilindras taip pat gali būti dvigubo- veikimo, o teleskopinis cilindras gali būti vieno- arba dvigubo- veikimo.

*Šie skaičiai yra platūs taikymo diapazonai, o ne universalūs įvertinimai. Visada naudokite gamintojo darbinį-slėgį ir patikimą-slėgį.

Vieno-ir dvigubo- veikimo cilindrai

A vieno- veikimo cilindras naudoja hidraulinį slėgį, kad judėtų stūmoklis viena kryptimi. Gravitacija, spyruoklė arba išorinė apkrova paprastai užtikrina grįžtamąjį judėjimą. Šis išdėstymas puikiai tinka tokioms programoms kaip kūno kėlimas{2}}, kai nereikia atitraukimo su varikliu.

A dvigubo- veikimo cilindrasturi slėgio angas abiejose stūmoklio pusėse, todėl hidraulinė alyva kontroliuoja išplėtimą ir įtraukimą. Tai geresnis pasirinkimas, kai mašinai reikia kontroliuojamo judėjimo abiem kryptimis, nuoseklaus ciklo laiko arba tikslaus padėties nustatymo.

Teleskopiniai cilindrai

A teleskopinis hidraulinis cilindrastaip pat vadinamas daugiapakopiu cilindru, turi keletą įdėtų vamzdinių pakopų. Pagrindinis jo pranašumas yra smūgio ir atitraukto ilgio santykis. Palyginti trumpas uždaras cilindras gali būti kelis kartus didesnis už pradinį ilgį.

Ši konstrukcija yra įprasta savivarčiuose, priekabose, šiukšlių įrangoje, kėlimo platformose ir kitose mašinose su ribota montavimo vieta.

Cilindrai be strypų

Cilindras be strypų perkelia stūmoklio judėjimą į išorinį vežimėlį be įprasto strypo, išsikišančio iš korpuso. Jis užtikrina ilgą važiavimą, kai nėra pakankamai vietos cilindro cilindrui ir pailgintam strypui.

Apkrovos valdymas yra pagrindinis apribojimas. Judanti apkrova paprastai turėtų turėti išorinį valdymą, o ne priversti cilindrą sugerti didelius momentus ar šonines apkrovas.

Stūmoklis, pririšimo strypas{0}}ir suvirinti cilindrai

Stūmoklis arba cilindrinis cilindras sukuria gniuždymo jėgą per didelio{0}}skersmens stūmoklį ir dažniausiai naudojamas kėlimui ir spaudimui.

Rišimo strypų cilindruose naudojami išoriniai srieginiai strypai, kad galiniai dangteliai būtų laikomi kartu. Dėl standartizuotų montavimo matmenų ir tinkamos konstrukcijos jie yra įprasti pramoninėse mašinose.

Suvirintuose cilindruose naudojama suvirinta cilindro ir{0}}galinio dangtelio struktūra. Jie turi kompaktišką apvalkalą ir didelį konstrukcinį tvirtumą, kuris tinka mobiliai hidraulinei įrangai.

Cilindro komponentai ir tvirtinimo konfigūracijos

 

Daugelyje įprastų hidraulinių cilindrų yra tos pačios pagrindinės dalys:

- Cilindro cilindre yra slėgis ir jis nukreipia stūmoklio eigą.
- Stūmoklis atskiria slėgio kameras ir paverčia slėgį jėga.
- Stūmoklio strypas perduoda tą jėgą į mašiną.
- Cilindro galvutė ir dangtelis uždaro cilindrą ir palaiko vidines dalis.
- Strypo guolis arba kreiptuvas palaiko strypą ir palaiko išlygiavimą.
- Stūmoklio ir strypo sandarikliai riboja vidinį ir išorinį alyvos nuotėkį.
- Valytuvas apsaugo nuo purvo ir drėgmės patekimo aplink strypą.
- Hidrauliniai prievadai sujungia cilindrą su vožtuvais, žarnomis ar vamzdeliais.

Šalia šios skilties esanti pažymėta pjūvių diagrama gali padėti inžinerijos neturinčiam pirkėjui- identifikuoti cilindrą, stūmoklį, strypą, riebokšlį, sandariklius ir prievadus.

Įprasti tvirtinimo tipai

Flanšiniai laikikliai užtikrina tvirtą tvirtinimą ir tinkamai išlygiavus, veiksmingai atlaiko ašines apkrovas.

Kojos arba šoninių{0}}antukų laikikliai pritvirtina cilindro korpusą prie mašinos rėmo. Juos reikia kruopščiai sureguliuoti, kad būtų išvengta šoninės apkrovos.

Smeigtukai ir kaiščių{0}}akių laikikliai leidžia cilindrui pasisukti judant mechanizmui. Jie dažnai naudojami statybinėje ir žemės ūkio technikoje.

Sujungimo laikikliai leidžia kampu judėti aplink fiksuotą ašį ir kostiumo mechanizmus, kuriuose cilindras keičia kampą per eigą.

Sferiniai{0}}guolio strypo galai prisitaiko prie riboto kampinio poslinkio ir yra naudingi šarnyriniuose mechanizmuose, kuriuose yra didelė apkrova.

Nesvarbu, kuris laikiklis naudojamas, jis turi atitikti faktinį apkrovos kelią. Hidraulinis cilindras visų pirma skirtas ašinei jėgai, o ne kaip konstrukcinis kreiptuvas. Dėl netinkamo išlygiavimo gali per anksti susidėvėti strypo sandariklis, atsirasti įbrėžimų, netolygus statinės susidėvėjimas, surišimas, strypo lenkimas ir nuovargis aplink suvirinimo siūles ar tvirtinimo detales.

Smeigtiniai ir sferiniai laikikliai paprastai tinka mechanizmams, kurie juda lanku. Tvirti flanšai ir kojelių tvirtinimai reikalauja ypač tikslaus išlygiavimo.

NFPA standartai apima colių{0}}sriegių ir strypų matmenis, pramoninio montavimo matmenis, prievadus, lenkimo ir slėgio{1}}vertinimo metodus. Jie ypač svarbūs, kai JAV įrangą reikia pakeisti.

Dydžių, jėgos ir slėgio skaičiavimai

Cilindro dydžio nustatymas prasideda nuo slėgio, stūmoklio ploto ir jėgos santykio:

**Jėgos=slėgis × plotas**

arba:

**F = P × A**

Kur:

- **F**=jėga svarais-jėga (lbf)
- **P**=hidraulinis slėgis psi
- **A**=efektyvusis stūmoklio plotas kvadratiniais coliais

Dėl pratęsimo:

**A=π × Skersmuo² ÷ 4**

Dėl atsitraukimo:

**A=Stūmoklio sritis − Strypo sritis**

Kadangi strypas sumažina efektyvų plotą vienoje stūmoklio pusėje, įprastas vieno -stiebo, dvigubo- veikimo cilindras paprastai sukuria mažesnę traukos jėgą nei stūmimo jėga esant tokiam pat slėgiui.

1 pavyzdys: 10 000 lbf reikia gręžinio esant 3 000 psi

Reikalinga jėga:

**F=10 000 lbf**

Galimas slėgis:

**P=3 000 psi**

Reikalingas stūmoklio plotas:

**A = F ÷ P**

**A=10,000 ÷ 3,000=3.33 in²**

Skylės skersmuo:

**Antrauma=√(4A ÷ π)**

**Skerstis ≈ 2,06 colio**

2,06 colio kiaurymė yra teorinis minimumas. Tikrasis projektas taip pat turi turėti įtakos trintį, slėgio nuostolius, apkrovos pokyčius ir atitinkamą saugos ribą. Todėl vietoj tikslaus teorinio dydžio galima pasirinkti kitą tinkamą standartinę angą.

Srauto ir cilindro greitis

Srautas daugiausia lemia cilindro greitį:

**Greitis=srautas ÷ efektyvusis plotas**

Vienas JAV galonas yra maždaug 231 kubinis colis. Todėl:

**10 GPM=10 × 231 ÷ 60=38.5 in³/s**

2 pavyzdys: apytikslis teleskopinio{1}}cilindro išplėtimo laikas

Apsvarstykite supaprastintą trijų{0}}pakopų,-vieno veikimo teleskopinį cilindrą, tiekiamą 10 GPM.

| Scena|Efektyvus skersmuo|Plotas|Insultas |
| --- | ---: | ---: | ---: |
| 1 etapas|4,0 colio|12,57 in²|20 colių |
| 2 etapas|3,0 colio|7,07 in²|20 colių |
| 3 etapas|2,25 colio|3,98 in²|20 colių |

38,5 colio³/sek. 1 etapas juda:

**38,5 ÷ 12.57=3.06 in/s**

Jo pratęsimo laikas yra:

**20 ÷ 3,06 ≈ 6,5 sek**

2 etapui:

**38,5 ÷ 7.07=5.45 in/s**

**Laikas ≈ 3,7 sek**

3 etapui:

**38,5 ÷ 3.98=9.67 in/s**

**Laikas ≈ 2,1 sek**

Apytikslis bendras pratęsimo laikas yra:

**6.5 + 3.7 + 2.1=12.3 sekundės**

Tai supaprastintas skaičiavimas. Tikrasis teleskopinis{1}}cilindro dizainas turi naudoti gamintojo efektyvias scenos sritis ir atsižvelgti į seką, vidinę geometriją, trintį, slėgio nuostolius ir apkrovos pokyčius.

Dažnos dydžio klaidos

Prieš pateikdami užsakymą patikrinkite, ar skaičiavime nėra:

- Atitraukimo jėgai panaudotas visas skylės plotas, o ne žiedinis plotas
- Nepaisoma slėgio praradimo per vožtuvus ir žarnas
- Balioną pasirinko tik iš didžiausio sistemos slėgio
- Nepastebėtas strypo sulinkimas per ilgą suspaudimo taktą
- Nepavyko atsižvelgti į šoninį įkėlimą
- Per mažas hidraulinis srautas reikiamam ciklo laikui
- Nepaisoma amortizacijos artėjant potėpio pabaigai

Internetinis skaičiuotuvas gali supaprastinti šį darbą. Naudingi įvesties duomenys yra kiaurymė, strypo skersmuo, eiga, slėgis, srautas, apkrova ir saugos koeficientas. Išėjimai gali apimti išplėtimo ir įtraukimo jėgą, alyvos tūrį ir numatomą kelionės laiką.

Medžiagos, sandarikliai, dangos ir standartai

Medžiagos turi atitikti mechaninę apkrovą ir darbo aplinką. Anglies plienas plačiai naudojamas statinėms ir konstrukcijų dalims. Nerūdijantis plienas gali prireikti jūroje,{2}}maisto perdirbimo, cheminių medžiagų ir labai korozinėms reikmėms.

Stūmokliniai strypai dažniausiai naudoja grūdintą plieną su kietu chromu. Dėl rimtos korozijos arba abrazyvinės priežiūros gali prireikti indukcinio grūdinimo, azoto angliavandenių, nerūdijančių strypų medžiagų arba HVOF-užteptos dilimui{2}}atsparios dangos, pvz., WC-CoCr. Dažai, miltelinis dažymas, išankstinis apdorojimas fosfatais ir kitos apsaugos sistemos taip pat naudojamos išorinėms dalims.

Sandarinimo medžiaga taip pat svarbi:

| Sandarinimo medžiaga|Tipinis stiprumas |
| --- | --- |
| NBR|Bendroji mineralinės{0}}alyvos hidraulinė paslauga |
| HNBR|Geresnis atsparumas temperatūrai, dilimui ir senėjimui |
| Poliuretanas (PU)|Stiprus atsparumas dilimui ir išspaudimui |
| PTFE|Maža trintis ir platus cheminis suderinamumas |
| FKM|Aukštai{0}}temperatūrai ir chemikalams-atsparios priemonės |

Temperatūros ribos ir skysčių suderinamumas priklauso nuo junginio, o ne tik nuo polimerų šeimos. Pavyzdžiui, Parker sandarinimo nurodymai rodo, kad NBR, HNBR, FKM, TPU ir kitos medžiagos gali būti parenkamos skirtingai, atsižvelgiant į skysčio tipą ir tai, ar sandariklis yra statinis ar dinamiškas.

Apsaugai nuo korozijos ypatingas dėmesys turi būti skiriamas pakrantėse, jūrų technikoje ir sniego{0}}valymo įrangoje, kuriai veikia kelių druska.

ASTM B117-26 yra dabartinė JAV praktika, taikoma kontroliuojamam metalų ir dengtų metalų{5}}druskos purškimui. ASTM įspėja, kad druskos purškimo{6} rezultatai neturėtų būti traktuojami kaip tiesioginiai tikrojo naudojimo trukmės prognozės.

Atitinkami standartai taip pat gali apimti ISO 6020-2 tam tikriems 160 barų metriniams cilindrams ir ISO 6022 250 barų serijos cilindrams. ISO 6022:2006 tebėra aktualus šio rašymo metu, o pakaitinis leidimas yra kuriamas. Pateikiant užsakymą pirkimo specifikacijos turėtų patvirtinti esamą peržiūrą.

Programos, priežiūra ir gedimų režimai

Skirtingos aplinkos paprastai teikia pirmenybę skirtingiems dizainams:

- Statybinėje įrangoje dažniausiai naudojami kompaktiški suvirinti,-dvigubo veikimo cilindrai, sukurti taip, kad atlaikytų smūgines apkrovas.
- Žemės ūkio įrangoje dažnai naudojami suvirinti cilindrai su kabliu, skersiniu-vamzdžiu arba kaiščiu, nes mechanizmas juda besikeičiančiais kampais.
- Savivarčiuose ir priekabose naudojami teleskopiniai cilindrai, kad būtų galima pasiekti ilgus kėlimo žingsnius ribotoje montavimo vietoje.
- Pramoniniuose presuose ir gamyklinėje įrangoje dažnai naudojami traukiniai-arba sunkiojo-malūno-stiliaus cilindrai, kai svarbu pakartojamumas ir tinkamumas naudoti.
- Jūrų ir uostų įrangai reikalinga papildoma apsauga nuo korozijos ir kruopštus strypų bei sandariklių pasirinkimas.

Dažniausiai pasitaikantys gedimai yra išorinio strypo -sandariklio nuotėkis, vidinio stūmoklio-sandarumo nuotėkis, strypo įbrėžimai arba korozija, sulenkti strypai, susidėvėję strypo guoliai, statinės pažeidimai, nuovargio įtrūkimai aplink suvirinimo siūles ar atramas, perkaitimas, aeracija arba kavitacija ir su tuo susiję sandariklių ir paviršių pažeidimai-.

Jei cilindras dreifuoja veikiamas apkrovos, nustatykite, ar alyva apeina stūmoklių sandariklius, ar nenuteka per kryptinį arba valdymo vožtuvą.

Kai atsiranda išorinis nuotėkis, prieš keisdami sandariklį patikrinkite strypą. Ant subraižyto ar korozijos pažeisto paviršiaus uždedamas naujas sandariklis gali greitai vėl sugesti.

Atstatymas gali būti ekonomiškas, kai pažeisti sandarikliai ir susidėvinčios dalys, tačiau vamzdis, strypas ir konstrukcijos dalys neviršija tolerancijos. Keitimas paprastai yra patrauklesnis, kai strypas yra stipriai sulenktas, vamzdis turi gilius įbrėžimus, konstrukcinės suvirinimo siūlės įtrūkusios, didelė korozija, nėra dalių arba remonto kaina artėja prie naujo cilindro kainos.

Ką JAV pirkėjai turėtų įtraukti į užklausą

Naudingoje citatos užklausoje turėtų būti:

- Cilindro tipas
- Angos ir strypo skersmenys
- Insultas
- Atitrauktas ir pailgintas ilgis
- Darbinis ir didžiausias slėgis
- Reikalinga stūmimo ir traukimo jėga
- Veikimo greitis
- Tvirtinimo būdas ir strypo{1}}galinė jungtis
- Prievado tipas, dydis ir padėtis
- Hidraulinis skystis ir darbinė temperatūra
- Darbo ciklas
- Poveikis lauke arba korozinis poveikis
- Kiekis
- Brėžiniai arba esamo cilindro dalies numeris
- Testavimo ir sertifikavimo reikalavimai

Standartiniai pakaitiniai cilindrai gali kainuoti šimtus dolerių. Specializuoti suvirinti, teleskopiniai, nerūdijančio plieno, didelės-angos, jutiklių-ir pritaikytos-inžinerijos įrenginiai gali greitai kainuoti tūkstančius.

Pristatymo laikas taip pat skiriasi. Sandėliavimo produktai gali būti pristatyti greitai, o individualūs balionai dažnai užtrunka kelias savaites. Dabartiniai gamintojų pavyzdžiai rodo, kad daugeliui pasirinktinių projektų reikia maždaug 3–8 savaičių, o neįprastai didelėms ar sudėtingoms sistemoms taikomi ilgesni grafikai.

Įsigydami individualų balioną užsienyje, palyginkite prototipo patvirtinimą, slėgio bandymus, dokumentus, pakuotę, gabenimą jūra arba oru, atsarginių sandariklių rinkinius, garantijos palaikymą ir pakaitinių dalių prieinamumą{0}} bei vieneto kainą.

Pasiruošimas cilindro parinkimui

Pradėkite nuo viso taikymo, o ne nuo vien angos dydžio. Jėga, eiga, tvirtinimo geometrija, slėgis, srautas, aplinka, darbo ciklas, strypo stabilumas, sandariklio medžiaga ir laisva erdvė – visa tai turi įtakos galutiniam dizainui.

Prieš prašydami inžinerinės apžvalgos ar pasiūlymo, paruoškite angą, strypo skersmenį, eigą, tvirtinimo matmenis, darbinį slėgį, taikymo detales ir esamus brėžinius.

Naudingi pagalbiniai ištekliai gali būti:

- Hidraulinio cilindro jėgos skaičiuotuvas
- Cilindro-dydžio „Excel“ šablonas
- Hidraulinio cilindro specifikacijos PDF
- Diegimo ir priežiūros kontrolinis sąrašas
- Pasirinktinė-cilindro užklausų forma

Įmonės, siūlančios garantuotą atsakymo laiką, JAV palaikymą telefonu, greitus prototipus ar mėginių cilindrus, turėtų nurodyti tuos konkrečius įsipareigojimus šalia RFQ mygtuko, o ne pasikliauti bendraisiais teiginiais.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo skiriasi vieno{0}} ir dvigubo- veikimo cilindrai?

Vieno veikimo{0}}cilindrai naudoja hidraulinį slėgį viena kryptimi ir grįžta į gravitaciją, spyruoklę arba išorinę apkrovą. Dvigubo veikimo -cilindrai naudoja spaudimą išplėtimui ir atitraukimui, todėl jie geriau tinka kontroliuojamam dvikrypčiui judėjimui.

Kaip teleskopiniai cilindrai skiriasi nuo standartinių cilindrų?

Teleskopiniai cilindrai užtikrina daug ilgesnį eigą, palyginti su jų įtrauktu ilgiu. Jie tinka įrenginiams, kuriuose yra ribota erdvė, tačiau reikia ilgų kelionių, nors dėl daugiapakopės konstrukcijos projektavimas ir priežiūra tampa sudėtingesni.

Kada cilindras be strypų yra geresnis pasirinkimas?

Cilindras be strypų gerai veikia, kai reikia ilgos linijinės eigos, bet nėra pakankamai vietos išsitęsiančiam stūmoklio kotui. Judanti apkrova paprastai turi turėti išorinį valdymą, nes per dideli momentai ir šoninės apkrovos sutrumpina cilindro tarnavimo laiką.

Kaip apskaičiuoti skylę, strypo dydį ir slėgį?

Naudokite **F=P × A**, kad surastumėte stūmoklio sritį, reikalingą tikslinei jėgai. Tada pasirinkite kiaurymę, strypo skersmenį, sistemos slėgį ir saugos koeficientą, tikrindami atitraukimo jėgą, strypo išlinkimą, srauto reikalavimus ir slėgio nuostolius.

Kokia tvirtinimo konfigūracija sumažina šoninę apkrovą?

Nė vienas laikiklis nėra geriausias kiekvienai mašinai. Spygliuočiai, griebtuvai, kaištis-akis ir sferiniai-guolio laikikliai tinka besisukantiems mechanizmams. Flanšo ir pėdų laikikliai gerai veikia, kai apkrova tiksliai suderinta su cilindro ašimi.

Kurie sandarikliai ir dangos tinka pakrantės ar kelių{0}}druskos aplinkai?

Korozinei aplinkai gali prireikti nerūdijančio plieno komponentų, patobulintų strypų ir išorinių dangų bei sandariklių, atitinkančių tiek skysčio, tiek darbinę temperatūrą. Druskos-purškimo bandymas gali palyginti dangų sistemas, tačiau jis tiesiogiai nenumato naudojimo lauke.

Ką turėčiau patikrinti prieš keičiant cilindrą?

Patikrinkite, ar nėra išorinių nuotėkių, strypo įbrėžimų, korozijos, nesutapimo, lenkimo, vidinio nuotėkio, vožtuvo nuotėkio, užteršimo, tvirtinimo susidėvėjimo, slėgio šuolių ir nenormalios temperatūros. Daugelį su sandarikliu{1}}susijusių gedimų galima pataisyti, o konstrukciniai pažeidimai arba dideli paviršiaus pažeidimai gali pateisinti pakeitimą.