Hüdraulikasilindrite tüübid: suuruse ja valiku juhend

Hüdraulilised silindrid tagavad kontrollitud lineaarse jõu ekskavaatorites, põllumajandusmasinates, pressides, materjalikäsitlussüsteemides{0}}, laevaseadmetes ja tehase automatiseerimises.

Õige silinder sõltub rohkemast kui puust ja käigust. Valikut mõjutavad vajalik jõud, paigaldusruum, koormuse suund, rõhk, keskkond, töötsükkel ja paigaldusgeomeetria. Selles juhendis selgitatakse peamisi silindrite tüüpe, nende ehitust, põhilisi suurusi ja teavet, mida USA ostjad peaksid enne standardse või kohandatud seadme tellimist koguma.

Hüdrosilindrite tüübid ja kasutuskoht

Hüdraulikasilindreid saab klassifitseerida käivitamismeetodi, sisemise konstruktsiooni, konstruktsiooni ja paigaldusviisi järgi. Kategooriad kattuvad. Näiteks keevitatud silinder võib olla ka kahe-toimega, samas kui teleskoopsilinder võib olla ühe- või kahe-toimega.

*Need arvud on laiad kasutusalad, mitte universaalsed hinnangud. Kasutage alati tootja töörõhu-ja tõend-rõhuväärtusi.

Ühe--- ja kahe-toimega silindrid

A ühe-toimega silinder kasutab kolvi ühes suunas liigutamiseks hüdraulilist survet. Tavaliselt tagavad tagasiliikumise gravitatsioon, vedru või väline koormus. See paigutus toimib hästi selliste rakenduste puhul nagu kere tõstmine{2}}, kus mootoriga tagasitõmbamine pole vajalik.

A kahe-toimega silinderKolvi mõlemal küljel on surveavad, nii et hüdraulikaõli juhib pikendamist ja tagasitõmbamist. See on parem valik, kui masin vajab kontrollitud liikumist mõlemas suunas, ühtlast tsükliaega või täpset positsioneerimist.

Teleskoopsilindrid

A teleskoophüdrauliline silindernimetatakse ka mitmeastmeliseks silindriks, sisaldab mitmeid pesastatud torukujulisi astmeid. Selle peamine eelis on löögi ja sissetõmmatud pikkuse suhe. Suhteliselt lühike suletud silinder võib ulatuda mitu korda esialgsest pikkusest.

See konstruktsioon on tavaline kallurautodel, haagistel, prügiseadmetel, tõsteplatvormidel ja muudel piiratud paigaldusruumiga masinatel.

Vardata silindrid

Vardata silinder edastab kolvi liikumise välisele kelgule ilma tavapärase varda korpusest välja ulatumata. See tagab pika sõidu, kus pole piisavalt ruumi nii silindri silindri kui ka pikendatud varda jaoks.

Peamine piirang on koormuse juhtimine. Liikuval koormusel peaks üldiselt olema väline juhtimine, mitte sundida silindrit vastu võtma suuri momente või külgkoormust.

Kolb, tross{0}}ja keevitatud silindrid

Kolb või silindri silinder tekitab survejõu läbi suure -läbimõõduga kolvi ning seda kasutatakse tavaliselt tõstmiseks ja pressimiseks.

Sidevarraste silindrid kasutavad otsakatete koos hoidmiseks väliskeermega vardaid. Nende standardsed paigaldusmõõtmed ja töökorras konstruktsioon muudavad need tööstuslikes masinates tavaliseks.

Keevitatud silindritel on keevitatud silinder ja otsa{0}}korgi struktuur. Neil on kompaktne ümbris ja kõrge konstruktsioonitugevus, mis sobib mobiilsetele hüdroseadmetele.

Silindri komponendid ja kinnituskonfiguratsioonid

 

Enamik tavalisi hüdrosilindreid sisaldab samu põhiosi:

- Silindri silinder sisaldab survet ja juhib kolvi liikumist.
- Kolb eraldab survekambrid ja muudab rõhu jõuks.
- Kolvivarras kannab selle jõu üle masinale.
- Silindripea ja kork sulgevad silindri ja toetavad sisemisi osi.
- Varda laager või juhik toetab varda ja hoiab joonduse.
- Kolvi ja varda tihendid piiravad sisemist ja välist õlileket.
- Klaasipuhasti hoiab ära mustuse ja niiskuse sattumise varda ümber.
- Hüdraulikapordid ühendavad silindri ventiilide, voolikute või torudega.

Selle jaotise kõrval olev märgistatud läbilõikediagramm võib aidata mitte-inseneritööga ostjal tuvastada silindri, kolvi, varda, tihendi, tihendid ja pordid.

Levinud kinnitustüübid

Äärikukinnitused tagavad jäiga kinnituse ja taluvad aksiaalseid koormusi tõhusalt, kui need on õigesti joondatud.

Jala- või külg{0}}kinnitused kinnitavad silindri korpuse masina raami külge. Külgkoormuse vältimiseks vajavad need hoolikat joondamist.

Klambrid ja tihvt{0}}aasakinnitused võimaldavad silindrit mehhanismi liikumisel pöörata. Need on levinud ehitus- ja põllumajandusseadmetel.

Käepideme kinnitused võimaldavad nurga liikumist ümber fikseeritud telje ja sobivad mehhanismid, milles silinder muudab käigu ajal nurka.

Sfäärilised{0}}laagrivarda otsad võimaldavad piiratud nurkade kõrvalekaldeid ja on kasulikud suurt koormust kandvates liigendmehhanismides.

Olenemata sellest, millist kinnitust kasutatakse, peab see järgima tegelikku koormusteed. Hüdrauliline silinder on mõeldud eelkõige aksiaaljõu jaoks, mitte konstruktsioonijuhiks. Vale joondamine võib põhjustada varraste{2}}tihendi enneaegset kulumist, täkkeid, silindri ebaühtlast kulumist, kinnitumist, varda paindumist ja väsimist keevisõmbluste või kinnituste ümber.

Kinnitatud ja sfäärilised alused sobivad üldiselt mehhanismidele, mis liiguvad läbi kaare. Jäigad ääriku- ja jalakinnitused nõuavad eriti täpset joondamist.

NFPA standardid käsitlevad tolli{0}}seeria ava ja varda mõõtmeid, tööstusliku paigalduse mõõtmeid, porte, paindumist ja rõhu-määramismeetodeid. Need on eriti olulised, kui USA seadmed nõuavad vahetatavust.

Suuruse, jõu ja rõhu arvutused

Silindri suuruse määramine algab rõhu, kolvi pindala ja jõu vahelisest suhtest:

**Jõud=rõhk × pindala**

või:

**F = P × A**

Kus:

- **F**=jõud naelades-jõud (lbf)
- **P**=hüdrauliline rõhk psi-des
- **A**=efektiivne kolvi pindala ruuttollides

Laiendamiseks:

**A=π × Puur² ÷ 4**

Tagasivõtmiseks:

**A=kolvi piirkond − varda piirkond**

Kuna varras vähendab efektiivset pinda kolvi ühel küljel, tekitab tavaline ühe-varda kahe-toimega silinder tavaliselt vähem tõmbejõudu kui tõukejõud samal rõhul.

Näide 1: 10 000 lbf jaoks vajalik ava 3000 psi juures

Nõutav jõud:

**F=10 000 naela**

Saadaval rõhk:

**P=3 000 psi**

Nõutav kolvi pindala:

**A = F ÷ P**

**A=10 000 ÷ 3,000=3.33 tolli²**

Puuri läbimõõt:

**Puuri=√(4A ÷ π)**

**Augu ≈ 2,06 tolli**

2,06-tolline ava on teoreetiline miinimum. Tegelik konstruktsioon peab võimaldama ka hõõrdumist, rõhukadu, koormuse muutumist ja sobivat ohutusvaru. Seetõttu võib täpse teoreetilise suuruse määramise asemel valida järgmise sobiva standardava.

Vooluhulk ja silindri kiirus

Vooluhulk määrab suuresti silindri kiiruse:

**Kiirus=vool ÷ efektiivne piirkond**

Üks USA gallon on ligikaudu 231 kuuptolli. Seetõttu:

**10 GPM=10 × 231 ÷ 60=38.5 tolli³/s**

Näide 2: ligikaudne teleskoop{1}}silindri pikendamise aeg

Kaaluge lihtsustatud kolme-astmega, ühe-toimimisega teleskoopsilindrit, mida tarnitakse kiirusel 10 GPM.

| Lava|Efektiivne läbimõõt|Piirkond|Insult |
| --- | ---: | ---: | ---: |
| 1. etapp|4,0 tolli|12,57 tolli²|20 tolli |
| 2. etapp|3,0 tolli|7,07 tolli²|20 tolli |
| 3. etapp|2,25 tolli|3,98 tolli²|20 tolli |

38,5 tolli³/s liigub 1. etapp kiirusega:

**38,5 ÷ 12.57=3.06 tolli/s**

Selle pikendamise aeg on:

**20 ÷ 3,06 ≈ 6,5 sek**

2. etapi jaoks:

**38,5 ÷ 7.07=5.45 tolli/s**

**Aeg ≈ 3,7 sek**

3. etapi jaoks:

**38,5 ÷ 3.98=9.67 tolli/s**

**Aeg ≈ 2,1 sek**

Ligikaudne kogu pikendamise aeg on:

**6.5 + 3.7 + 2.1=12.3 sekundit**

See on lihtsustatud arvutus. Tegelik teleskoop-silindri konstruktsioon peab kasutama tootja efektiivseid lavaalasid ja võtma arvesse järjestust, sisegeomeetriat, hõõrdumist, rõhukadu ja koormuse muutusi.

Levinud suurusvead

Enne tellimuse esitamist kontrollige, et arvutus ei ole:

- Tagasitõmbejõu jaoks kasutati rõngakujulise ala asemel täisava
- Eiratud rõhukadu ventiilide ja voolikute kaudu
- Valis silindri ainult maksimaalse süsteemirõhu alusel
- Tähelepanuta jäetud varda kõverdumine pika survekäigu ajal
- Külglaadimise arvessevõtmine ebaõnnestus
- Hüdraulikavool on nõutava tsükliaja jaoks alamõõduline
- Ignoreeriti pehmendust löögi lõpus

Veebikalkulaator võib seda tööd lihtsustada. Kasulikud sisendid hõlmavad ava, varda läbimõõtu, käiku, rõhku, voolu, koormust ja ohutustegurit. Väljundid võivad hõlmata pikendus- ja tagasitõmbejõudu, õli mahtu ja hinnangulist sõiduaega.

Materjalid, tihendid, katted ja standardid

Materjalid peaksid vastama nii mehaanilisele koormusele kui ka töökeskkonnale. Süsinikterast kasutatakse laialdaselt tünnide ja konstruktsiooniosade jaoks. Mere-, toidu-{2}}töötlemis-, keemia- ja väga söövitavad rakendused võivad vajada roostevaba terast.

Kolvivarraste puhul kasutatakse tavaliselt kõva kroomitud kattega karastatud terast. Tõsine korrosioon või abrasiivne hooldus võib nõuda induktsioonkarastamist, nitrokarburiseerimist, roostevaba varraste materjale või HVOF-kulumiskindlaid{2}}katteid, nagu WC-CoCr. Välisosadel kasutatakse ka värvi, pulbervärvimist, fosfaadi eeltöötlust ja muid kaitsesüsteeme.

Tihendi materjal on sama oluline:

| Tihendi materjal|Tüüpiline tugevus |
| --- | --- |
| NBR|Mineraalõli -hüdraulika üldine teenus |
| HNBR|Parem temperatuuri-, kulumis- ja vananemiskindlus |
| Polüuretaan (PU)|Tugev kulumis- ja ekstrusioonikindlus |
| PTFE|Madal hõõrdumine ja lai keemiline ühilduvus |
| FKM|Kõrge{0}}temperatuuri ja kemikaali-kindlad rakendused |

Temperatuuripiirangud ja vedeliku sobivus sõltuvad ühendist, mitte ainult polümeeride perekonnast. Näiteks Parkeri tihendusjuhised näitavad, et NBR-i, HNBR-i, FKM-i, TPU-d ja muid materjale saab valida erinevalt sõltuvalt vedeliku tüübist ja sellest, kas tihend on staatiline või dünaamiline.

Korrosioonikaitse vajab erilist tähelepanu rannikualade, meremasinate ja lume{0}}eemaldusseadmete puhul, mis puutuvad kokku teesoolaga.

ASTM B117-26 on praegune USA tava metallide ja kaetud metallide kontrollitud soola{5}pihustustestimiseks. ASTM hoiatab, et soola{6}pihustustulemusi ei käsitletaks otsese kasutusea prognoosina.

Asjakohased standardid võivad hõlmata ka ISO 6020-2 teatud 160-baariliste silindrite jaoks ja ISO 6022 250-baariliste seeria silindrite jaoks. ISO 6022:2006 on selle kirjutamise ajal kehtiv, samas kui asendusväljaanne on väljatöötamisel. Hanke spetsifikatsioonid peaksid tellimuse esitamisel kinnitama kehtivat versiooni.

Rakendused, hooldus ja tõrkerežiimid

Erinevad keskkonnad eelistavad erinevaid kujundusi:

- Ehitusseadmetes kasutatakse tavaliselt kompaktseid keevitatud kahe-toimega silindreid, mis on ehitatud taluma löökkoormust.
- Põllumajandusseadmetes kasutatakse sageli klambri, rist-toru või tihvti kinnitusega keevitatud silindreid, kuna mehhanism liigub läbi muutuva nurga.
- Kallurid ja haagised kasutavad piiratud paigaldusruumis pikkade tõstekäikude saavutamiseks teleskoopsilindreid.
- Tööstuslikud pressid ja tehaseseadmed kasutavad sageli ühendusvarda-või raske{2}}veski-stiilis silindreid, kus korratavus ja hooldatavus on olulised.
- Mere- ja sadamavarustus vajab täiendavat korrosioonikaitset ning varraste ja tihendite hoolikat valikut.

Levinud rikete hulka kuuluvad välise varda-tihendi leke, sisemise kolvi-tihendi leke, varda skoorimine või korrosioon, painutatud vardad, kulunud varda laagrid, silindri kahjustused, väsimuspraod keevisõmbluste või aluste ümber, ülekuumenemine, õhutamine või kavitatsioon ning tihendite ja sellega seotud pinnakahjustused-.

Kui silinder koormuse all triivib, tehke kindlaks, kas õli läheb mööda kolvitihendeid või lekib läbi suuna- või juhtventiili.

Välise lekke ilmnemisel kontrollige varda enne tihendi vahetamist. Uus tihend, mis jookseb üle kriimustatud või korrodeerunud pinna, võib kiiresti uuesti ebaõnnestuda.

Ümberehitamine võib olla ökonoomne, kui tihendid ja kulumisosad on kahjustatud, kuid silinder, varras ja konstruktsiooniosad jäävad tolerantsi piiridesse. Asendamine on tavaliselt atraktiivsem, kui varras on tugevalt painutatud, silindril on sügav skoor, konstruktsiooni keevisõmblused on mõranenud, korrosioon on tugev, osad pole saadaval või remondikulud lähenevad uue silindri hinnale.

Mida peaksid USA ostjad pakkumispakkumisse lisama

Kasulik hinnapakkumise taotlus peaks sisaldama:

- Silindri tüüp
- Puuri ja varda läbimõõt
- Löök
- Sissetõmmatud ja pikendatud pikkus
- Töö- ja tipprõhk
- Nõutav tõuke- ja tõmbejõud
- Töökiirus
- Kinnitusviis ja varda-otsa ühendus
- Pordi tüüp, suurus ja asukoht
- Hüdraulikavedelik ja töötemperatuur
- Töötsükkel
- Väljas või söövitav kokkupuude
- Kogus
- Joonised või olemasoleva silindri osa number
- Testimis- ja sertifitseerimisnõuded

Tavalised asendussilindrid võivad maksta sadu dollareid. Spetsiaalsed keevitatud, teleskoop-, roostevabast terasest, suure-ava, anduriga-varustatud ja kohandatud-konstrueeritud seadmed võivad kiiresti maksta tuhandeid.

Ka tarneajad on erinevad. Laotooted võivad tarnida kiiresti, samas kui kohandatud silindrite jaoks kulub sageli mitu nädalat. Praegused tootjanäited näitavad, et paljude kohandatud projektide jaoks kulub ligikaudu 3–8 nädalat, ebatavaliselt suurte või keerukate süsteemide jaoks on pikem ajakava.

Kui hankite kohandatud ballooni välismaalt, võrrelge prototüübi kinnitust, survetestimist, dokumentatsiooni, pakendeid, meritsi või õhutransporti, varutihendikomplekte, garantiituge ja asendusosade{0}}saadavust ning ühikuhinda.

Ettevalmistus silindri valimiseks

Alustage täieliku rakendusega, mitte ainult ava suurusest. Jõud, käik, paigaldusgeomeetria, rõhk, vool, keskkond, töötsükkel, varda stabiilsus, tihendi materjal ja vaba ruum mõjutavad lõplikku disaini.

Enne inseneriülevaate või hinnapakkumise taotlemist valmistage ette ava, varda läbimõõt, käik, paigaldusmõõtmed, töörõhk, rakenduse üksikasjad ja olemasolevad joonised.

Kasulikud tugiressursid võivad hõlmata järgmist:

- Hüdraulilise silindri jõu kalkulaator
- Silindri-suuruse määramise Exceli mall
- Hüdrosilindrite spetsifikatsiooni PDF-fail
- Paigaldamise ja hoolduse kontroll-loend
- Kohandatud-silindriga pakkumise vorm

Ettevõtted, mis pakuvad garanteeritud reageerimisaega, USA telefonituge, kiireid prototüüpe või näidissilindreid, peaksid üldistele väidetele tuginemise asemel märkima need konkreetsed kohustused pakkumise nupu kõrvale.

Korduma kippuvad küsimused

Mis vahe on ühe--- ja kahe-toimega silindritel?

Ühe -toimega silindrid kasutavad hüdraulilist survet ühes suunas ja tagastuvad raskusjõu, vedru või välise koormuse abil. Kahekordse -toimega silindrid kasutavad välja- ja tagasitõmbamiseks survet, mistõttu sobivad need paremini kontrollitud kahesuunaliseks liikumiseks.

Kuidas on teleskoopsilindrid võrreldavad tavaliste silindritega?

Teleskoopsilindrid tagavad nende sissetõmmatud pikkusega võrreldes palju pikema käigu. Need sobivad rajatistele, kus on vähe ruumi, kuid on vaja pikka reisi, kuigi nende mitmeastmeline ehitus muudab projekteerimise ja hoolduse keerukamaks.

Millal on vardata silinder parem valik?

Vardata silinder töötab hästi, kui on vaja pikka lineaarset liikumist, kuid kolvivarda pikendamiseks pole piisavalt ruumi. Liikuval koormusel peaks tavaliselt olema väline juhtimine, sest liigsed momendid ja külgkoormused lühendavad silindri eluiga.

Kuidas arvutada ava, varda suurust ja survet?

Kasutage **F=P × A**, et leida sihtjõu jaoks vajalik kolvipind. Seejärel valige ava, varda läbimõõt, süsteemi rõhk ja ohutustegur, kontrollides samal ajal tagasitõmbejõudu, varda paindumist, voolunõudeid ja rõhukadu.

Milline paigalduskonfiguratsioon minimeerib külgkoormuse?

Ükski kinnitus pole iga masina jaoks parim. Pöördmehhanismidele sobivad klambrid, võll, tihvt-silm ja sfäärilised-laagrikinnitused. Ääriku- ja jalakinnitused töötavad hästi, kui koormus on silindri teljega täpselt joondatud.

Millised tihendid ja katted sobivad ranniku- või maantee{0}}soolakeskkonnaga?

Söövitav keskkond võib nõuda roostevabast terasest komponente, täiustatud varda ja väliskatteid ning tihendeid, mis sobivad nii vedeliku kui ka töötemperatuuriga. Soola-pihustustestidega saab kattesüsteeme võrrelda, kuid see ei ennusta otseselt välistingimustes kasutusiga.

Mida peaksin enne silindri vahetamist kontrollima?

Kontrollige väliseid lekkeid, varda täkkeid, korrosiooni, nihkeid, painutusi, sisemist leket, klapi leket, saastumist, kinnituskulumist, rõhutõusid ja ebatavalisi temperatuure. Paljud tihendiga-seotud vead on parandatavad, samas kui konstruktsioonikahjustused või tõsised pinnakahjustused võivad õigustada väljavahetamist.