Что такое гидравлические цилиндры?

Что такое гидравлические цилиндры?

 

Цилиндры позволяют гидравлическим системам применять линейное движение и усилие без механических шестерен или рычагов, передавая давление от жидкости через поршень до места работы.

Гидравлические цилиндры работают как в промышленном применении (гидравлические прессы, краны, кузницы, упаковочные машины), так и мобильные приложения (сельскохозяйственные машины, строительная техника, морское оборудование). И, по сравнению с пневматическими, механическими или электрическими системами, гидравлическая система может быть проще, более долговечна и обеспечивать большую мощность. Например, гидравлический насос имеет примерно в десять раз плотность мощности электродвигателя аналогичного размера. Гидравлические цилиндры также доступны во внушительном массиве весов для удовлетворения широкого спектра приложений.

 

Выбор правильного цилиндра для приложения имеет решающее значение для достижения максимальной производительности и надежности. Это означает учет нескольких параметров. К счастью, доступны различные типы цилиндров, методы монтажа и «эмпирические правила».

 

Гидравлический цилиндр-1-

 

Типы цилиндров

 

Три наиболее распространенные конфигурации цилиндров — это тяговые, сварные и овальные. Цилиндры с шатунами используют высокопрочные резьбовые стальные стержни, как правило, снаружи корпуса цилиндра, чтобы обеспечить дополнительную стабильность. Сварные цилиндры оснащены сверхпрочным сварным корпусом цилиндров со стволом, приваренным непосредственно к торцевым крышкам, и не требуют шпонок. Рамные цилиндры — это то, что они звучат, — цилиндр толкает прямо вперед, используя очень высокое давление. Рамные цилиндры используются в тяжелых условиях эксплуатации и почти всегда толкают грузы, а не тянут.

гидроцилиндры
гидроцилиндры

Для всех типов цилиндров важнейшие измерения включают в себя ход, диаметр отверстия и диаметр стержня. Длина хода колеблется от менее дюйма до нескольких футов или более. Диаметры отверстий могут варьироваться от дюйма до более чем 24 дюймов, а диаметры поршневых штоков колеблются от 0,5 дюйма до более 20 дюймов. Однако на практике выбор размеров хода, диаметра ствола и стержня может быть ограничен экологическими или проектные условия. Например, пространство может быть слишком ограничено для идеальной длины хода. Для цилиндров с поперечной тягой увеличение размера отверстия также означает увеличение количества стержней, необходимых для сохранения стабильности. Увеличение диаметра отверстия или поршневого штока является идеальным способом компенсации более высоких нагрузок, но соображения пространства могут не допускать этого, и в этом случае могут потребоваться несколько цилиндров.

 

Гидравлический цилиндр-2-

 

Способы крепления цилиндров

 

Способы монтажа также играют важную роль в производительности цилиндров. Как правило, фиксированные крепления на осевой линии цилиндра лучше всего подходят для прямой передачи силы и избегают износа. Общие типы монтажа включают:

 

Фланцевые опоры — очень прочные и жесткие, но имеют небольшую устойчивость к смещению. Эксперты рекомендуют устанавливать концевые опоры для тяговых нагрузок и торцевых упоров для стержней, где основная нагрузка приводит к натяжению штока поршня.

 

Боковые цилиндры — легко монтируются и обслуживаются, но крепления создают момент поворота, так как цилиндр прикладывает силу к нагрузке, увеличивая износ. Чтобы избежать этого, укажите ход, по крайней мере, до тех пор, пока размер отверстия для боковых опорных цилиндров (большая нагрузка имеет тенденцию к короткому ходу, цилиндры с большим отверстием нестабильны). Боковые крепления должны быть хорошо выровнены и поддерживать нагрузку и направляться.

 

Осевое крепление центральной линии -Абсорные силы на осевой линии, но для крепления выступов требуется штырьковый штифт для предотвращения движения при более высоких давлениях или в условиях удара.

 

Шарнирные опоры — Наклоните силу на центральной оси цилиндра и позвольте цилиндру изменить выравнивание в одной плоскости. Обычными типами являются скобы, опоры цапфы и сферические подшипники. Поскольку эти крепления позволяют цилиндру поворачиваться, они должны использоваться с вставками стержневого конца, которые также поворачиваются. Крепления Clevis могут использоваться в любой ориентации и, как правило, рекомендуется для коротких ходов и цилиндров малого и среднего диаметра.

 

Hydraulic-Cylinder
Hydraulic-Cylinder

 

Основные спецификации

 

Рабочие условия s-Цилиндры должны соответствовать конкретному применению с точки зрения величины давления (psi), силы воздействия, требований к пространству, налагаемых конструкцией машины, и так далее. Но знание эксплуатационных требований — это всего лишь половина проблемы. Цилиндры также должны выдерживать высокие температуры, влажность и даже соленую воду для морских гидравлических систем. В тех случаях, когда температура обычно поднимается до более чем 300 ° F, стандартные уплотнения из нитрильной резины Buna-N могут выходить из строя — вместо этого выбирайте цилиндры с использованием синтетических резиновых уплотнений Viton. Если вы сомневаетесь, предположите, что условия работы будут более прочными, чем на первый взгляд.

 

Тип жидкости. Большая гидравлика использует форму минерального масла, но для применений с использованием синтетических жидкостей, таких как сложные эфиры фосфатов, требуются уплотнения Viton. Опять же, уплотнения Buna-N могут быть недостаточными для обработки гидравлической жидкости синтетической жидкости. Полиуретан также несовместим с жидкостями на водной основе, такими как водный гликоль.

 

Уплотнения. Вероятно, это наиболее уязвимый аспект гидравлической системы. Правильные уплотнения могут уменьшить трение и износ, удлиняя срок службы, в то время как неправильный тип уплотнения может привести к простоям и головным болям обслуживания.

 

Материал цилиндров. Тип металла, используемого для головки цилиндров, основания и подшипника, может существенно различаться. Большинство цилиндров используют бронзу SAE 660 для подшипников скольжения и среднеуглеродистую углеродистую сталь для головок и оснований, что подходит для большинства применений. Но более прочные материалы, например, 65-45-12 ковкого чугуна для подшипников скольжения, могут обеспечить значительное преимущество в производительности для сложных промышленных задач. Тип материала поршневого штока может быть важным во влажной или высокой влажности (например, в морской гидравлика), где нержавеющая сталь 17-4PH может быть более долговечной, чем стандартная закаленная углеродистая сталь с хромированием, используемая для большинства поршневых штоков.

 

Гидравлический цилиндр-3-

 

Вопросы для рассмотрения:

 

Каков максимальный диапазон давления для приложения? Помните, что давление может сильно варьироваться в зависимости от конкретной работы, выполняемой системой. Цилиндры рассчитаны на номинальное (стандартное) давление и испытательное давление для учета изменений. Давление в системе никогда не должно превышать номинальное расчетное давление цилиндра.

 

Push или pull-or both (двойное действие)? Ответ на этот вопрос может потребовать специализированного цилиндра двойного действия, если гидравлическая система выполняет «двойную работу». (Цилиндры одностороннего действия расширяют поршень под гидравлическим давлением, цилиндры двойного действия расширяются и втягивают поршень под давлением). В нажимное приложение, чрезвычайно важно правильно отрегулировать диаметр стержня, чтобы избежать изгиба стержня. В вытяжном приложении важно правильно отрегулировать площадь зазоров (площадь диаметра поршня за вычетом площади диаметра стержня) для перемещения нагрузки при номинальном расчетном давлении цилиндра.

 

Какой толчок или тянуть тоннаж требуется? Всегда предполагайте, что пиковые нагрузки потребуют дополнительной силы. Эмпирическое правило — выбрать цилиндр с грузоподъемностью 20% больше, чем требуется для нагрузки.

 

Какая длина хода потребуется? Пространство не может быть доступно для идеальной длины. Может потребоваться телескопическая конфигурация или даже радиальная конфигурация, позволяющая цилиндру перемещаться более чем на одну ось. Длинные цилиндры, которые более подвержены изгибу или несоосности, требуют дополнительной поддержки.

 

Какой способ монтажа используется? Фланцевый монтаж часто является лучшим решением, потому что груз передается вдоль осевой линии цилиндра. Нецепочечная установка требует дополнительной поддержки, чтобы избежать смещения.

 

Насколько нужна поддержка поршня и цилиндра? В зависимости от длины хода может потребоваться стопорная трубка для предотвращения чрезмерного износа и дребезга. Тем не менее, стопорная трубка не предотвратит изгиб стержня — может потребоваться сверхпрочный стержень, основанный на расчетах Эйлера. Возможно, наиболее распространенной ошибкой в ​​гидравлическом дизайне является недооценка поршневого штока, что делает цилиндр более склонным к нагрузке, износу и сбоям.

Лучшие 7 советов для улучшения ваших гидравлических знаний

 

строительство гидравлических муфт

Никто не рождается с врожденным знанием жидкой энергии. Это сложный бизнес, и его иногда трудно узнать, особенно если у вас нет инженерного фона. Основы омрачены дезинформацией, и даже когда вы проходите мимо основ, есть бесконечные комбинации гидравлических компонентов, требующих глубокого понимания не только каждого, но и того, как все они работают вместе. Чтобы помочь вам улучшить свои знания в области гидравлики, я предлагаю вам свои 7 советов по улучшению ваших гидравлических знаний:

 

  1. Хорошая старая книга. Угадайте, что, тысячелетия? Это волшебное место называется библиотекой, где знания человечества существовали до Google. Однако есть одно предостережение; информация существует в книгах. Вам нужно будет отсканировать полки в секции 620 для учебных пособий по силовой мощности, предоставляя вам два отличных преимущества. Первое преимущество этих учебников является полным и всеобъемлющим, предоставляя больше информации, чем можно найти в онлайн-блогах или блогах, как этот. Второе преимущество — это бесплатно ознакомиться с книгой из библиотеки. Даже не используемые книги на Amazon могут конкурировать с этим!
bobcat
bobcat
  1. Работа в реальном Pro. У меня было преимущество двух великих гидрометеорологов, как со своими специальностями как в мобильной, так и в промышленной гидравлике, соответственно. Они нашли время, чтобы научить тому, что они знали, потому что я был очень заинтересован и заинтересован. Хороший наставник не только передаст свою мудрость, но и исправит ваши ошибки. Как и любой новобранец, я сделал свою долю ошибок, поэтому наличие истинного эксперта для изучения моих схем или проверки моей математики было неоценимым.

 

  1. Обучение в классе. Хотя не каждый местный колледж предложит программу подачи жидкости, вам, вероятно, не придется далеко ехать, чтобы ее найти. Они предлагают преимущество традиционного обучения книгам и предлагают практические лабораторные работы, которые позволяют вам получить маслянистую, прежде чем у вас даже будет первое собеседование. Вы можете узнать основные гидравлические схемы в один прекрасный день, а затем восстановить аккумулятор следующим. Школы в моем районе даже предлагают их как часть ночных занятий.

 

  1. Работайте над своей математикой. Как и любое инженерное поле, гидравлика может быть тяжелой в математике. Основы — это абсолютное обязательство для расчета смещения насоса или сил цилиндра, но если вы хотите стать передовым разработчиком схем питания и механизмов подачи жидкости, необходимо сделать еще один шаг. Механизмы проектирования подъемного оборудования, такого как краны, требуют тригонометрии. Приложения управления движением требуют дифференциального исчисления, и это, как правило, инженерный уровень, но это то, где вы хотите быть на один день, не так ли?

 

  1. Работайте над своей физикой. Математика помогает вашей физике, и физика помогает вашей гидравлике. Существуют фундаментальные принципы жидкой энергии, которые требуют научной интуиции. Законы термодинамики помогают понять, что вы ничего не можете получить. Законы движения помогают понять, что вам нужно больше давления, а не больше потока, если вы хотите быстрее ускорить загрузку.

 

  1. Учебная схема для развлечения. В свое время я видел множество гидравлических схем. И многие из них оставили меня в тупике с первого взгляда: «Почему у каждого клапана есть компенсатор давления?» После долгих размышлений и информации от профессионалов (см. № 6) я пришел к выводу, что это была схема пост-компенсации. Некоторые инженеры могут очень креативно использовать гидравлические компоненты, что отражено в схеме. Порывайте столько цепей, сколько сможете, и проверьте себя, знаете ли вы, что происходит.

 

  1. Поймите, что поток не заставляет его идти. Эта небольшая досада преследовала нашу отрасль на протяжении десятилетий. В этом физическом мире только сила может заставить объекты двигаться. Сила — это то, что позволяет протекать. Я могу бросить gajillion gpm в цилиндр с 3 psi, и он не сдвинется с места. Поток — это всего лишь временная составляющая мощности. Если все остальное не удастся, вспомните Закон Косфорда: «Давление заставляет его идти; поток — это скорость, в которой вы можете создать давление ».

 

Добавить комментарий

Войти с помощью: