 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Гидравлический цилиндр (также называемый линейный гидравлический двигателем ) представляет собой механический привод , который используется , чтобы дать однонаправленное усилие через однонаправленный инсульт. Он имеет множество применений, особенно в строительном оборудовании ( инженерные машины ), производственном оборудовании и гражданском строительстве.
Операция [ править ]
Гидравлические цилиндры получают свою энергию от гидравлической жидкости под давлением , которая обычно является маслом . Гидравлический цилиндр состоит из цилиндра ствола , в котором поршень соединенного к штоку поршня перемещается назад и вперед. Цилиндр закрыт с одного конца дном цилиндра (также называемым колпачком), а другой конец - головкой цилиндра (также называемым сальником), где шток поршня выходит из цилиндра. Поршень имеет скользящие кольца и уплотнения. Поршень делит внутреннюю часть цилиндра на две камеры: нижнюю камеру (конец крышки) и камеру со стороны штока поршня (конец штока / головной конец).
Фланцы , цапфы , проушины и проушины являются распространенными вариантами монтажа цилиндров. Шток поршня также имеет монтажные приспособления для соединения цилиндра с объектом или компонентом машины, которые он толкает или тянет.
Гидравлический цилиндр - это сторона привода или «мотор» этой системы. «Генераторная» сторона гидравлической системы - это гидравлический насос, который подает фиксированный или регулируемый поток масла в гидроцилиндр для перемещения поршня. Широко используются три типа насосов: ручной гидравлический насос, гидравлический воздушный насос и гидравлический электрический насос. [1] Поршень выталкивает масло из другой камеры обратно в резервуар. Если предположить, что масло поступает со стороны крышки во время хода выдвижения, а давление масла в конце штока / головке приблизительно равно нулю, сила F на штоке поршня равна давлению P в цилиндре, умноженному на площадь поршня A. :
Разница в силе втягивания [ править ]
Для одностержневых цилиндров двустороннего действия, когда входное и выходное давления меняются местами, возникает разница сил между двумя сторонами поршня из-за того, что одна сторона поршня закрывается прикрепленным к нему штоком. Шток цилиндра уменьшает площадь поверхности поршня и уменьшает силу, которая может быть приложена для хода втягивания. [2]
Если во время хода втягивания масло закачивается в головку (или сальник) на конце штока, а масло из конца крышки течет обратно в резервуар без давления, давление жидкости на конце штока составляет (Сила тяги) / ( площадь поршня - площадь штока поршня):
где P - давление жидкости, F p - тянущее усилие, A p - площадь поверхности поршня, A r - площадь поперечного сечения штока.
Для цилиндров двойного действия с двойным штоком, когда площадь поверхности поршня одинаково покрыта штоком одинакового размера с обеих сторон головки, разницы в усилиях нет. Такие цилиндры обычно имеют корпус цилиндра, прикрепленный к стационарной опоре.
Приложения [ править ]
Гидравлические цилиндры используются в землеройном оборудовании для подъема или опускания стрелы, рукояти или ковша. Эти цилиндры также используются в гидравлических гибочный станок , металлический лист стрижке машина, ДСП или фанеры , что делает горячего пресса .
Части [ править ]
Гидравлический цилиндр состоит из следующих частей:
Ствол цилиндра [ править ]
 | Этот раздел может потребовать очистки, чтобы соответствовать стандартам качества Википедии . Конкретная проблема: грубая грамматика. ( Май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Основная функция корпуса цилиндра - сдерживать давление в цилиндре. Цилиндр в основном изготовлен из хонингованных труб. [3] Хонингованные трубы производятся из холоднотянутых бесшовных труб, пригодных для хонингования, или труб с протяжкой на оправке (DOM). Хонингованные НКТ готовы к использованию в гидроцилиндрах без дальнейшей обработки внутреннего диаметра. Чистота поверхности цилиндра обычно составляет от 4 до 16 микродюймов. Процесс хонингования и процесс зачистки и полировки роликов (SRB) - это два основных типа процессов производства цилиндрических труб. [4] Поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Ствол цилиндра имеет гладкую внутреннюю поверхность, высокую точность допусков, долговечность в эксплуатации и т. Д.
Основание или крышка цилиндра [ править ]
Основная функция колпачка - закрывать камеру давления с одного конца. Крышка соединяется с корпусом с помощью сварки, нарезания резьбы, болтов или стяжек. Колпачки также выполняют роль монтажных компонентов цилиндра [фланец колпака, цапфа колпака, скоба колпака]. Опрокидывание определяется исходя из напряжения изгиба. Статическое уплотнение / уплотнительное кольцо используется между крышкой и стволом (кроме сварной конструкции).
Головка цилиндра [ править ]
Основная функция головки - закрывать напорную камеру с другого конца. Головка содержит встроенное уплотнение штока или возможность установки сальника. Головка соединяется с корпусом с помощью резьбы, болтов или стяжных шпилек. Статическое уплотнение / уплотнительное кольцо используется между головкой и стволом.
Поршень [ править ]
Основная функция поршня - разделение зон давления внутри ствола. Поршень имеет канавки для установки эластомерных или металлических уплотнений и опорных элементов. Эти уплотнения могут быть одностороннего или двустороннего действия. Разница в давлении между двумя сторонами поршня заставляет цилиндр выдвигаться и втягиваться. Поршень прикреплен к штоку поршня с помощью резьбы, болтов или гаек для передачи поступательного движения.
Шток поршня [ править ]
Шток поршня обычно представляет собой твердый хромированный кусок холоднокатаной стали, который прикрепляется к поршню и выходит из цилиндра через головку конца штока. В цилиндрах со сдвоенным штоковым наконечником у привода есть шток, выходящий с обеих сторон поршня и с обоих концов цилиндра. Шток поршня соединяет гидравлический привод с компонентом машины, выполняющим работу. Это соединение может быть в виде машинной резьбы или монтажного приспособления. Шток поршня тщательно отшлифован и отполирован для обеспечения надежного уплотнения и предотвращения утечки.
Сальник [ править ]
Головка блока цилиндров снабжена уплотнениями для предотвращения утечки масла под давлением через границу раздела между штоком и головкой. Эта область называется сальником. Преимущество сальника - простота снятия и замены уплотнения. Сальник уплотнения содержит первичное уплотнение, вторичное уплотнение / буферное уплотнение, несущие элементы, грязесъемник / скребок и статическое уплотнение. В некоторых случаях, особенно в небольших гидроцилиндрах, сальник штока и несущие элементы изготавливаются из одной цельной обработанной детали.
Печати [ править ]
Уплотнения рассчитываются / проектируются в зависимости от рабочего давления цилиндра, скорости цилиндра, рабочей температуры , рабочей среды и области применения. Поршневые уплотнения представляют собой динамические уплотнения, они могут быть одностороннего или двустороннего действия. Вообще говоря, эластомерные уплотнения, изготовленные из нитрильного каучука , полиуретана или других материалов, лучше всего подходят для более низких температур, в то время как уплотнения из фторуглерода- витона лучше подходят для более высоких температур. Также доступны металлические уплотнения, и обычно в качестве материала уплотнения используется чугун. Уплотнения штока являются динамическими уплотнениями и, как правило, одностороннего действия. Составы уплотнений штока - нитрильный каучук , полиуретан или фторуглеродный витон.. Стеклоочистители / скребки используются для удаления загрязняющих веществ, таких как влага, грязь и пыль, которые могут вызвать серьезные повреждения стенок цилиндров, штоков, уплотнений и других компонентов. Обычный состав дворников - полиуретан. Металлические скребки используются при отрицательных температурах и в тех случаях, когда на стержне могут откладываться посторонние материалы. Несущие элементы / полосы износа используются для исключения контакта металла с металлом. Износостойкие ленты разработаны в соответствии с требованиями к боковой нагрузке. Основными составами износостойких лент являются ПТФЭ с наполнителем , полиэфирная смола, армированная тканым материалом, и бронза.
Другие части [ править ]
Внутренняя часть гидроцилиндра состоит из множества составных частей. Все эти части объединяются, чтобы создать полностью функционирующий компонент. [5]
- Соединение с основанием цилиндра
- Подушки
- Пластиковые головки с внутренней резьбой
- Головные железы
- Поршни Полипак
- Крышки головки цилиндров
- Стыковые пластины
- Брекеты для глаз / кронштейны для тумб
- Съемные крепления MP
- Род Айз / Род Клевис
- Поворотные штифты
- Сферические шариковые втулки
- Сферический стержень-глаз
- Выравнивающая муфта
- Порты и фитинги
Одинарное действие против двойного действия [ править ]
- Цилиндры одностороннего действия отличаются экономичностью и простейшей конструкцией. Гидравлическая жидкость поступает через порт на одном конце цилиндра, который удлиняет шток за счет разницы площадей. Внешняя сила, внутренняя возвратная пружина или сила тяжести возвращают шток поршня.
- Цилиндры двойного действия имеют отверстия на каждом конце или стороне поршня, в которые подается гидравлическая жидкость как для втягивания, так и для выдвижения. [6]
Дизайн [ править ]
В промышленности используются в основном два основных типа конструкции гидроцилиндров: цилиндры со стяжными шпильками и цилиндры со сварным корпусом.
Цилиндр рулевой тяги [ править ]
В гидроцилиндрах со стяжной штангой используются высокопрочные стальные стержни с резьбой, которые удерживают две торцевые крышки на цилиндре. Чаще всего они используются на промышленных предприятиях. Цилиндры с малым внутренним диаметром обычно имеют 4 стяжных шпильки, а для цилиндров с большим внутренним диаметром может потребоваться от 16 до 20 стяжных шпилек, чтобы удерживать торцевые крышки под действием огромных сил. Цилиндры со стяжной тягой можно полностью разобрать для обслуживания и ремонта, и их не всегда можно настроить. [7]
Национальная ассоциация жидкости питания (NFPA) имеет стандартизированных размеры гидравлических цилиндров тяги. Это позволяет заменять цилиндры от разных производителей в одних и тех же опорах.
Цилиндр сварного корпуса [ править ]
Цилиндры сварного корпуса не имеют рулевых тяг. Ствол приваривается непосредственно к заглушкам. Порты приварены к стволу. Передний сальник штока обычно ввинчивается в цилиндр или прикручивается к нему болтами. Это позволяет снимать узел штока поршня и уплотнения штока для обслуживания.
Цилиндры со сварным корпусом имеют ряд преимуществ перед цилиндрами со стяжными тягами. Сварные цилиндры имеют более узкий корпус и часто меньшую общую длину, что позволяет им лучше вписываться в узкие рамки оборудования. Сварные цилиндры не выходят из строя из-за растяжения рулевой тяги при высоких давлениях и длинных ходах. Сварная конструкция также поддается индивидуальной настройке. К корпусу цилиндра легко добавляются специальные функции, включая специальные порты, специальные крепления, клапанные блоки и т. Д. [7]
Гладкий внешний корпус сварных цилиндров также позволяет создавать многоступенчатые телескопические цилиндры.
Гидравлические цилиндры со сварным корпусом доминируют на рынке мобильного гидравлического оборудования, такого как строительное оборудование ( экскаваторы , бульдозеры и грейдеры) и погрузочно-разгрузочное оборудование (вилочные погрузчики, телескопические погрузчики и подъемные ворота). Они также используются тяжелой промышленностью в подъемных кранах, нефтяных вышках и больших внедорожниках для наземных горных работ.
Конструкция поршневого штока [ править ]
Шток поршня гидроцилиндра работает как внутри, так и снаружи ствола и, следовательно, как внутри, так и вне гидравлической жидкости и окружающей атмосферы.
Покрытия [ править ]
На внешнем диаметре штока поршня желательны износостойкие и устойчивые к коррозии поверхности. Поверхности часто наносятся с использованием таких методов покрытия, как хромирование (никель), дуплекс Lunac 2+, лазерная наплавка, сварка PTA и термическое напыление. Эти покрытия могут быть обработаны до желаемой шероховатости поверхности (Ra, Rz), при которой уплотнения обеспечивают оптимальные характеристики. Все эти способы нанесения покрытий имеют свои преимущества и недостатки. Именно по этой причине специалисты по покрытиям играют решающую роль в выборе оптимальной процедуры обработки поверхности для защиты гидравлических цилиндров.
Цилиндры используются в различных условиях эксплуатации, поэтому найти подходящее решение для нанесения покрытия непросто. При дноуглубительных работах возможны удары камней или других деталей, в морской среде возможны сильные коррозионные воздействия, в прибрежных цилиндрах, сталкивающихся с изгибом и ударами в сочетании с соленой водой, а в сталелитейной промышленности - высокие температуры и т. Д. • Не существует единого решения для покрытия, которое успешно борется со всеми специфическими условиями эксплуатационного износа. У каждой техники есть свои преимущества и недостатки.
Длина [ править ]
Поршневые штоки, как правило, имеют длину, соответствующую области применения. Поскольку обычные стержни имеют сердечник из мягкой или мягкой стали, их концы можно приваривать или обрабатывать для получения винтовой резьбы .
Распределение сил по компонентам [ править ]
Силы на поверхности поршня и держателе головки поршня различаются в зависимости от того, какая система удержания головки поршня используется.
Если стопорное кольцо (или любой не поджат система) используется, сила , действующая , чтобы отделить головку поршня и цилиндра плечо вал является приложенное давление , умноженное на площадь головки поршня. Головка поршня и заплечик вала разделятся, и фиксатор головки поршня полностью отреагирует на нагрузку.
Если используется система с предварительным натягом, сила между валом цилиндра и головкой поршня изначально равна величине предварительного натяга держателя головки поршня. После приложения давления эта сила уменьшится. Головка поршня и заплечик вала цилиндра будут оставаться в контакте, если приложенное давление, умноженное на площадь головки поршня, не превысит предварительную нагрузку.
Максимальное усилие, которое воспринимает фиксатор головки поршня, является большим из значений предварительного натяга и приложенного давления, умноженных на полную площадь головки поршня. Нагрузка на фиксатор головки поршня больше, чем внешняя нагрузка, что связано с уменьшенным размером вала, проходящего через головку поршня. Увеличение этой части вала снижает нагрузку на фиксатор. [8]
Боковая загрузка [ править ]
Боковая нагрузка - это неравное давление, не отцентрированное на штоке цилиндра. Эта деформация вне центра может привести к изгибу штока в крайних случаях, но чаще вызывает утечку из-за деформации круглых уплотнений до овальной формы. Это также может привести к повреждению и увеличению просверленного отверстия вокруг штока и внутренней стенки цилиндра вокруг головки поршня, если на шток достаточно сильно надавить вбок, чтобы полностью сжать и деформировать уплотнения, чтобы металл касался соскабливания металла. [9]
Напряжение боковой нагрузки может быть напрямую уменьшено за счет использования внутренних стопорных трубок, которые уменьшают максимальную длину выдвижения, оставляя некоторое расстояние между поршнем и уплотнением по внутреннему диаметру и увеличивая рычаг для предотвращения деформации уплотнений. Двойные поршни также распределяют силы боковой нагрузки, уменьшая при этом длину хода. В качестве альтернативы, внешние направляющие скольжения и шарниры могут выдерживать нагрузку и уменьшать боковые нагрузки, прикладываемые непосредственно к цилиндру. [10]
Способы крепления цилиндра [ править ]
Методы монтажа также играют важную роль в производительности цилиндра. Как правило, фиксированные крепления на центральной линии цилиндра лучше всего подходят для прямолинейной передачи усилия и предотвращения износа. К распространенным типам монтажа относятся:
Фланцевые крепления - очень прочные и жесткие, но не допускают перекоса. Специалисты рекомендуют крепление на конце крышки для осевых нагрузок и крепление на конце штока, где большая нагрузка приводит к напряжению штока поршня. Три типа: прямоугольный фланец головки, квадратный фланец головки или прямоугольная головка. Фланец крепление оптимально функционировать , когда посадочный крепится к опорному элементу машины. [11]
Боковые цилиндры - просты в установке и обслуживании, но опоры создают вращающий момент, поскольку цилиндр прикладывает силу к нагрузке, увеличивая износ. Чтобы избежать этого, задайте ход, равный по крайней мере размеру отверстия для цилиндров с боковой установкой (при большой нагрузке обычно короткий ход и цилиндры с большим отверстием становятся нестабильными). Боковые крепления должны быть хорошо выровнены, а груз должен поддерживаться и направляться.
Крепления проушин по центральной линии - поглощают силы на центральной линии и требуют установочных штифтов для фиксации проушин, чтобы предотвратить перемещение при более высоких давлениях или в условиях ударов. Установочные штифты удерживают его на машине при работе под высоким давлением или при ударной нагрузке. [11]
Шарнирные опоры - поглощают силу на центральной линии цилиндра и позволяют цилиндру изменять центровку в одной плоскости. Распространенные типы включают вилки, опоры цапфы и сферические подшипники. Поскольку эти крепления позволяют цилиндру поворачиваться, их следует использовать с креплениями на штоках, которые также поворачиваются. Кронштейны крепления могут использоваться в любой ориентации и обычно рекомендуются для коротких ходов и цилиндров малого и среднего диаметра.[12]
Специальные гидроцилиндры [ править ]
Телескопический цилиндр [ править ]
Длина гидроцилиндра равна сумме хода, толщины поршня, толщины днища и головки, а также длины соединений. Часто такая длина не подходит для станка. В этом случае шток поршня также используется как цилиндр поршня, и используется второй шток поршня. Такие цилиндры называются телескопическими цилиндрами . Если мы называем нормальный штоковый цилиндр одноступенчатым, телескопические цилиндры представляют собой многоступенчатые блоки из двух, трех, четырех, пяти или более ступеней. В целом телескопические цилиндры намного дороже обычных цилиндров. Большинство телескопических цилиндров одностороннего действия (толкающие). Телескопические цилиндры двойного действия должны быть специально разработаны и изготовлены. [13]
Плунжерный цилиндр [ править ]
Гидравлический цилиндр без поршня или с поршнем без уплотнений называется плунжерным цилиндром. Плунжерный цилиндр можно использовать только как толкающий цилиндр; максимальная сила равна площади штока поршня, умноженной на давление. Это означает, что плунжерный цилиндр обычно имеет относительно толстый шток поршня.
Цилиндр дифференциала [ править ]
Цилиндр дифференциала при движении действует как обычный цилиндр. Однако, если цилиндр должен толкать, масло со стороны поршневого штока цилиндра не возвращается в резервуар, а поступает в нижнюю часть цилиндра. Таким образом, цилиндр движется намного быстрее, но максимальная сила, которую может дать цилиндр, подобна плунжерному цилиндру. Цилиндр дифференциала может изготавливаться как обычный цилиндр, только добавляется специальное управление.
Вышеупомянутый дифференциальный цилиндр также называется цепью управления рекуперативным цилиндром. Этот термин означает, что цилиндр представляет собой одностержневой гидроцилиндр двустороннего действия. Контур управления включает в себя клапан и трубопровод, который во время выдвижения поршня направляет масло от стороны штока поршня к другой стороне поршня, а не в резервуар насоса. Масло, которое направляется к другой стороне поршня, называется регенерирующим маслом.
"Умный" гидроцилиндр с датчиком положения [ править ]
Гидравлические цилиндры с датчиком положения устраняют необходимость в полом штоке цилиндра. Вместо этого внешняя «полоска» с использованием технологии Холла определяет положение поршня цилиндра. Это достигается за счет размещения постоянного магнита внутри поршня. Магнит распространяет магнитное поле через стальную стенку цилиндра, передавая датчику сигнал местоположения.
Терминология [ править ]
В Соединенных Штатах популярное использование относится ко всей сборке цилиндра, поршня и поршневого штока (или более) вместе как «поршень», что неверно. Вместо этого поршень представляет собой короткий цилиндрический металлический элемент, который разделяет две части цилиндра внутри.
Ссылки [ править ]
- ^ «Типы гидроцилиндров» . Гидравлический инструмент DBK . Энди Дуонг . Проверено 16 ноября 2019 года .
- ^ Управление опасной энергией: деактивация, обесточивание, изоляция и блокировка, Томас Нил МакМанус, страница 678, 8 августа 2012 г., CRC Press, Ссылка - 942 страниц - 273 черно-белых иллюстраций, ISBN 9781439878361
- ^ " HONED TUBES | SRB TUBES | ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТРУБКИ ЦИЛИНДРОВ ", YOUNGLEE METAL, 16 сентября 2018 г.
- ^ « Процесс хонингования, затачивания и полировки для производства цилиндрических труб », SKYLINE PIPES, 6 сентября 2018 г.
- ^ Составные части гидроцилиндра | http://www.crconline.com/component-parts.html
- ^ " Гидравлические цилиндры архивации 2017-09-07 в Wayback Machine ", Metro гидравлический, Проверено 6 июня 2016.
- ^ Б " Сварные цилиндры против Tie Rod Цилиндры Архивированные 2016-05-25 в Wayback Machine ", Best Metal Products, Проверено 6 июня 2016.
- ^ "Распределение сил по компонентам цилиндра | Цилиндр" . Cylinder.co.uk . Проверено 3 октября 2018 .
- ^ Максимизация производительности цилиндра : Контрольный список руководящих принципов проектирования обеспечивает лучший пневматический цилиндр для применения, 20 августа 1998 г., Кеннет Коран, журнал Machine Design
- ^ Руководство по проектированию гидравлической энергии , третье издание, страница 112, Фрэнк Йипл, CRC Press, 1995, 854 страницы, ISBN 9780824795627
- ^ a b « Стиль монтажа может значительно улучшить характеристики гидравлического и пневматического цилиндра », Hydraulics & Pneumatics, последнее обращение 6 июня 2016 г.
- ^ «Гидравлические цилиндры: типы, способы монтажа и основные характеристики» . www.mobilehydraulictips.com .
- ^ « Что такое телескопические цилиндры и как они работают? », Pneu-Hyd, последнее обращение 6 июня 2016 г.
