Телескопические цилиндры представляют собой особую конструкцию гидроцилиндра или пневматического цилиндра, а также систему шкивов, которые обеспечивают исключительно большой выходной ход при очень компактной длине во втянутом состоянии. Обычно длина телескопического цилиндра в сложенном состоянии составляет от 20 до 40% от полностью выдвинутой длины в зависимости от количества ступеней. [1] Некоторые пневматические телескопические агрегаты производятся с длиной во втянутом состоянии менее 15% от общей длины выдвинутого агрегата. [2] Эта особенность очень привлекательна для инженеров-проектировщиков машин, когда обычный одноступенчатый штанговый привод не подходит для применения, обеспечивающего требуемый выходной ход. [1]
.svg)
Телескопические цилиндры для тяжелых условий эксплуатации обычно приводятся в действие масляной гидравликой , в то время как некоторые более легкие агрегаты также могут приводиться в действие сжатым воздухом .
Телескопические цилиндры также называют телескопическими цилиндрами и многоступенчатыми телескопическими цилиндрами.
Применение телескопических цилиндров обычно видно, что из тела свалки на самосвале , используемой в строительной площадке. Чтобы полностью выгрузить гравий , самосвальный кузов необходимо поднять на угол примерно 60 градусов. Достичь такого длительного хода с помощью обычного гидроцилиндра очень сложно, учитывая, что длина в сжатом состоянии одноступенчатого штокового цилиндра составляет примерно 110% от его рабочего хода. [1] Это будет очень сложным для инженера - конструктора , чтобы соответствовать одноступенчатый цилиндру в шасси самосвала с кузовом самосвала в горизонтальномположение покоя. Однако эту задачу легко решить, используя многоступенчатый цилиндр телескопического типа. [3]
Дизайн и техническая терминология [ править ]
Телескопические цилиндры состоят из ряда стальных или алюминиевых [2] трубок все меньшего диаметра, вставленных друг в друга. Гильза наибольшего диаметра называется основной или ствольной. Меньшие внутренние рукава называются ступенями. Самую маленькую ступень часто называют плунжером [3] или штоком поршня.
Цилиндры обычно устанавливаются в машинах с помощью шарнирных опор, приваренных к торцу или внешнему корпусу цилиндра, а также к концу плунжера.
Телескопические цилиндры обычно ограничиваются максимум 6 ступенями. Обычно считается, что 6 стадий являются практическим пределом проектирования, поскольку проблемы устойчивости становятся более сложными при увеличении количества стадий. Однако есть исключения: один производитель пневматических цилиндров успешно включил до 9 ступеней в свои конструкции цилиндров. [2]
Телескопические цилиндры требуют тщательного проектирования, так как они подвергаются большим боковым силам, особенно при полном выдвижении. Вес стальных корпусов и гидравлическое масло, содержащееся в приводе, создают моментные нагрузки на опорные поверхности между ступенями. Эти силы в сочетании с толкаемым грузом угрожают заедать или даже изгибать телескопический узел. Поэтому в конструкции привода необходимо предусмотреть достаточные опорные поверхности, чтобы предотвратить отказ в работе из-за боковых сил. Телескопические цилиндры должны использоваться в машинном оборудовании только в качестве устройства для обеспечения усилия и перемещения. Боковые силы и моментные нагрузки должны быть минимизированы. Телескопические цилиндры не должны использоваться для стабилизации конструктивного элемента. [4]
Гидравлические телескопические цилиндры часто ограничиваются максимальным гидравлическим давлением 2000-3000 фунтов на квадратный дюйм. Это связано с тем, что внешние силы, создаваемые внутренним гидравлическим давлением, имеют тенденцию расширять стальные секции гильзы. Слишком большое давление приведет к тому, что вложенные втулки раздуваются наружу, связывают механизм и перестают двигаться. Существует опасность того, что может произойти остаточная деформация внешнего диаметра втулки, что приведет к повреждению телескопического привода. По этой причине необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать скачков давления в гидравлической системе, использующей телескопические цилиндры. Часто такие гидравлические системы оснащаются компонентами гашения ударов, такими как гидроаккумуляторы., чтобы поглотить скачки давления. [5]
Основные типы конструкции телескопических цилиндров [ править ]
Телескопические цилиндры обычно можно разделить на две основные конструкции: одностороннего действия и двустороннего действия. Также существует ряд других специальных конструкций, включая гибридную конструкцию одинарного / двойного действия и конструкцию с постоянной скоростью и постоянной силой тяги . [3]
Одностороннего действия [ править ]
Телескопические цилиндры одностороннего действия - самая простая и распространенная конструкция. Как и в случае стержневого цилиндра одностороннего действия, телескопический цилиндр одностороннего действия выдвигается за счет гидравлического или пневматического давления, но втягивается за счет внешних сил, когда текучая среда удаляется и сбрасывается в резервуар . Эта внешняя сила втягивания обычно представляет собой силу тяжести, действующую на вес груза. Этот внешний вес, очевидно, должен быть достаточным для преодоления трения и механических потерь в конструкции машины даже после завершения рабочей части цикла машины. В приведенном выше примере с самосвалом веса самосвального кузова, теперь поднятого под углом 60 градусов, но без груза, должно быть достаточно, чтобы нагнетать гидравлическую жидкость без давления.из цилиндра и заставьте его втянуться в полностью сложенное положение. [6]
Двойного действия [ править ]
Цилиндр двойного действия выдвигается и втягивается с помощью гидравлического или пневматического давления в обоих направлениях. Таким образом, телескопические цилиндры двойного действия имеют гораздо более сложную конструкцию, чем цилиндры одностороннего действия. Эта дополнительная сложность обусловлена требованием добавления поверхностей втягивающихся поршней ко всем ступеням цилиндра и трудностью подачи текучей среды под давлением к поршням втягивания промежуточных ступеней. [3]
Чтобы реализовать функцию двойного действия, добавляются дополнительные гидравлические уплотнения для внутреннего уплотнения отдельных ступеней. Кроме того, внутренние воздушные или масляные каналы обработаны таким образом, что, когда каждая ступень завершает втягивание, канал открыт для подачи на следующую ступень текучей среды под давлением для втягивания. Таким образом, телескопический привод двойного действия обычно убирается, начиная со ступени наименьшего диаметра, и заканчивая втягиванием самой большой ступени в последнюю очередь. Поскольку уплотнения, используемые для этого, должны проходить через отверстия для переноса жидкости с внутренней механической обработкой, уплотнения обычно изготавливаются из твердых материалов, чтобы противостоять износу и истиранию. Часто это железные кольца или нейлоновые уплотнения, армированные стекловолокном . [3]
Отверстия для подачи жидкости для выдвижения и втягивания на гидравлических телескопических цилиндрах двойного действия обычно расположены на противоположных концах блока цилиндров. Порт расширения установлен в основании внешнего цилиндра, а порт втягивания установлен в конце плунжерной секции. В некоторых случаях может оказаться очень трудно соединить это с гидравлическими шлангами из-за расстояния между этими портами при полном выдвижении. В таком случае оба порта могут быть расположены в стволе. Однако должен быть предусмотрен внутренний канал, чтобы втягивающая жидкость подавалась в плунжерную секцию при полном выдвижении. Этот специальный проход сам по себе представляет собой телескопический узел, который продолжается вместе с цилиндром и снабжен уплотнениями на различных ступенях. [3]
Эта дополнительная сложность делает телескопические цилиндры двустороннего действия очень дорогими. Обычно они разрабатываются индивидуально для каждого приложения.
Типичные области применения телескопических цилиндров двойного действия включают цилиндры пакера-выталкивателя в мусоровозах и перегрузочных прицепах, горизонтальных уплотнителях, телескопических экскаваторах с лопатой и самосвалах с роликовым механизмом. Во всех этих случаях цилиндр работает почти горизонтально, поэтому сила тяжести недоступна для втягивания привода. Следовательно, требуется конструкция двойного действия, чтобы тянуть и толкать телескопический механизм. [6]
Необходимо соблюдать осторожность при управлении большинством цилиндров телескопической конструкции двойного действия. Эффективная площадь ретракции часто намного меньше площади разгибания. Таким образом, если обратная линия гидравлической жидкости заблокирована во время выдвижения, может возникнуть эффект увеличения давления, вызывающий выход из строя уплотнения или даже вызывающий раздутие металлической втулки наружу. Таким образом, цилиндр может не втягиваться из-за неисправных уплотнений или заклинивания из-за заедания. [4]
Другая проблема может возникнуть, если телескопический цилиндр двойного действия сталкивается с нагрузкой, которая воздействует на привод во время выдвижения, например, когда опрокидывающая нагрузка выходит за центр и открывает цилиндр за пределы внутреннего объема гидравлического масла. Когда поверхность поршня снова захватывает и ударяется о столб масла, возникает скачок давления, который может повредить привод . [4]
Комбинация одностороннего / двустороннего действия [ править ]
В некоторых случаях для выполнения работы достаточно телескопического цилиндра одностороннего действия, за исключением одной ступени, которая должна быть двойного действия.
Примером этого является установка мачты большой мобильной буровой установки . Мачта поднимается в вертикальное положение с помощью телескопического цилиндра. Однако, чтобы опустить мачту, сила тяжести недоступна для начального наклона назад из вертикального положения. Таким образом, только ступень плунжера телескопического привода оборудована как цилиндр двойного действия, чтобы обеспечить начальную силу для оттягивания мачты из вертикального положения. После начала наклона назад сила тяжести вступает во владение и обеспечивает силу для завершения полного втягивания цилиндра. Остальные этапы, следовательно, одностороннего действия. Эта особая комбинация намного менее сложна и намного дешевле, чем использование конструкции полностью двойного действия. [3]
Постоянная тяга, постоянная скорость [ править ]
В некоторых особых случаях требуется, чтобы телескопический цилиндр выдвигался с постоянной силой или постоянной скоростью. Для этого цилиндр сконструирован таким образом, что все ступени выдвигаются одновременно. Это также может быть достигнуто в конструкции двойного действия путем согласования площадей выдвижения и втягивания поршней на всех ступенях. [3]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Hyco Ultrametal, Телескопические гидравлические цилиндры
- ^ a b c Ergo-Help Pneumatics, телескопические цилиндры EHTC
- ^ a b c d e f g h «Телескопические цилиндры преодолевают большие расстояния» . Журнал "Гидравлическое и пневматическое оборудование" .
- ^ a b c Hyco Canada, Телескопические цилиндры
- ^ Hyco Canada, Учебное пособие по цилиндрам
- ^ a b Hyco Alabama, Учебные пособия, Введение в телескопические цилиндры
