Кіріспе
Күш қолдануға арналған механикалық құрал.
Гидравликалық цилиндр (немесе сызықтық гидравликалық мотор) – бір бағыттағы итерация арқылы бір бағыттағы күш беруге қолданылатын механикалық итергіш. Ол көптеген салаларда қолданылады, әсіресе құрылыс техникасында (инженерлік көліктерде), өндіріс машиналарын, лифттерді және азаматтық инженерияны қамтиды. Гидравликалық цилиндр – гидравликалық энергияны механикалық қозғалысқа айналдырғанда сызықтық қозғалысты қамтамасыз ететін гидравликалық актuator. Оны машинаның гидравликалық жүйесі қосылғанда қозғалысты қамтамасыз ететін бұлшық етке теңеуге болады.
Операция
Гидравликалық цилиндрлер өз күшін қысыммен берілген гидравликалық сұйықтықтан алады, ол сығылмайды. Әдетте, гидравликалық сұйықтық ретінде май қолданылады. Гидравликалық цилиндр цилиндр корпусынан тұрады, онда поршеньді поршень таяғына жалғастырған поршень алға-артқа қозғалады. Корпус бір жағынан цилиндрдің түбімен (немесе қақпақ деп те аталады) және екінші жағынан цилиндр басымен (немесе тығын деп те аталады) жабылады, одан поршень таяғы цилиндрден шығады. Поршеньде сырғанақ сақиналар мен тығыздағыштар болады. Поршень цилиндрдің ішкі кеңістігін екі камераға бөледі: төменгі камера (қақпақ жағы) және поршень таяғының жақтық камерасы (таяқ жағы / бас жағы). Фланецтер, триниондар, клемдер және ілмектер цилиндрді орнатудың жиі қолданылатын тәсілдері болып табылады. Поршень таяғында цилиндрді итеруге немесе тартуға арналған нысанға немесе машина бөлігіне қосуға мүмкіндік беретін монтаждау элементтері де бар. Гидравликалық цилиндр – жүйенің жұмыс істейтін немесе «мотор» бөлігі. Гидравликалық жүйенің «генератор» бөлігі – гидравликалық сорғы, ол поршеньді қозғау үшін гидравликалық цилиндрге майдың тұрақты немесе реттелген ағынын жеткізеді. Көбінесе қолданылатын үш түрлі сорғы бар: гидравликалық қол сорғысы, гидравликалық ауа сорғысы және гидравликалық электр сорғысы. Поршень басқа камерадағы майды резервуарға қайтарады. Егер май қақпақ жағынан кірсе, созу кезінде, ал таяқ жағы / бас жағындағы май қысымы шамамен нөлге тең болса, поршень таяғына F күші цилиндрдегі P қысымына көбейтілген поршеньнің A ауданына тең болады.
Қолданбалар
Гидравликалық цилиндрлер негізінен экскаваторлар, артқы қазығыштар және тракторлар сияқты топырақ көшіру жабдықтарында тіреуді, иілімді немесе қапты көтеру немесе түсіру үшін қолданылады. Бұл цилиндрлер сондай-ақ гидравликалық иілу машиналарын, металл жақтарын кесетін машиналарын, бөлшекті тақта немесе шырша ағашын ыстық престе жасау үшін де пайдаланылады.
Цилиндрдің түбі
Цилиндр корпусының негізгі функциясы – цилиндр қысымын сақтау. Цилиндрдің түтігі көбінесе ағартылған құбырлардан жасалады. Ағартылған құбырлар ағартуға жарамды болаттан суық созылған дәнекіссіз құбырлардан (CDS құбырлары) немесе мандель үстінен созылған (DOM) құбырлардан өндіріледі. Ағартылған құбырлар гидравликалық цилиндрлерді қосымша ішкі диаметрін өңдеусіз пайдалануға дайын. Цилиндр түтігінің беткі өңделуі әдетте 4-тен 16 микродюймға дейін болады. Ағарту процесі және Skiving & Roller burnishing (SRB) процесі – цилиндр құбырларын дайындаудың екі негізгі түрі. Поршень цилиндр ішінде қозғалады. Цилиндр түтігінің ішкі беті тегіс, жоғары дәлдікпен жасалған, берік және т.б. сипаттамаларымен ерекшеленеді.
Цилиндрдің негізі немесе қалпағы
Қақпақтың негізгі қызметі – қысым камерасын бір жағынан жабу. Қақпақ корпусқа дәнекерлеу, бұрандалау, бұрандалар немесе байланыстыру стержендері арқылы бекітіледі. Қақпақтар цилиндрді орнату компоненттерінің қызметін де атқарады [қақпақ фланеці, қақпақ трюнионы, қақпақ кронштейні]. Қақпақтың беріктігі иілу кернеуіне сүйене отырып анықталады. Қақпақ пен цилиндр арасында тығыздағыш сақина / О-сақина қолданылады (дәнекерленген конструкциядан басқа).
Цилиндрдің басы
Бастың негізгі функциясы – қысым камерасын екінші жағынан жабу. Басқа кіріктірілген сақтықтандырғыш орнатылған немесе сақтықтандырғыш безін орнату мүмкіндігі қарастырылған. Бас, бұрандалар, болттар немесе байланыстырушы таяқшалар арқылы корпуске жалғанады. Бас пен цилиндр арасында статикалық тығыздағыш сақина қолданылады.
Пістіргі
Пістондардың негізгі қызметі – цилиндр ішіндегі қысым аймақтарын бөлу. Пистон эластомерлік немесе металл тығыздағыштар мен мойынтұдық элементтерін орнату үшін ойықтармен өңделеді. Бұл тығыздағыштар бір жақты немесе екі жақты әрекет ете алады. Пистонның екі жағындағы қысымның айырмашылығы цилиндрдің созылуына және қысқаруына себеп болады. Сызықтық қозғалысты беру үшін пистонды поршеньді саптамамен, бұрандалармен немесе гайкалармен бекітеді.
Қозғалтқыш
Поршень таяқшасы әдетте қатты хроммен қапталған, суық прокатталған болаттан жасалған, поршеньге бекітіліп, цилиндрден таяқша ұшы арқылы сыртқа шығады. Екі таяқшалы цилиндрлерде, итергіш құрал поршеньнің екі жағынан да, сондай-ақ цилиндр корпусының екі басынан да таяқшаға ие болады. Поршень таяқшасы гидравликалық итергішті жұмыс атқаратын машина бөлігімен байланыстырады. Бұл байланыс машиналық бұранда немесе бекіту құрылғысы түрінде болуы мүмкін. Поршень таяқшасы жоғары дәлдікпен өңделіп, жылтыратылады, осылайша сенімді тығыздау қамтамасыз етіліп, ақаулардың алдын алуға болады.
Тюльдің безі
Цилиндрдің басы қысыммен берілген майдың таяқша мен бас арасындағы қосылыстан ағып кетуіне қарсы тұратын сақиналармен жабдықталған. Бұл аймақ сақиналық бөлік деп аталады. Сақиналық бөліктің артықшылығы – оны оңай алып тастап, сақинаны ауыстыруға болады. Сақиналық бөлік негізгі сақина, екіншілік сақина/буферлік сақина, тіреу элементтері, сыпырушы/қабылдағыш және статикалық сақинадан тұрады. Кейбір жағдайларда, әсіресе кішкентай гидравликалық цилиндрлерде, таяқша сақинасы мен тіреу элементтері бір-бірімен біріктірілген бір бөліктен жасалады.
Тюльдер
Тұтқырлар цилиндрдің ең жоғары жұмыс қысымына, цилиндрдің жылдамдығына, жұмыс температурасына, жұмыс ортасына және қолданылуына төзуге арналған/есептелген. Поршеньді тұтқырлар динамикалық тұтқырлар болып табылады және бір жақты немесе екі жақты болуы мүмкін. Жалпы алғанда, нитрил каучугынан, полиуретаннан немесе басқа материалдардан жасалған эластомер тұтқырлар төмен температурада жақсы жұмыс істейді, ал фторкарбон витоннан жасалған тұтқырлар жоғары температураға артықшылықты. Металл тұтқырлар да қолжетімді, олардың материалы ретінде көбінесе құйма темір қолданылады. Мил тұтқырлары динамикалық тұтқырлар болып табылады және көбінесе бір жақты болады. Мил тұтқырларының құрамына нитрил каучугы, полиуретан немесе фторкарбон витон кіреді. Жылыстағыштар/сырғыштар цилиндр қабырғаларына, милдеріне, тұтқырларына және басқа да компоненттерге зиян келтіретін ылғал, кір және шаң сияқты ластануларды жою үшін қолданылады. Жылыстағыштардың негізгі материалы полиуретан болып табылады. Субнөлдік температурада және милге сыртқы материалдар жабысатын жағдайларда металл сырғыштар қолданылады. Түйіндік элементтер/тозу жолақтары металл беттердің тікелей жанасуын болдырмау үшін қолданылады. Тозу жолақтары ең жоғары бүйірлік жүктемелерге төзуге арналған. Тозу жолақтарында қолданылатын негізгі материалдар – толтырылған ПТФЕ, тоқыма матамен күшейтілген полиэстер шайыры және қола.
Бір әрекетпен немесе екі әрекетпен
Бір әрекетті цилиндрлер экономикалық және ең қарапайым құрылымға ие. Гидравликалық сұйықтық цилиндрдің бір жағындағы тесік арқылы кіреді, бұл майысқанды аудан айырмасы арқылы созады. Сыртқы күш, ішкі серіппе немесе гравитация поршеньді бастапқы қалпына келтіреді. Екі әрекетті цилиндрлер поршеньнің екі жағында немесе екі шетінде тесіктерге ие, олар поршеньді созу және қысқару үшін гидравликалық сұйықтықпен жабдықталады.
Үлгілер
Өндірісте негізінен екі түрлі гидравликалық цилиндр конструкциясы қолданылады: таяқтарымен бекітілген цилиндрлер және дәнекерленген корпусты цилиндрлер.
Тіркеме тақтасы
Тік сызықты гидравликалық цилиндрлер екі ұштық қақпақты цилиндр барабанына бекіту үшін жоғары беріктіктегі бұрандалы болат сызықтарды пайдаланады. Олар көбінесе өнеркәсіптік зауыттарда қолданылады. Кішкентай диаметрлі цилиндрлерде әдетте 4 байланыстырғыш таяқша, ал үлкен диаметрлі цилиндрлерде пайда болатын үлкен күштер астында ұштық қақпақтарды ұстау үшін 16 немесе 20 байланыстырғыш таяқша қажет болуы мүмкін. Тік сызықты цилиндрлер қызмет көрсету және жөндеу үшін толығымен бөлшектеледі, бірақ оларды әрқашан да өзгертуге болады деп айтуға болмайды. Ұлттық сұйық күш ассоциациясы (NFPA) гидравликалық байланыстырғыш таяқшалы цилиндрлердің өлшемдерін стандарттаған. Бұл әртүрлі өндірушілердің цилиндрлерін бірдей бекіткіште бір-бірімен алмастыруға мүмкіндік береді.
Дәнекерленген цилиндр
Дәнекерленген цилиндрлерде тіреулер болмайды. Цилиндрдің қабырғасы тікелей қақпақтарға дәнекерленеді. Порттар қабырғаға дәнекерленген. Алдыңғы саңылау безеңісі әдетте цилиндр қабырғасына бұрандалады немесе болтпен бекітіледі. Бұл поршеньді мойындығы мен мойындығының тығыздағыштарын жөндеу үшін алып тастауға мүмкіндік береді. Дәнекерленген цилиндрлер, тіреулермен бекітілген цилиндрлерге қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие. Дәнекерленген цилиндрлердің корпусы тар және көбінесе жалпы ұзындығы қысқа болады, бұл оларды машиналардың тар кеңістігіне оңай орналастыруға мүмкіндік береді. Дәнекерленген цилиндрлер жоғары қысым мен ұзақ илем кезінде тіреулердің созылуынан зақымдануға ұшырамайды. Дәнекерленген конструкция өзгертуге де ыңғайлы. Цилиндр корпусына арнайы мүмкіндіктерді, соның ішінде арнайы порттарды, бекіткіштерді, клапан жинағыштарын және тағы да басқаларын оңай қосуға болады.
Бүйірден жүктеу
Бүйірлік жүктеме – цилиндр таяғына ортасынан келмейтін теңсіз қысым. Бұл орталықтан тыс соққы салдарынан таяқ экстремалды жағдайларда бүгілуі мүмкін, бірақ көбінесе дөңгелек тығыздардың овал пішінде деформациялануынан ағып кетуге себеп болады. Егер таяққа бүйінен күш түсіріліп, тығыздар толық қысылып, деформацияланса, металл мен металл арасында үйкеліс туындап, таяқтың айналасындағы тесік пен поршень басының ішкі цилиндр қабырғасы зақымданып, кеңейе алады. Бүйірлік жүктеменің әсерін ішкі тоқтату түтікшелерін қолдану арқылы тікелей азайтуға болады, олар цилиндрдің максималды созылу ұзындығын шектейді, поршень мен тығыздың арасында біршама бос орын қалдырады және тығыздардың деформациясына қарсы тұру үшін күшті арттырады. Екі поршеньді жүйе де бүйірлік жүктеменің күшін таратып, соққы ұзындығын қысқартады. Сонымен қатар, сыртқы сырғанауыш нұсқаулар мен шарнирлер жүктемені қолдап, цилиндрге тікелей түсетін бүйірлік жүктеме күштерін азайтуға мүмкіндік береді.
Цилиндрлерді монтаждау әдістері
Монтаждау әдістері цилиндрдің жұмысына да маңызды әсер етеді. Жалпы, цилиндрдің орта сызығындағы бекіткіштер күшті тікелей беруге және тозуды болдырмауға ең қолайлы. Монтаждаудың негізгі түрлері:
Фланцтық монтаждаулар – өте мықты және берік, бірақ қате орналасуға төзімділігі төмен. Мамандар итерілу күштері үшін қақпақ ұштарын, ал поршень штангасына күш түсетін жағдайларда штанга ұштарын қолдануды ұсынады. Үш түрі бар: тіктөртбұрышты бас фланцы, шаршы фланцы немесе тіктөртбұрышты бас. Фланцтық бекіткіштер монтаждау беті машинаның тіреу мүшесіне бекітілгенде ең жақсы жұмыс істейді. Бүйірлік монтаждаулы цилиндрлер – орнату және күту оңай, бірақ цилиндр жүктемеге күш түсіргенде бұрылу моменті туындайды, бұл тозуды күшейтеді. Мұны болдырмау үшін бүйірлік монтаждаулы цилиндрлер үшін поршеньнің ұзындығы кемінде борттың диаметріне тең болуын қарастырыңыз (үлкен жүктемелер қысқа поршеньді, үлкен диаметрлі цилиндрлерді тұрақсыз етеді). Бүйірлік бекіткіштер дұрыс орналасуы керек, ал жүк тіреліп, бағытталуы тиіс. Орталық тіреуіштер – күшті орта сызық бойынша сіңіреді және жоғары қысымда немесе соққы кезінде қозғалысты болдырмау үшін тіреуіштерді бекіту үшін довел штифттерін қажет етеді. Довел штифттері жоғары қысымда немесе соққы жүктемесі кезінде цилиндрді машинаға бекітеді.
Телескоптық цилиндр
Гидравликалық цилиндрдің ұзындығы – соққы ұзындығы, поршень қалыңдығы, түбі мен қақпақтың қалыңдығы және қосылыстардың ұзындығының жиынтығынан тұрады. Көбінесе мұндай ұзындық машинаға сыймайды. Мұндай жағдайда поршеньді мойын да поршеньдік цилиндр ретінде, ал екінші поршеньді мойын қолданылады. Мұндай цилиндрлер телескоптық цилиндрлер деп аталады. Егер қалыпты мойынды цилиндрді бір сатылы деп атасақ, телескоптық цилиндрлер екі, үш, төрт, бес немесе одан да көп сатылы бірліктер болып табылады. Жалпы алғанда, телескоптық цилиндрлер қарапайым цилиндрлерге қарағанда әлдеқайда қымбат. Көптеген телескоптық цилиндрлер бір жақты әрекет етеді (итеру). Екі жақты әрекет ететін телескоптық цилиндрлерді арнайы жобалау және дайындау қажет.
Суырғыштың цилиндрі
Пистоны жоқ немесе тығыздағыштары жоқ гидравликалық цилиндрге итергіш цилиндр деп аталады. Итергіш цилиндрді тек итеру үшін ғана қолдануға болады; ең жоғары күш – поршень таяғының ауданына қысымды көбейту арқылы есептеледі. Осыған байланысты, итергіш цилиндрлерде, әдетте, поршень таяғы салыстырмалы түрде жуан болады.
Дифференциалдық цилиндр
Дифференциалдық цилиндр тартқанда қалыпты цилиндр сияқты жұмыс істейді. Егер цилиндр итеруге тиіс болса, поршеньдік саңылаудан май резервуарға қайтарылмай, цилиндрдің екінші жағына жіберіледі. Осылайша, цилиндрдің жылдамдығы артады, бірақ цилиндрдің бере алатын максималды күші поршеньді цилиндрге ұқсас болады. Дифференциалдық цилиндрді әдеттегі цилиндр сияқты жасауға болады, тек қосымша басқару жүйесі орнатылады. Жоғарыда сипатталған дифференциалдық цилиндр регенеративті цилиндрді басқару схемасы деп те аталады. Бұл термин цилиндрдің бір мойынды, екі жақты әрекет ететін гидравликалық цилиндр екенін көрсетеді. Басқару схемасына клапан мен құбырлар кіреді, олар поршеньді созу кезінде майды сорғы резервуарына емес, поршеньдік саңылаудан поршеньнің екінші жағына бағыттайды. Поршеньнің екінші жағына бағытталған май регенерациялық май деп аталады.
"Ақылды" гидравликалық цилиндрдің орналасуын анықтау
Орындықты анықтайтын гидравликалық цилиндрлер қуыс цилиндрлік таяқтың қажеттілігін жояды. Оның орнына Холл эффекті технологиясын қолданатын сыртқы сезімтал "қосқыш" цилиндрдің поршенінің орнын анықтайды. Бұл поршеньге тұрақты магнит орналастыру арқылы жүзеге асырылады. Магнит цилиндрдің болат қабырғасы арқылы магниттік өріс таратып, сенсорға орналасу сигналын жібереді.