как измерить цилиндр: применение, критерии выбора и практическое руководство

Определение размеров гидравлический цилиндр это больше, чем выбор нескольких круглых чисел из каталога. Это означает определение геометрии, которая определяет, какую силу может толкать и тянуть привод, как далеко он перемещается, как он соединяется с машиной и соответствует ли он имеющемуся у вас пространству. Правильно подберите размеры, и цилиндр будет установлен аккуратно и надежно будет работать долгие годы. Если вы сделаете это неправильно, вы, скорее всего, обнаружите проблему только после того, как машина уже разобрана.

Начните с приложения, затем посчитайте цифры

Прежде чем что-либо измерить или рассчитать, определите задачу. Рабочее давление системы, необходимые толкающие и тянущие усилия, ход, скорость цикла, температура окружающей среды и воздействие окружающей среды — все это учитывается в процессе определения размеров. Цилиндр, который хорошо работает в чистом закрытом прессе, не выдержит на береговом кране, а тот, который идеально подходит для сельскохозяйственного оборудования, может не выдержать ударных нагрузок экскаватора.

Запишите эти условия эксплуатации, прежде чем открывать суппорты. Они формируют входные данные для проектирования, которым придется отвечать каждому размеру: какое давление доступно, в каком направлении должна действовать сила, какой длины должен быть ход, какое пространство существует в втянутом и выдвинутом положениях и как следует установить цилиндр. Держите этот список под рукой, пока вы работаете с отверстием, штоком и ходом поршня.

Основные размеры гидравлического цилиндра

Диаметр отверстия

Отверстие или внутренний диаметр ствола — это размер, который контролирует толкающую силу. Давление действует на поверхность поршня, поэтому чем больше диаметр отверстия, тем большую силу вы получаете при том же давлении в системе. Зависимость проста: F = P × A, где F — сила, P — рабочее давление, а A — эффективная площадь поршня. Поскольку A = π × (отверстие/2)², даже небольшое увеличение диаметра отверстия приводит к заметному увеличению силы. Размер отверстия также влияет на потребность в потоке масла, поскольку для большего диаметра требуется больше масла для заполнения при каждом ходе поршня. Толщина стенки ствола должна быть согласована с рабочим давлением как часть того же решения, поэтому следует выбирать гидравлический цилиндр barrel идет рука об руку с выбором отверстия. Например, на экскаваторе цилиндры стрелы и рукояти рассчитаны с учетом пикового усилия отрыва при высоком давлении и тяжелых боковых нагрузках.

Гидравлический цилиндр экскаватора для тяжелых условий эксплуатации Размер отверстия напрямую определяет толкающую силу. Этот цилиндр экскаватора имеет отверстия диаметром до 420 мм и толкающую силу до 4800 кН, что соответствует обсуждаемым здесь принципам расчета силы. Посмотреть продукт →

Диаметр стержня

Стержень передает силу на нагрузку и в большинстве случаев работает на сжатие при толкании. Длинноходовые цилиндры с тонкими штоками рискуют прогнуться под нагрузкой, поэтому диаметр штока часто определяется не только силой тяги, но и механической стабильностью. При втягивании шток занимает часть площади поршня, а это означает, что тянущая сила всегда ниже, чем толкающая сила при том же давлении. Чтобы найти силу тяги, вычтите площадь штока из площади поршня, а затем умножьте на давление. Если шток имеет недостаточный размер для хода, цилиндр может вибрировать, прогибаться или преждевременно изнашивать уплотнения. Вот почему большинство тяжелых цилиндров полагаются на хромированные поршневые штоки которые противостоят повреждениям поверхности и сохраняют гладкость уплотняющей поверхности.

Инсульт

Инсульт is the travel distance between the fully retracted and fully extended positions. It is not an overall length. The retracted and extended lengths combine stroke with the lengths of the base mounting, the piston assembly, and the rod end, so two cylinders with the same stroke can have completely different installed lengths. When dimensioning a cylinder, always confirm that the extended length clears the machine frame at the outermost point of the cycle. Forklift mast cylinders show the trade-off clearly: they need a long, precise stroke in a compact envelope, so retracted length is just as important as travel.

Гидравлический цилиндр вилочного погрузчика с точным контролем хода Инсульт and installed lengths are critical for forklift masts. This cylinder supports strokes up to 3000 mm with long-stroke support technology, fitting the envelope considerations mentioned above. Посмотреть продукт →

Втянутая и расширенная длина

Эти две цифры определяют физическое пространство, которое занимает цилиндр. На существующем цилиндре измерьте расстояние от осевой линии основного пальца до осевой линии штока на конце штока или от монтажной поверхности до поверхности штока, в зависимости от конструкции. Запишите оба числа, даже если кто-то уже сделал вам поглаживание. Разница между выдвинутой и втянутой длиной должна равняться ходу; если это не так, вы, вероятно, смотрите на цилиндр, который был перестроен, модифицирован или неправильно идентифицирован.

Сила, объем и математика, лежащая в основе размеров

После выбора диаметра отверстия, штока и хода остальная часть математики системы становится на свои места. Толкающая сила равна P × площадь поршня. Сила тяги равна P × (площадь поршня – площадь штока). Объем масла за ход равен площади поршня × ход в направлении выдвижения и (площадь поршня – площадь штока) × ход во втянутом состоянии. Время цикла затем устанавливает скорость потока: Q = V/t.

Эти цифры объясняют, почему увеличение размера баллона не является безобидным запасом прочности. Диаметр цилиндра большего диаметра потребляет больше масла за каждый цикл, поэтому для выполнения той же работы требуется насос большего размера, резервуар большего размера и большая гидравлическая мощность. Занижение размеров еще хуже: система либо не может достичь требуемого усилия, либо давление приходится выталкивать за пределы расчетных пределов уплотнений и шлангов. Определение размеров – это баланс, а не улица с односторонним движением.

В таблице ниже показано теоретическое толкающее усилие для обычных метрических отверстий при двух рабочих давлениях. Реальные значения ниже, если учесть трение уплотнений и потери давления в системе, но относительное сравнение остается достоверным.

Гидравлический пресс, напротив, рассчитан на длительное усилие, а не на быструю циклическую работу, поэтому размер отверстия подбирается с запасом при постоянном рабочем давлении.

Гидравлический пресс-цилиндр для длительных операций с высокими усилиями Гидравлические пресс-цилиндры нуждаются в постоянной нагрузке. Эта модель достигает толкающего усилия 8500 кН и имеет прочные направляющие, соответствующие описанным требованиям длительной нагрузки. Посмотреть продукт →

Способы крепления, наконечники стержней и порты

Стиль монтажа определяет, как цилиндр будет реагировать на раму машины, и напрямую влияет на внешний вид. Общие монтажные семейства включают в себя:

• Крепления с головкой и проушиной, которые обеспечивают шарнирное соединение и идеально подходят для поворотных рычагов.
• Фланцевые крепления, обеспечивающие жесткое крепление для прямолинейного толкания и вытягивания.
• Опоры для ног, которые поддерживают ствол по всей длине и подходят для промышленного оборудования.
• Крепления цапфы, позволяющие цилиндру поворачиваться вокруг середины корпуса.

Каждый стиль изменяет опорные точки, которые вы используете для втянутой и выдвинутой длины, поэтому эти размеры смещаются от центров штифтов к граням фланцев и к центрам цапф. торцевые заглушки и скобы используемый на цилиндре, определите, какой из этих вариантов монтажа может поддерживать устройство.

Насадки на конце штока, будь то вилка, проушина, сферический подшипник или резьбовая шпилька, занимают разное пространство и воспринимают разные нагрузки. Запишите тип конца стержня и его размеры, включая отверстие штифта и размер резьбы, чтобы замена соответствовала исходному соединению.

Порты — это набор измерений, о котором чаще всего забывают. Размер, тип резьбы и расположение имеют значение. Цилиндр, который идеально подходит, но порты которого обращены к раме машины, может оказаться невозможным для подключения. Обратите внимание, находятся ли порты в головке, основании или цилиндре, и запишите стандарт резьбы (SAE, JIC, BSPP или метрическая), чтобы существующие шланги можно было повторно использовать без переходников.

Распространенные ошибки при определении размеров цилиндра

После десятилетий создания гидравлических цилиндров для экскаваторов, кранов, прессов и морского оборудования мы увидели, где процесс определения размеров имеет тенденцию идти не так, как надо. В таблице ниже перечислены наиболее частые проблемы, с которыми мы сталкиваемся, когда клиенты отправляют нам свои измерения.

Более широкое представление о процедуре выбора, включая номинальные значения давления и соображения рабочего цикла, см. в нашем пошаговом руководстве по как подобрать размер гидроцилиндра .

Работа с опытным производителем цилиндров

После того, как ваши размеры будут записаны, компетентный производитель сравнит их с существующими стандартными конструкциями, прежде чем предложить изготовление по индивидуальному заказу. Многие цилиндры, которые выглядят особенными, на самом деле соответствуют стандартному продукту с другим наконечником штока, перемещенным портом или модифицированной скобой. Такое сравнение экономит деньги и время выполнения заказа, поэтому помогает работать с заводом, который самостоятельно обрабатывает стволы, поршневые штоки, торцевые крышки и вилки, а не просто собирает детали из исходных материалов.

Здесь также проявляется опыт. Производитель, поставивший цилиндры для строительных машин, прессов, вилочных погрузчиков, морских кранов и горнодобывающего оборудования, может посмотреть на комбинацию диаметра цилиндра и хода и сразу увидеть, может ли шток прогнуться, будет ли крепление подвергаться боковым нагрузкам и соответствует ли уплотнение окружающей среде. Размерность — это язык; опыт применения — вот что делает его полезным.