Come determinare il modello di cilindro idraulico?

Determinare la pressione del sistema

La selezione della pressione dipende dal carico (F), dal tipo di attrezzatura, dallo spazio disponibile e dal costo. Una pressione insufficiente aumenta la dimensione dell'attuatore, sprecando materiali e limitando la flessibilità di installazione, mentre una pressione eccessiva aumenta le richieste sui materiali, sulla tenuta e sulla precisione, aumentando i costi.
Le attrezzature fisse (ad es., macchine utensili) utilizzano tipicamente una pressione inferiore per l'efficienza dei costi, mentre i macchinari mobili (ad es., escavatori) optano per una pressione più alta per risparmiare spazio e migliorare la densità di potenza.

Per una selezione specifica, si prega di fare riferimento alla seguente tabella:

Selezionare la pressione di progetto del cilindro idraulico in base al carico:

Selezionare la pressione di progetto dell'attuatore idraulico in base al tipo di host:

Selezione Iniziale Del Diametro Del Cilindro D/Diametro Dell'Asta

Dopo che la pressione di progetto è stata selezionata, cioè P è nota, e la dimensione del carico F è anche nota, la formula viene utilizzata per ottenere S, l'area di forza, e quindi il diametro del cilindro viene calcolato in base all'area di forza:
Spinta F1 = A1×P1×β Tiro F2 = A2×P2×β
A1: Area di pressione del pistone lato spinta cm², A1 = π/4D² = 0.785D²
A2: Area di pressione del pistone lato tiro cm², A2 = π/4 (D² - d²) = 0.785 (D² - d²)
D: Diametro interno del cilindro idraulico, cioè diametro del pistone cm
d: Diametro dell'asta del pistone cm
P1: Pressione di azione lato spinta kgf/cm²
P2: Pressione di azione lato tiro kgf/cm²
β: Tasso di carico

Nota: 1. L'uscita effettiva del cilindro idraulico è inferiore all'uscita teorica. 2. Il valore del tasso di carico β è dell'80% in caso di forza d'inerzia piccola e del 60% in caso di forza d'inerzia grande.

Esempio: Se l'uscita del cilindro idraulico è di 1000 kg e la pressione di attuazione è di 70kgf/cm², qual è il diametro interno del cilindro idraulico?

Risposta: Uscita F = 1000kg, pressione di attuazione P = 70kgf/cm², fattore di carico β = 0.8, F1 = A1×P1×β, A1 = F1/(P1×β) = 1000/ (70×0.8)= 17.86cm², A1 = π/4D² = 0.785D², quindi D² = 17.86/0.785 = 22.75cm², D = √22.75 = 4.8cm = 48mm, quindi il diametro interno del cilindro è 50mm.

Puoi anche selezionare dalla seguente tabella:

Secondo il principio di selezione:

1. Fare riferimento alla pressione di progetto dell'attuatore idraulico secondo il tipo di host, generalmente ≤21Mpa;
2. Il diametro del cilindro dovrebbe essere piccolo per ridurre i costi;
3. Selezionare la dimensione standard del cilindro, ricordare la formula: P = 4F/π D

Quindi selezionare il diametro dell'asta 

P ≤10Mpa, d = 0.5D

P = 12.5 ~ 20Mpa, d = 0.56D

P > 20Mpa, d = 0.71D

alt. Pistone del Cilindro Idraulico

Selezionare la Corsa 

Secondo i requisiti del design complessivo dell'attrezzatura o del sistema del dispositivo, determinare il metodo di installazione e la corsa S. I principi specifici di determinazione sono i seguenti

1. Corsa S = corsa massima di lavoro effettiva Smax + margine di corsa △S;

Margine di corsa △S = margine di corsa △S1 + margine di corsa △S2 + margine di corsa △S3.

2. Principi per determinare il margine di corsa △S

Determinare lo stile di montaggio e la corsa S per il design del sistema:

S = Smax + △S (△S=△S1+△S2+△S3)

Componenti △S:

△S1: Tolleranza di fabbricazione

△S2: Tolleranza di posizione iniziale

△S3: Tolleranza di posizione finale

(Minimizzare △S per cilindri con buffer)

3.Verificare la stabilità per corse eccessivamente lunghe

4.Soddisfare i requisiti minimi di corsa

Selezionare il metodo di installazione

Il metodo di installazione del cilindro si riferisce alla forma in cui il cilindro è collegato all'attrezzatura. Dopo che il metodo di installazione è determinato, la dimensione di installazione è determinata.

I principi per determinare il metodo di installazione:

(1)Installazione a flangia (flangia di estremità, flangia centrale, flangia di coda)

Il montaggio fisso del cilindro idraulico è adatto per applicazioni in cui la forza è allineata con il centro di supporto. La posizione di montaggio (testa/centro/coda) dipende dallo stress compressivo (spinta) o di trazione (tiro): il compressivo preferisce la flangia di coda/centro, il tensivo raccomanda la flangia di testa/centro. La selezione finale dovrebbe considerare sia il design strutturale che la stabilità alla flessione nei casi di compressione a lunga corsa.

alt. Flangia del cilindro idraulico

(2) Installazione a cerniera

Il montaggio del cilindro idraulico include forcella di coda (singola/doppia) e tipi di perno di estremità/centro/coda, adatti per il movimento su percorso curvo in un piano fisso. Per le operazioni angolari, la coppia è proporzionale al braccio di leva del collegamento e all'angolo di rotazione.

a) Montaggio a forcella (Forcella singola/doppia, Forcella singola/doppia saldata)

Il montaggio a forcella singola è la configurazione di rotazione più comune, adatta per un movimento ad arco di ±3°. I cuscinetti sferici possono essere utilizzati a entrambe le estremità (notare i limiti di carico). La forcella doppia consente un movimento angolare a tutto campo ma richiede misure anti-flessione per applicazioni di spinta a lunga corsa.

b) Montaggio a perno (Testa/Centro/Coda)

Il perno centrale è standard, consentendo un posizionamento bilanciato in peso. I perni del perno sopportano solo carichi di taglio - utilizzare blocchi di cuscinetti a lunghezza intera vicino alle facce delle spalle per minimizzare lo stress di flessione. Le applicazioni del perno di coda rispecchiano la forcella doppia. Il perno di testa è adatto per aste più piccole; limitare la corsa a ≤5×diametro del foro per gestire i carichi sospesi.

alt. Base del cilindro idraulico

(3) Installazione a treppiede (treppiedi anteriori e posteriori, treppiedi sinistri e destri, treppiedi di saldatura)
I cilindri montati a piede sono adatti per installazioni fisse dove il piano di montaggio è disallineato rispetto all'asse centrale del cilindro. Questa configurazione genera un momento di ribaltamento durante il funzionamento. Un ancoraggio strutturale adeguato e una guida del carico sono fondamentali per prevenire carichi laterali eccessivi sull'asta del pistone. Disponibile in varianti di montaggio a piede di estremità e a piede laterale.

Selezione del buffer di estremità

Le seguenti condizioni di lavoro dovrebbero considerare la scelta di un buffer a due estremità o a una estremità:

1. Quando il pistone del cilindro idraulico funziona per tutta la corsa e la sua velocità di reciprocazione è superiore a 100mm/s, dovrebbe essere selezionato un buffer a due estremità.
2. Quando il pistone del cilindro idraulico ha una velocità di reciprocazione unidirezionale superiore a 100mm/s e funziona fino alla fine della corsa, dovrebbe essere selezionato un buffer a una o due estremità.
3. Altre condizioni di lavoro specifiche.

Selezione del tipo e del diametro del porto

1. Tipo di porto dell'olio: tipo a filettatura interna, tipo a flangia e altri tipi speciali. La selezione è determinata dal metodo di connessione del tubo di collegamento nel sistema.
2. Principio di selezione del diametro del porto dell'olio: A condizione che la velocità del flusso del mezzo nel tubo di collegamento tra il sistema e il cilindro idraulico sia nota, la velocità del flusso del mezzo attraverso il porto dell'olio generalmente non supera i 5m/s. Allo stesso tempo, prestare attenzione al fattore di rapporto della velocità del flusso per determinare il diametro del porto dell'olio.

Cilindro idraulico con valvola

1. Mantenimento della pressione: Le valvole di inversione di tipo a valvola scorrevole hanno perdite di interstizio e possono mantenere la pressione solo per un breve periodo. Quando c'è la necessità di mantenere la pressione, una valvola unidirezionale controllata idraulicamente può essere aggiunta al circuito dell'olio, e la tenuta della chiusura della valvola a cono può essere utilizzata per mantenere la pressione del circuito dell'olio per un lungo periodo.
2. "Supporto" del cilindro idraulico: In un cilindro idraulico verticale, a causa della perdita della valvola scorrevole e del tubo, il pistone e l'asta del pistone possono scivolare verso il basso sotto la gravità del pistone e dell'asta del pistone. Collegare la valvola unidirezionale controllata idraulicamente al circuito dell'olio della camera inferiore del cilindro idraulico può prevenire che le parti mobili come il pistone del cilindro idraulico e il cursore scivolino verso il basso.
3. Bloccaggio del cilindro idraulico: Quando la valvola di inversione è in posizione centrale, le due valvole unidirezionali controllate idraulicamente sono chiuse, il che può sigillare ermeticamente l'olio nelle due camere del cilindro idraulico. In questo momento, il pistone non può muoversi a causa di forze esterne.

alt. Blocco Valvola Cilindro Idraulico

Condizioni di Lavoro Specifiche Per La Selezione Delle Condizioni

(1) Mezzo di Lavoro

Il mezzo standard è l'olio minerale. Per altri mezzi, considerare il loro impatto sulle guarnizioni e sulla compatibilità dei materiali. Consigliato: olio idraulico antiusura ISO VG 32/46. Temperatura operativa ottimale: 20-55°C (operazione vietata sotto i 15°C o sopra i 70°C; utilizzare riscaldatori/raffreddatori secondo necessità). Sostituire l'olio ogni 1-6 mesi con pulizia del serbatoio. Mantenere la pulizia dell'olio per prevenire l'intasamento del filtro, il rumore e l'usura della pompa.

(2) Temperatura Ambiente O Del Mezzo

La temperatura normale del mezzo di lavoro è -20°C a +80°C. Se la temperatura di lavoro supera questo intervallo, è necessario prestare attenzione agli effetti sul sistema di tenuta, sulle proprietà dei materiali di vari componenti e sulle impostazioni del sistema di raffreddamento e altre condizioni.

(3) Alta Precisione Operativa

Per cilindri idraulici servo o altri con requisiti di bassa pressione di avviamento come media e alta pressione, è necessario prestare attenzione al suo impatto sul sistema di tenuta, sulle proprietà dei materiali di ciascun componente e sul design dettagliato.

(4) Zero Perdite

Per i cilindri idraulici con requisiti specifici di mantenimento della pressione, è necessario prestare attenzione al suo impatto sul sistema di tenuta, sulle proprietà dei materiali di ciascun componente e su altre condizioni.

(5) Pressione e Velocità di Lavoro, Condizioni di Lavoro come:

a) Sistema a media e bassa pressione, velocità di movimento del pistone ≥70-80mm/s

b) Sistema a media e alta pressione, velocità di movimento del pistone ≥100-120mm/s, è necessario prestare attenzione all'impatto sul sistema di tenuta, sulle proprietà dei materiali di ciascun componente, sulla struttura di connessione e sulla precisione di accoppiamento.

(6) Ambiente di lavoro a vibrazione ad alta frequenza: è necessario prestare attenzione al suo impatto su fattori come le proprietà dei materiali di ciascun componente, la struttura di connessione e il design dettagliato.

(7) Ambiente di lavoro a bassa temperatura o contaminato, condizioni di lavoro come:

a) Ambiente ad alta polvere;

b) Ambiente con spruzzi d'acqua, nebbia acida o nebbia salina.

È necessario prestare attenzione al suo impatto sul sistema di tenuta, sulle proprietà dei materiali di ciascun componente, sul trattamento superficiale dell'asta del pistone e sulla protezione del prodotto.

Selezione Della Qualità Della Guarnizione

Ci sono condizioni di lavoro specifiche e requisiti di qualità specificati come menzionato sopra. Le conseguenze del fallimento del sistema di tenuta del cilindro idraulico sono gravi (come influenzare la sicurezza, difficile da sostituire, grandi perdite economiche, ecc.). Per requisiti speciali come il sistema di tenuta del cilindro idraulico per l'esportazione, si raccomanda che gli ingegneri professionisti del produttore raccomandino l'uso di qualità di tenuta ben note con buona intercambiabilità e facile approvvigionamento basato sulle condizioni di lavoro.

alt. Guarnizione Cilindro Idraulico

Altre Opzioni di Caratteristiche

Valvola di Scarico

A seconda della posizione di lavoro del cilindro idraulico, è normalmente impostato nel punto più alto dove l'aria si accumula infine nelle due camere terminali. Dopo che l'aria è stata espulsa, può prevenire il movimento a scatti, proteggere la guarnizione e rallentare il deterioramento dell'olio.

 Porta di Perdita

In un ambiente di lavoro in cui la perdita di olio è strettamente proibita, a causa della lunga corsa del cilindro idraulico o di determinate condizioni di lavoro, l'olio si accumula dietro l'anello antipolvere durante il suo funzionamento alternato. Per prevenire perdite dopo un funzionamento a lungo termine, deve essere impostata una porta di perdita nel punto in cui l'olio si accumula.

Conclusione

La selezione del cilindro idraulico giusto richiede un bilanciamento tra carico, pressione, corsa e fattori ambientali. Seguendo queste linee guida—dalla dimensione dell'alesaggio alle configurazioni di montaggio—è possibile ottimizzare le prestazioni, ridurre i tempi di inattività e prolungare la durata del servizio.