Как определить модель гидравлического цилиндра?

Определите давление системы

Выбор давления зависит от нагрузки (F), типа оборудования, доступного пространства и стоимости. Недостаточное давление увеличивает размер привода, тратя материалы и ограничивая гибкость установки, в то время как чрезмерное давление увеличивает требования к материалам, уплотнению и точности, увеличивая затраты.
Фиксированное оборудование (например, станки) обычно использует более низкое давление для экономии затрат, тогда как мобильная техника (например, экскаваторы) выбирает более высокое давление для экономии пространства и повышения плотности мощности.

Для конкретного выбора, пожалуйста, обратитесь к следующей таблице:

Выберите проектное давление гидроцилиндра в зависимости от нагрузки:

Выберите проектное давление гидравлического привода в зависимости от типа хоста:

Первоначальный выбор диаметра цилиндра D/диаметра штока

После выбора проектного давления, то есть P известно, и размер нагрузки F также известен, используется формула для получения S, площади силы, а затем диаметр цилиндра рассчитывается на основе площади силы:
Толчок F1 = A1×P1×β Вытягивание F2 = A2×P2×β
A1: Площадь давления поршня со стороны толкания см², A1 = π/4D² = 0.785D²
A2: Площадь давления поршня со стороны вытягивания см², A2 = π/4 (D² - d²) = 0.785 (D² - d²)
D: Внутренний диаметр гидроцилиндра, то есть диаметр поршня см
d: Диаметр штока поршня см
P1: Давление действия со стороны толкания кгс/см²
P2: Давление действия со стороны вытягивания кгс/см²
β: Коэффициент нагрузки

Примечание: 1. Фактический выход гидроцилиндра ниже теоретического выхода. 2. Значение коэффициента нагрузки β составляет 80% в случае малой инерционной силы и 60% в случае большой инерционной силы.

Пример: Если выход гидроцилиндра составляет 1000 кг, а давление действия 70 кгс/см², каков внутренний диаметр гидроцилиндра?

Ответ: Выход F = 1000 кг, давление действия P = 70 кгс/см², коэффициент нагрузки β = 0.8, F1 = A1×P1×β, A1 = F1/(P1×β) = 1000/ (70×0.8)= 17.86 см², A1 = π/4D² = 0.785D², поэтому D² = 17.86/0.785 = 22.75 см², D = √22.75 = 4.8 см = 48 мм, поэтому внутренний диаметр цилиндра составляет 50 мм.

Вы также можете выбрать из следующей таблицы:

Согласно принципу выбора:

1. Ссылайтесь на проектное давление гидравлического привода в зависимости от типа хоста, обычно ≤21Mpa;
2. Диаметр цилиндра должен быть небольшим для снижения затрат;
3. Выберите стандартный размер цилиндра, помните формулу: P = 4F/π D

Затем выберите диаметр штока 

P ≤10Mpa, d = 0.5D

P = 12.5 ~ 20Mpa, d = 0.56D

P > 20Mpa, d = 0.71D

альт. Поршень гидроцилиндра

Выберите ход 

Согласно требованиям общего проектирования оборудования или системы устройства, определите метод установки и ход S. Конкретные принципы определения следующие

1. Ход S = фактический максимальный рабочий ход Smax + запас хода △S;

Запас хода △S = запас хода △S1 + запас хода △S2 + запас хода △S3.

2. Принципы определения запаса хода △S

Определите стиль монтажа и ход S в соответствии с проектированием системы:

S = Smax + △S (△S=△S1+△S2+△S3)

Компоненты △S:

△S1: Допуск на изготовление

△S2: Допуск начальной позиции

△S3: Допуск конечной позиции

(Минимизировать △S для буферных цилиндров)

3.Проверить стабильность для сверхдлинных ходов

4.Соответствовать минимальным требованиям к ходу

Выбор метода установки

Метод установки цилиндра относится к форме, в которой цилиндр соединен с оборудованием. После определения метода установки определяется размер установки.

Принципы определения метода установки:

(1) Установка фланца (концевой фланец, средний фланец, хвостовой фланец)

Фиксированное крепление гидравлического цилиндра подходит для приложений, где сила выравнивается с центром поддержки. Положение крепления (головка/центр/хвост) зависит от сжимающего (толкающего) или растягивающего (тянущего) напряжения: сжимающее предпочитает хвост/центр фланца, растягивающее рекомендует головку/центр фланца. Окончательный выбор должен учитывать как конструктивный дизайн, так и устойчивость к изгибу в случаях с длинным ходом сжатия.

альт. Гидравлический цилиндр с фланцем

(2) Установка на шарнирах

Крепление гидравлического цилиндра включает хвостовую вилку (одинарную/двойную) и типы с концом/центром/хвостом на цапфах, подходящие для движения по криволинейной траектории в фиксированной плоскости. Для угловых операций крутящий момент пропорционален длине рычага соединения и углу поворота.

a) Крепление на вилке (одинарная/двойная вилка, сварная одинарная/двойная вилка)

Крепление на одинарной вилке является наиболее распространенной конфигурацией поворота, подходящей для дугового движения ±3°. Сферические подшипники могут использоваться на любом конце (обратите внимание на ограничения нагрузки). Двойная вилка позволяет полное угловое движение, но требует мер против изгиба для приложений с длинным ходом.

b) Крепление на цапфах (головка/центр/хвост)

Центральная цапфа является стандартной, обеспечивая сбалансированное по весу позиционирование. Штифты цапфы выдерживают только сдвиговые нагрузки – используйте подшипниковые блоки полной длины возле плечевых поверхностей для минимизации изгибающих напряжений. Применения хвостовой цапфы аналогичны двойной вилке. Головная цапфа подходит для меньших стержней; ограничьте ход до ≤5×диаметра отверстия для управления нависающими нагрузками.

альт. Основание гидравлического цилиндра

(3) Установка на треноге (передняя и задняя треноги, левая и правая треноги, сварные треноги)
Цилиндры с креплением на лапах подходят для фиксированных установок, где монтажная плоскость смещена от осевой линии цилиндра. Эта конфигурация создает момент опрокидывания во время работы. Правильное структурное закрепление и направляющие нагрузки критически важны для предотвращения чрезмерных боковых нагрузок на шток поршня. Доступны в вариантах с креплением на концах и боках.

Выбор конечного буфера

Следующие рабочие условия следует учитывать при выборе буфера на двух концах или на одном конце:

1. Когда поршень гидравлического цилиндра проходит весь ход и его скорость возвратно-поступательного движения превышает 100 мм/с, следует выбирать буфер на двух концах.
2. Когда поршень гидравлического цилиндра имеет одностороннюю скорость возвратно-поступательного движения более 100 мм/с и доходит до конца хода, следует выбирать буфер на одном или двух концах.
3. Другие специфические рабочие условия.

Выбор типа и диаметра порта

1. Тип масляного порта: внутренний резьбовой тип, фланцевый тип и другие специальные типы. Выбор определяется методом соединения соединительного трубопровода в системе.
2. Принцип выбора диаметра масляного порта: При условии, что скорость потока среды в соединительном трубопроводе между системой и гидравлическим цилиндром известна, скорость потока среды через масляный порт обычно не превышает 5 м/с. В то же время обратите внимание на коэффициент соотношения скорости потока для определения диаметра масляного порта.

Гидравлический цилиндр с клапаном

1. Поддержание давления: Переключающие клапаны скользящего типа имеют утечку через зазоры и могут поддерживать давление только в течение короткого времени. Когда требуется поддержание давления, в масляную цепь можно добавить гидравлически управляемый обратный клапан, и герметичность закрытия конического клапана может использоваться для поддержания давления в масляной цепи в течение длительного времени.
2. "Поддержка" гидравлического цилиндра: В вертикальном гидравлическом цилиндре из-за утечки скользящего клапана и трубы поршень и шток поршня могут соскользнуть вниз под действием силы тяжести поршня и штока поршня. Подключение гидравлически управляемого обратного клапана к масляной цепи нижней камеры гидравлического цилиндра может предотвратить соскальзывание подвижных частей, таких как поршень гидравлического цилиндра и ползун.
3. Блокировка гидравлического цилиндра: Когда обратный клапан находится в среднем положении, два гидравлически управляемых обратных клапана закрыты, что позволяет плотно запечатать масло в двух камерах гидравлического цилиндра. В это время поршень не может двигаться из-за внешней силы.

альт. Блок клапанов гидроцилиндра

Конкретные рабочие условия для выбора условий

(1) Рабочая среда

Стандартная среда — минеральное масло. Для других сред учитывайте их влияние на уплотнения и совместимость материалов. Рекомендуется: противоизносное гидравлическое масло ISO VG 32/46. Оптимальная рабочая температура: 20-55°C (эксплуатация запрещена при температуре ниже 15°C или выше 70°C; используйте нагреватели/охладители по мере необходимости). Заменяйте масло каждые 1-6 месяцев с очисткой бака. Поддерживайте чистоту масла, чтобы предотвратить засорение фильтра, шум и износ насоса.

(2) Температура окружающей среды или среды

Нормальная рабочая температура среды составляет от -20°C до +80°C. Если рабочая температура превышает этот диапазон, необходимо обратить внимание на влияние на систему уплотнения, свойства материалов различных компонентов и настройки системы охлаждения и другие условия.

(3) Высокая точность работы

Для сервоприводов или других гидроцилиндров с низкими требованиями к начальному давлению, таких как среднее и высокое давление, необходимо обратить внимание на ее влияние на систему уплотнения, свойства материалов каждого компонента и детальный дизайн.

(4) Нулевая утечка

Для гидроцилиндров с конкретными требованиями к поддержанию давления необходимо обратить внимание на ее влияние на систему уплотнения, свойства материалов каждого компонента и другие условия.

(5) Рабочее давление и скорость, рабочие условия, такие как:

a) Система среднего и низкого давления, скорость возвратно-поступательного движения поршня ≥70-80 мм/с

b) Среднее и высокое давление, система высокого давления, скорость возвратно-поступательного движения поршня ≥100-120 мм/с, необходимо обратить внимание на влияние на систему уплотнения, свойства материалов каждого компонента, конструкцию соединений и точность подгонки.

(6) Рабочая среда с высокочастотной вибрацией: необходимо обратить внимание на ее влияние на такие факторы, как свойства материалов каждого компонента, конструкция соединений и детальный дизайн.

(7) Низкотемпературная обледенелая или загрязненная рабочая среда, рабочие условия, такие как:

a) Среда с высоким содержанием пыли;

b) Среда с водяным распылением, кислотным или соляным туманом.

Необходимо обратить внимание на ее влияние на систему уплотнения, свойства материалов каждого компонента, обработку поверхности поршневого штока и защиту изделия.

Выбор качества уплотнения

Существуют конкретные рабочие условия и указанные требования к качеству, как упомянуто выше. Последствия отказа системы уплотнения гидроцилиндра серьезны (например, влияние на безопасность, трудности с заменой, большие экономические потери и т. д.). Для специальных требований, таких как система уплотнения гидроцилиндра для экспорта, рекомендуется, чтобы профессиональные инженеры производителя рекомендовали использование известных качеств уплотнений с хорошей взаимозаменяемостью и легкой закупкой на основе рабочих условий.

альт. Уплотнение гидроцилиндра

Другие варианты функций

Выпускной клапан

В зависимости от рабочего положения гидроцилиндра, он обычно устанавливается в самой высокой точке, где воздух в конечном итоге накапливается в двух конечных камерах. После выпуска воздуха это может предотвратить ползучесть, защитить уплотнение и замедлить ухудшение масла.

 Сливное отверстие

В рабочей среде, где утечка масла строго запрещена, из-за длинного хода гидроцилиндра или определенных условий работы, масло накапливается за пылезащитным кольцом во время его возвратно-поступательной работы. Чтобы предотвратить утечку после длительной эксплуатации, необходимо установить сливное отверстие в месте накопления масла.

Заключение

Выбор правильного гидроцилиндра требует балансировки нагрузки, давления, хода и факторов окружающей среды. Следуя этим рекомендациям — от выбора диаметра до конфигураций крепления — вы можете оптимизировать производительность, сократить время простоя и продлить срок службы.