كيفية تحديد طراز الأسطوانة الهيدروليكية؟

تحديد ضغط النظام

يعتمد اختيار الضغط على الحمل (F)، نوع المعدات، المساحة المتاحة، والتكلفة. يؤدي الضغط غير الكافي إلى زيادة حجم المشغل، مما يهدر المواد ويحد من مرونة التركيب، بينما يزيد الضغط الزائد من متطلبات المواد والختم والدقة، مما يزيد التكاليف.
تستخدم المعدات الثابتة (مثل أدوات الآلات) عادة ضغطًا أقل لتحقيق الكفاءة في التكلفة، بينما تختار الآلات المتنقلة (مثل الحفارات) ضغطًا أعلى لتوفير المساحة وزيادة كثافة الطاقة.

للاختيار المحدد، يرجى الرجوع إلى الجدول التالي:

اختر ضغط التصميم للأسطوانة الهيدروليكية وفقًا للحمل:

اختر ضغط التصميم للمشغل الهيدروليكي وفقًا لنوع المضيف:

الاختيار الأولي لقطر الأسطوانة D/قطر القضيب

بعد اختيار ضغط التصميم، أي أن P معروف، وحجم الحمل F معروف أيضًا، يتم استخدام الصيغة للحصول على S، مساحة القوة، ثم يتم حساب قطر الأسطوانة بناءً على مساحة القوة:
الدفع F1 = A1×P1×β السحب F2 = A2×P2×β
A1: مساحة ضغط المكبس على الجانب الدافع سم²، A1 = π/4D² = 0.785D²
A2: مساحة ضغط المكبس على الجانب الساحب سم²، A2 = π/4 (D² - d²) = 0.785 (D² - d²)
D: قطر الأسطوانة الهيدروليكية الداخلي، أي قطر المكبس سم
d: قطر قضيب المكبس سم
P1: ضغط عمل الجانب الدافع كجم/سم²
P2: ضغط عمل الجانب الساحب كجم/سم²
β: معدل الحمل

ملاحظة: 1. الناتج الفعلي للأسطوانة الهيدروليكية أقل من الناتج النظري. 2. قيمة معدل الحمل β هي 80% في حالة القوة القصورية الصغيرة و60% في حالة القوة القصورية الكبيرة.

مثال: إذا كان ناتج الأسطوانة الهيدروليكية 1000 كجم وكان ضغط التشغيل 70 كجم/سم²، فما هو القطر الداخلي للأسطوانة الهيدروليكية؟

الإجابة: القوة الناتجة F = 1000 كجم، ضغط التشغيل P = 70 كجم/سم²، معامل الحمل β = 0.8، F1 = A1×P1×β، A1 = F1/(P1×β) = 1000/ (70×0.8)= 17.86 سم²، A1 = π/4D² = 0.785D²، لذا D² = 17.86/0.785 = 22.75 سم²، D = √22.75 = 4.8 سم = 48 مم، لذا فإن القطر الداخلي للأسطوانة هو 50 مم.

يمكنك أيضًا الاختيار من الجدول التالي:

وفقًا لمبدأ الاختيار:

1. الرجوع إلى ضغط التصميم للمشغل الهيدروليكي وفقًا لنوع المضيف، عمومًا ≤21Mpa;
2. يجب أن يكون قطر الأسطوانة صغيرًا لتقليل التكاليف؛
3. اختر الحجم القياسي للأسطوانة، تذكر الصيغة: P = 4F/π D

ثم اختر قطر القضيب

P ≤10Mpa, d = 0.5D

P = 12.5 ~ 20Mpa, d = 0.56D

P > 20Mpa, d = 0.71D

بديل. مكبس الأسطوانة الهيدروليكية

اختر الشوط

وفقًا لمتطلبات التصميم العام للمعدات أو نظام الجهاز، حدد طريقة التركيب والشوط S. مبادئ التحديد المحددة هي كما يلي

1. الشوط S = الشوط الأقصى الفعلي Smax + هامش الشوط △S;

هامش الشوط △S = هامش الشوط △S1 + هامش الشوط △S2 + هامش الشوط △S3.

2. مبادئ تحديد هامش الشوط △S

حدد نمط التركيب والشوط S وفقًا لتصميم النظام:

S = Smax + △S (△S=△S1+△S2+△S3)

△S المكونات:

△S1: تحمل التصنيع

△S2: سماحية الموضع الابتدائي

△S3: سماحية الموضع النهائي

(تقليل △S للأسطوانات المخمدة)

3. التحقق من الاستقرار لضربات الطول الزائد

4. تلبية متطلبات السكتة الدنيا

اختيار طريقة التركيب

تشير طريقة تركيب الأسطوانة إلى الشكل الذي يتم به توصيل الأسطوانة بالمعدات. بعد تحديد طريقة التركيب، يتم تحديد حجم التركيب.

المبادئ لتحديد طريقة التركيب:

(1) تركيب الحافة (حافة النهاية، حافة الوسط، حافة الذيل)

تركيب الأسطوانة الهيدروليكية الثابتة يناسب التطبيقات حيث تتماشى القوة مع مركز الدعم. يعتمد موضع التركيب (الرأس/الوسط/الذيل) على الإجهاد الضاغط (الدفع) أو الشد (السحب): يفضل الضاغط حافة الذيل/الوسط، ويوصى بالشد حافة الرأس/الوسط. يجب أن تأخذ الاختيار النهائي في الاعتبار كل من التصميم الهيكلي واستقرار الانحناء في حالات الضغط ذات السكتة الطويلة.

بديل. حافة الأسطوانة الهيدروليكية

(2) تركيب المفصلة

يشمل تركيب الأسطوانة الهيدروليكية مشبك الذيل (مفرد/مزدوج) وأنواع محور النهاية/الوسط/الذيل، المناسبة للحركة على مسار منحني في مستوى ثابت. بالنسبة للعمليات الزاوية، يكون العزم متناسبًا مع ذراع الرافعة وزاوية المحور.

أ) تركيب المشبك (مشبك مفرد/مزدوج، مشبك مفرد/مزدوج ملحوم)

تركيب المشبك المفرد هو التكوين المحوري الأكثر شيوعًا، مناسب لحركة قوسية ±3°. يمكن استخدام محامل كروية في أي من الطرفين (لاحظ حدود الحمل). يسمح المشبك المزدوج بالحركة الزاوية الكاملة ولكنه يتطلب تدابير مضادة للانحناء لتطبيقات الدفع ذات السكتة الطويلة.

ب) تركيب المحور (الرأس/الوسط/الذيل)

يعتبر محور الوسط قياسيًا، مما يتيح وضعًا متوازنًا للوزن. تتحمل دبابيس المحور الأحمال القصية فقط - استخدم كتل تحمل بطول كامل بالقرب من وجوه الكتف لتقليل إجهاد الانحناء. تعكس تطبيقات محور الذيل مشبك مزدوج. يناسب محور الرأس القضبان الأصغر؛ حدد السكتة إلى ≤5×قطر التجويف لإدارة الأحمال المعلقة.

بديل. قاعدة الأسطوانة الهيدروليكية

(3) تركيب الحامل الثلاثي (الحوامل الأمامية والخلفية، الحوامل اليسرى واليمنى، الحوامل الملحومة)
تعتبر الأسطوانات المثبتة على القدم مناسبة للتركيبات الثابتة حيث يكون مستوى التركيب متحيزًا عن خط مركز الأسطوانة. يولد هذا التكوين لحظة انقلاب أثناء التشغيل. التثبيت الهيكلي المناسب وتوجيه الحمل أمران حاسمان لمنع الأحمال الجانبية المفرطة على قضيب المكبس. متوفرة في أنواع تركيب نهاية القدم وجانب القدم.

اختيار المخمد النهائي

يجب أن تأخذ ظروف العمل التالية في الاعتبار اختيار مخمد ذو نهايتين أو مخمد ذو نهاية واحدة:

1. عندما يعمل مكبس الأسطوانة الهيدروليكية طوال السكتة الكاملة وتكون سرعته الترددية أكبر من 100 مم/ث، يجب اختيار مخمد ذو نهايتين.
2. عندما يكون للمكبس الأسطوانة الهيدروليكية سرعة ترددية أحادية الاتجاه أكبر من 100 مم/ث ويعمل حتى نهاية السكتة، يجب اختيار مخمد ذو نهاية واحدة أو مخمد ذو نهايتين.
3. ظروف العمل المحددة الأخرى.

اختيار نوع المنفذ والقطر

1. نوع منفذ الزيت: نوع الخيط الداخلي، نوع الحافة وأنواع خاصة أخرى. يتم تحديد الاختيار بواسطة طريقة توصيل خط الأنابيب في النظام.
2. مبدأ اختيار قطر منفذ الزيت: تحت شرط أن يكون معدل تدفق الوسط في خط الأنابيب الموصل بين النظام والأسطوانة الهيدروليكية معروفًا، فإن معدل تدفق الوسط عبر منفذ الزيت لا يزيد عادة عن 5 م/ث. في نفس الوقت، انتبه إلى عامل نسبة معدل التدفق لتحديد قطر منفذ الزيت.

أسطوانة هيدروليكية مع صمام

1. الحفاظ على الضغط: تحتوي صمامات التحويل من نوع صمام الانزلاق على تسرب فجوة ولا يمكنها الحفاظ على الضغط إلا لفترة قصيرة. عندما يكون هناك متطلب للحفاظ على الضغط، يمكن إضافة صمام أحادي الاتجاه يتم التحكم فيه هيدروليكيًا إلى دائرة الزيت، ويمكن استخدام ضيق إغلاق صمام المخروط للحفاظ على ضغط دائرة الزيت لفترة طويلة.
2. "دعم" الأسطوانة الهيدروليكية: في الأسطوانة الهيدروليكية العمودية، بسبب تسرب صمام الانزلاق والأنبوب، قد ينزلق المكبس وقضيب المكبس تحت تأثير الجاذبية. يمكن توصيل صمام أحادي الاتجاه يتم التحكم فيه هيدروليكيًا بدائرة الزيت في الغرفة السفلية للأسطوانة الهيدروليكية لمنع الأجزاء المتحركة مثل مكبس الأسطوانة الهيدروليكية والمنزلق من الانزلاق لأسفل.
3. قفل الأسطوانة الهيدروليكية: عندما يكون صمام التحويل في الوضع الأوسط، يتم إغلاق الصمامين الأحاديين الاتجاه اللذين يتم التحكم فيهما هيدروليكيًا، مما يمكن من إحكام إغلاق الزيت في غرفتي الأسطوانة الهيدروليكية. في هذا الوقت، لا يمكن للمكبس التحرك بسبب القوة الخارجية.

بديل. كتلة صمام الأسطوانة الهيدروليكية

ظروف العمل المحددة لاختيار الحالة

(1) وسط العمل

الوسط القياسي هو زيت معدني. بالنسبة للوسائط الأخرى، يجب مراعاة تأثيرها على الأختام وتوافق المواد. يُوصى باستخدام زيت هيدروليكي مضاد للتآكل ISO VG 32/46. درجة الحرارة المثلى للتشغيل: 20-55 درجة مئوية (يُحظر التشغيل تحت 15 درجة مئوية أو فوق 70 درجة مئوية؛ استخدم السخانات/المبردات حسب الحاجة). استبدل الزيت كل 1-6 أشهر مع تنظيف الخزان. حافظ على نظافة الزيت لمنع انسداد الفلتر والضوضاء وتآكل المضخة.

(2) درجة حرارة الوسط أو البيئة

درجة حرارة وسط العمل العادية هي -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية. إذا تجاوزت درجة حرارة العمل هذا النطاق، يجب الانتباه إلى التأثيرات على نظام الختم وخصائص المواد للمكونات المختلفة وإعدادات نظام التبريد والظروف الأخرى.

(3) دقة تشغيل عالية

بالنسبة للأسطوانات الهيدروليكية ذات متطلبات ضغط بدء منخفضة مثل الضغط المتوسط والعالي، يجب الانتباه إلى تأثيرها على نظام الختم وخصائص المواد لكل مكون والتصميم التفصيلي.

(4) عدم وجود تسرب

بالنسبة للأسطوانات الهيدروليكية ذات متطلبات الحفاظ على الضغط المحددة، يجب الانتباه إلى تأثيرها على نظام الختم وخصائص المواد لكل مكون والظروف الأخرى.

(5) ضغط العمل والسرعة، ظروف العمل مثل:

أ) نظام ضغط متوسط ومنخفض، سرعة ترددية للمكبس ≥70-80 مم/ث

ب) نظام ضغط متوسط وعالي، سرعة ترددية للمكبس ≥100-120 مم/ث، يجب الانتباه إلى التأثير على نظام الختم وخصائص المواد لكل مكون وهيكل الاتصال ودقة المطابقة.

(6) بيئة عمل ذات اهتزاز عالي التردد: يجب الانتباه إلى تأثيرها على عوامل مثل خصائص المواد لكل مكون وهيكل الاتصال والتصميم التفصيلي.

(7) بيئة عمل ذات تجمد منخفض الحرارة أو ملوثة، ظروف العمل مثل:

أ) بيئة غبار عالية؛

ب) بيئة رش الماء أو الضباب الحمضي أو الضباب الملحي.

يجب الانتباه إلى تأثيره على نظام الختم، وخصائص المواد لكل مكون، ومعالجة سطح قضيب المكبس وحماية المنتج.

اختيار جودة الختم

هناك ظروف عمل محددة ومتطلبات جودة محددة كما ذكر أعلاه. عواقب فشل نظام الختم للأسطوانة الهيدروليكية خطيرة (مثل التأثير على السلامة، صعوبة الاستبدال، خسائر اقتصادية كبيرة، إلخ). بالنسبة للمتطلبات الخاصة مثل نظام الختم للأسطوانة الهيدروليكية للتصدير، يُوصى بأن يوصي المهندسون المحترفون للشركة المصنعة باستخدام أنواع ختم معروفة بجودة جيدة وقابلية التبادل وسهولة الشراء بناءً على ظروف العمل.

بديل. ختم الأسطوانة الهيدروليكية

خيارات ميزات أخرى

صمام العادم

اعتمادًا على موضع عمل الأسطوانة الهيدروليكية، يتم تعيينه عادةً في أعلى نقطة حيث يتجمع الهواء أخيرًا في غرفتي النهاية. بعد تفريغ الهواء، يمكن أن يمنع الزحف، ويحمي الختم، ويبطئ تدهور الزيت.

منفذ التسرب

في بيئة عمل حيث يُحظر تسرب الزيت بشكل صارم، بسبب طول شوط الأسطوانة الهيدروليكية أو ظروف العمل المعينة، يتراكم الزيت خلف حلقة الغبار أثناء تشغيله الترددي. لمنع التسرب بعد التشغيل طويل الأمد، يجب تعيين منفذ تسرب في الموقع الذي يتراكم فيه الزيت.

الخاتمة

يتطلب اختيار الأسطوانة الهيدروليكية الصحيحة موازنة الحمل والضغط والشوط والعوامل البيئية. باتباع هذه الإرشادات - من تحديد حجم التجويف إلى تكوينات التركيب - يمكنك تحسين الأداء وتقليل وقت التوقف عن العمل وإطالة عمر الخدمة.