Làm thế nào để xác định mẫu của xi lanh thủy lực?

Xác định áp suất hệ thống

Lựa chọn áp suất phụ thuộc vào tải trọng (F), loại thiết bị, không gian có sẵn và chi phí. Áp suất không đủ làm tăng kích thước bộ truyền động, lãng phí vật liệu và hạn chế tính linh hoạt trong lắp đặt, trong khi áp suất quá cao làm tăng yêu cầu về vật liệu, niêm phong và độ chính xác, tăng chi phí.
Thiết bị cố định (ví dụ: máy công cụ) thường sử dụng áp suất thấp hơn để tiết kiệm chi phí, trong khi máy móc di động (ví dụ: máy xúc) chọn áp suất cao hơn để tiết kiệm không gian và tăng cường mật độ công suất.

Để lựa chọn cụ thể, vui lòng tham khảo bảng sau:

Chọn áp suất thiết kế của xi lanh thủy lực theo tải trọng:

Chọn áp suất thiết kế của bộ truyền động thủy lực theo loại máy chủ:

Lựa chọn ban đầu của Đường kính Xi lanh D/Đường kính Thanh

Sau khi áp suất thiết kế được chọn, tức là P đã biết, và kích thước tải F cũng đã biết, công thức được sử dụng để thu được S, diện tích lực, và sau đó đường kính xi lanh được tính toán dựa trên diện tích lực:
Lực đẩy F1 = A1×P1×β Lực kéo F2 = A2×P2×β
A1: Diện tích áp suất piston bên đẩy cm², A1 = π/4D² = 0.785D²
A2: Diện tích áp suất piston bên kéo cm², A2 = π/4 (D² - d²) = 0.785 (D² - d²)
D: Đường kính trong của xi lanh thủy lực, tức là đường kính piston cm
d: Đường kính thanh piston cm
P1: Áp suất tác động bên đẩy kgf/cm²
P2: Áp suất tác động bên kéo kgf/cm²
β: Hệ số tải

Lưu ý: 1. Đầu ra thực tế của xi lanh thủy lực thấp hơn đầu ra lý thuyết. 2. Giá trị hệ số tải β là 80% trong trường hợp lực quán tính nhỏ và 60% trong trường hợp lực quán tính lớn.

Ví dụ: Nếu đầu ra của xi lanh thủy lực là 1000 kg và áp suất tác động là 70kgf/cm², đường kính trong của xi lanh thủy lực là bao nhiêu?

Trả lời: Đầu ra F = 1000kg, áp suất tác động P = 70kgf/cm², hệ số tải β = 0.8, F1 = A1×P1×β, A1 = F1/(P1×β) = 1000/ (70×0.8)= 17.86cm², A1 = π/4D² = 0.785D², do đó D² = 17.86/0.785 = 22.75cm², D = √22.75 = 4.8cm = 48mm, do đó đường kính trong của xi lanh là 50mm.

Bạn cũng có thể chọn từ bảng sau:

Theo nguyên tắc lựa chọn:

1. Tham khảo áp suất thiết kế của bộ truyền động thủy lực theo loại máy chủ, thường ≤21Mpa;
2. Đường kính xi lanh nên nhỏ để giảm chi phí;
3. Chọn kích thước tiêu chuẩn của xi lanh, nhớ công thức: P = 4F/π D

Sau đó chọn đường kính thanh

P ≤10Mpa, d = 0.5D

P = 12.5 ~ 20Mpa, d = 0.56D

P > 20Mpa, d = 0.71D

alt. Piston xi lanh thủy lực

Chọn Hành trình

Theo yêu cầu của thiết kế tổng thể của hệ thống thiết bị hoặc thiết bị, xác định phương pháp lắp đặt và hành trình S. Các nguyên tắc xác định cụ thể như sau

1. Hành trình S = hành trình làm việc tối đa thực tế Smax + biên độ hành trình △S;

Biên độ hành trình △S = biên độ hành trình △S1 + biên độ hành trình △S2 + biên độ hành trình △S3.

2. Nguyên tắc xác định biên độ hành trình △S

Xác định kiểu lắp đặt và hành trình S theo thiết kế hệ thống:

S = Smax + △S (△S=△S1+△S2+△S3)

Các thành phần của △S:

△S1: Dung sai sản xuất

△S2: Dự phòng vị trí bắt đầu

△S3: Dự phòng vị trí kết thúc

(Giảm thiểu △S cho các xi lanh có đệm)

3.Xác minh độ ổn định cho các hành trình quá dài

4.Đáp ứng yêu cầu hành trình tối thiểu

Chọn phương pháp lắp đặt

Phương pháp lắp đặt xi lanh đề cập đến hình thức mà xi lanh được kết nối với thiết bị. Sau khi phương pháp lắp đặt được xác định, kích thước lắp đặt được xác định.

Các nguyên tắc để xác định phương pháp lắp đặt:

(1) Lắp đặt mặt bích (mặt bích đầu, mặt bích giữa, mặt bích đuôi)

Lắp đặt xi lanh thủy lực cố định phù hợp với các ứng dụng mà lực thẳng hàng với tâm hỗ trợ. Vị trí lắp đặt (đầu/trung tâm/đuôi) phụ thuộc vào ứng suất nén (đẩy) hoặc kéo (kéo): nén thích hợp với mặt bích đuôi/trung tâm, kéo khuyến nghị mặt bích đầu/trung tâm. Lựa chọn cuối cùng nên xem xét cả thiết kế cấu trúc và độ ổn định uốn trong các trường hợp nén hành trình dài.

alt. Mặt bích xi lanh thủy lực

(2) Lắp đặt bản lề

Lắp đặt xi lanh thủy lực bao gồm chốt đuôi (đơn/đôi) và các loại trunnion đầu/trung tâm/đuôi, phù hợp cho chuyển động theo đường cong trong một mặt phẳng cố định. Đối với các hoạt động góc, mômen tỷ lệ thuận với cánh tay đòn liên kết và góc xoay.

a) Lắp đặt chốt (Chốt đơn/Chốt đôi, Chốt đơn/Chốt đôi hàn)

Lắp đặt chốt đơn là cấu hình xoay phổ biến nhất, phù hợp cho chuyển động cung ±3°. Vòng bi cầu có thể được sử dụng ở cả hai đầu (lưu ý giới hạn tải). Chốt đôi cho phép chuyển động góc toàn dải nhưng yêu cầu các biện pháp chống cong cho các ứng dụng đẩy hành trình dài.

b) Lắp đặt trunnion (Đầu/Trung tâm/Đuôi)

Trunnion trung tâm là tiêu chuẩn, cho phép định vị cân bằng trọng lượng. Chốt trunnion chỉ chịu tải cắt – sử dụng khối vòng bi toàn chiều dài gần mặt vai để giảm thiểu ứng suất uốn. Ứng dụng trunnion đuôi tương tự như chốt đôi. Trunnion đầu phù hợp với thanh nhỏ hơn; giới hạn hành trình đến ≤5×đường kính lỗ để quản lý tải trọng treo.

alt. Đế xi lanh thủy lực

(3) Lắp đặt chân đế (chân đế trước và sau, chân đế trái và phải, chân đế hàn)
Các xi lanh gắn chân đế phù hợp cho các lắp đặt cố định nơi mặt phẳng lắp đặt lệch khỏi đường tâm xi lanh. Cấu hình này tạo ra một mômen lật trong quá trình hoạt động. Cố định cấu trúc và hướng dẫn tải đúng cách là rất quan trọng để ngăn chặn tải trọng bên quá mức trên thanh piston. Có sẵn trong các biến thể gắn chân đế cuối và chân đế bên.

Lựa chọn bộ đệm cuối

Các điều kiện làm việc sau đây nên xem xét chọn bộ đệm hai đầu hoặc một đầu:

1. Khi piston xi lanh thủy lực chạy hết hành trình và tốc độ tịnh tiến của nó lớn hơn 100mm/s, nên chọn bộ đệm hai đầu.
2. Khi piston xi lanh thủy lực có tốc độ tịnh tiến một chiều lớn hơn 100mm/s và chạy đến cuối hành trình, nên chọn bộ đệm một đầu hoặc hai đầu.
3. Các điều kiện làm việc cụ thể khác.

Lựa chọn loại và đường kính cổng

1. Loại cổng dầu: loại ren trong, loại mặt bích và các loại đặc biệt khác. Việc lựa chọn được xác định bởi phương pháp kết nối của đường ống kết nối trong hệ thống.
2. Nguyên tắc lựa chọn đường kính cổng dầu: Trong điều kiện tốc độ dòng chảy trung bình trong đường ống kết nối giữa hệ thống và xi lanh thủy lực đã biết, tốc độ dòng chảy trung bình qua cổng dầu thường không quá 5m/s. Đồng thời, chú ý đến hệ số tỷ lệ tốc độ dòng chảy để xác định đường kính cổng dầu.

Xi lanh thủy lực có van

1. Duy trì áp suất: Các van đảo chiều loại van trượt có rò rỉ khe hở và chỉ có thể duy trì áp suất trong thời gian ngắn. Khi có yêu cầu duy trì áp suất, có thể thêm van một chiều điều khiển thủy lực vào mạch dầu, và độ kín của việc đóng van nón có thể được sử dụng để duy trì áp suất của mạch dầu trong thời gian dài.
2. "Hỗ trợ" của xi lanh thủy lực: Trong xi lanh thủy lực thẳng đứng, do rò rỉ van trượt và ống, piston và thanh piston có thể trượt xuống dưới trọng lực của piston và thanh piston. Kết nối van một chiều điều khiển thủy lực với mạch dầu của buồng dưới của xi lanh thủy lực có thể ngăn các bộ phận di động như piston xi lanh thủy lực và thanh trượt trượt xuống.
3. Khóa xi lanh thủy lực: Khi van đảo chiều ở vị trí giữa, hai van một chiều điều khiển thủy lực được đóng lại, có thể niêm phong chặt chẽ dầu trong hai buồng của xi lanh thủy lực. Lúc này, piston không thể di chuyển do lực bên ngoài.

alt. Khối van xi lanh thủy lực

Điều kiện làm việc cụ thể cho lựa chọn điều kiện

(1) Môi trường làm việc

Môi trường tiêu chuẩn là dầu khoáng. Đối với các môi trường khác, hãy xem xét tác động của chúng lên làm kín và khả năng tương thích vật liệu. Khuyến nghị: Dầu thủy lực chống mài mòn ISO VG 32/46. Nhiệt độ hoạt động tối ưu: 20-55°C (cấm hoạt động dưới 15°C hoặc trên 70°C; sử dụng máy sưởi/làm mát khi cần thiết). Thay dầu mỗi 1-6 tháng với việc làm sạch bể chứa. Duy trì độ sạch của dầu để ngăn ngừa tắc nghẽn bộ lọc, tiếng ồn và mài mòn bơm.

(2) Nhiệt độ môi trường hoặc môi trường

Nhiệt độ môi trường làm việc bình thường là -20°C đến +80°C. Nếu nhiệt độ làm việc vượt quá mức này, cần chú ý đến tác động lên hệ thống làm kín, tính chất vật liệu của các thành phần khác nhau và cài đặt hệ thống làm mát và các điều kiện khác.

(3) Độ chính xác hoạt động cao

Đối với các xi lanh thủy lực servo hoặc các xi lanh thủy lực khác có yêu cầu áp suất khởi động thấp như áp suất trung bình và cao, cần chú ý đến tác động của nó lên hệ thống làm kín, tính chất vật liệu của từng thành phần và thiết kế chi tiết.

(4) Không rò rỉ

Đối với các xi lanh thủy lực có yêu cầu duy trì áp suất cụ thể, cần chú ý đến tác động của nó lên hệ thống làm kín, tính chất vật liệu của từng thành phần và các điều kiện khác.

(5) Áp suất và tốc độ làm việc, điều kiện làm việc như:

a) Hệ thống áp suất trung bình và thấp, tốc độ tịnh tiến của piston ≥70-80mm/s

b) Áp suất trung bình và cao, hệ thống áp suất cao, tốc độ tịnh tiến của piston ≥100-120mm/s, cần chú ý đến tác động lên hệ thống làm kín, tính chất vật liệu của từng thành phần, cấu trúc kết nối và độ chính xác khớp nối.

(6) Môi trường làm việc rung động tần số cao: cần chú ý đến tác động của nó lên các yếu tố như tính chất vật liệu của từng thành phần, cấu trúc kết nối và thiết kế chi tiết.

(7) Môi trường làm việc đóng băng nhiệt độ thấp hoặc bị ô nhiễm, điều kiện làm việc như:

a) Môi trường bụi cao;

b) Môi trường phun nước, sương axit hoặc sương muối.

Cần chú ý đến tác động của nó lên hệ thống làm kín, tính chất vật liệu của từng thành phần, xử lý bề mặt của thanh piston và bảo vệ sản phẩm.

Lựa chọn chất lượng làm kín

Có các điều kiện làm việc cụ thể và yêu cầu chất lượng được chỉ định như đã đề cập ở trên. Hậu quả của việc hỏng hệ thống làm kín của xi lanh thủy lực là nghiêm trọng (chẳng hạn như ảnh hưởng đến an toàn, khó thay thế, tổn thất kinh tế lớn, v.v.). Đối với các yêu cầu đặc biệt như hệ thống làm kín của xi lanh thủy lực để xuất khẩu, khuyến nghị các kỹ sư chuyên nghiệp của nhà sản xuất đề xuất sử dụng các chất lượng làm kín nổi tiếng với khả năng thay thế tốt và dễ dàng mua sắm dựa trên điều kiện làm việc.

alt. Làm kín xi lanh thủy lực

Các tùy chọn tính năng khác

Van xả

Tùy thuộc vào vị trí làm việc của xi lanh thủy lực, nó thường được đặt tại điểm cao nhất nơi không khí cuối cùng tích tụ trong hai buồng cuối. Sau khi không khí được xả ra, nó có thể ngăn ngừa hiện tượng trượt, bảo vệ làm kín và làm chậm sự suy thoái của dầu.

Cổng rò rỉ

Trong môi trường làm việc nơi rò rỉ dầu bị nghiêm cấm, do hành trình dài của xi lanh thủy lực hoặc một số điều kiện làm việc nhất định, dầu tích tụ phía sau vòng bụi trong quá trình hoạt động tịnh tiến của nó. Để ngăn ngừa rò rỉ sau khi hoạt động lâu dài, cần phải thiết lập một cổng rò rỉ tại vị trí nơi dầu tích tụ.

Kết luận

Việc lựa chọn xi lanh thủy lực phù hợp đòi hỏi phải cân bằng tải, áp suất, hành trình và các yếu tố môi trường. Bằng cách tuân theo các hướng dẫn này—từ kích thước lỗ khoan đến cấu hình gắn kết—bạn có thể tối ưu hóa hiệu suất, giảm thời gian ngừng hoạt động và kéo dài tuổi thọ.