EN
Гидравлик цилиндрийн үйл ажиллагааны үндсэн зарчим
Гидравлик цилиндрийн ажиллах механизм ба Паскалын хуулийн үндэс
Гидравлик баганууд нь Паскалын зарчим гэгдэх зүйлийн үндсэн дээр шингэний энергиийг шууд механик хүч болгон хувиргадаг. Үндсэндээ, шингэнд даралт үзүүлэхэд түүнийгээ аль ч чигт нь гаргаж чадахгүй бол, шингэн бүх чигт ижил хүчээр даралт үзүүлдэг. Энэ нь жижигхэн оролтын даралтаар л хамаарах хэмжээтэй гаралтын талаас илүү их хүч үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь деталиудын хэмжээ тохиромжтойгоор сонгогдсон тохиолдолд л боломжтой. Гидравликийн инженерчлэлийн сүүлийн судалгааны мэдээллээр хэлбэл, даралт ийм байдлаар жигд тархах учраас ямар төхөөрөмжийн талаар ярих нь чухал биш, ижил үр дүнг гаргаж авдаг. Хадацтай чулууг олборлож буй экскаватор эсвэл металл хавтанг хэлбэржүүлж буй пресс бүгд үйл ажиллагааныхаа үндсэн зарчмыг ижил зарчим дээр суурилсан байдаг.
Гидравлик шингэний тусламжтай хүч дамжуулах ба даралтын динамик
Гидравлик системд шингэн нь насосноос хамгийн чухал цэг болох поршень рүү энерги дамжуулах үндсэн арга юм. Энэ нь практик хувьдаа хэрхэн ажилладаг талаар ярья. Хүч нь Даралт ба Талбайн үржвэртэй тэнцүү (F = P × A) гэсэн энгийн томъёо байдаг. 2 инчийн диаметртэй поршенийг авч үзье, энэ нь ойролцоогоор 3.14 квадрат инч талбай өгнө. Хэрэв бид эндээ квадрат инчид 1000 фунт даралт үзүүлбэл, бидний гарган авах хүч ойролцоогоор 3141 фунт байх болно. Инженерүүд эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийг яагаад ийм нарийвчлан тооцдогийг ойлгомжтой болсон биз ээ! Гидравликийн энэ энгийн математик нь яагаад л мэдээж үйлдвэрлэлийн салбар бүрт поршенийн хэмжээ өөр өөр байдагийг тайлбарлаж өгдөг. Жижиг роботын гарнууд зөвхөн хагас инч орчим хэмжээтэй поршин хэрэгцээтэй бол, харин уул уурхайн үйлдвэрлэлд ашигладаг том машинууд нь маш их ачааллыг даах зориулалтаар нэг футөөс дээш диаметртэй поршин шаардлагатай.
Поршений хөдөлгөөнд гидравлик шингэний даралтын үүрэг
Систем эхэндээ хөдөлж эхлэх үед шингэний даралтын ялгавар гурван үндсэн саадыг даван туулдаг. Эдгээрт шинэ цилиндрүүдэд нийт хүчний ойролцоогоор 5-15 хувийг эзлэх статик үрэлт, хөдөлгөөнд эсрэг чиглэсэн гадны ачааллууд, мөн тус бүр нь ойролцоогоор 2-8 psi даралт алдагдуулах динамик герметик болон үрэлтийн эсэргүүцэл орно. Хамгийн сайн үр дүнгийн тулд ихэнх системүүд ISO VG 46-68 гидравлик тосны ангиллыг ашигладаг. Эдгээр тоснууд даралт үр ашигтай дамжихуйц зөв зузаан буюу вискозитэтэй байдаг бөгөөд илүүдэл энергийн алдагдал бага байдаг. Одоогийн цилиндрийн загварчлал ч мөн сайжирсан бөгөөд дотоод урсгалын алдагдал ихэнх тохиолдолд 3%-иас доош байна. Ингэснээр хөдөлгүүр хурдан, практик хэрэглээнд тохиромжтой, цаг хугацаанд тэсвэртэй ажиллах боломжтой болдог.
Гидравлик цилиндрүүд хувьсах даралтыг зохицуулах боломжийг олгодог дизайн онцлогууд
Цилиндрийн диаметр ба даралт тэсвэрт чадалд үзүүлэх нөлөө
Хийн цорхойн хэмжээ нь даралт систем даяар хэрхэн тархах, ялгаатай хэсгүүдэд ямар төрлийн стресс үүсэхэд голлох нөлөө үзүүлдэг. Хэрэв том хийн цорхойн диаметрийг авч үзвэл, энэ нь голдуу илүү их гадаргуун дээр хүчийг тараадаг тул хананы өөрөө дарагдах хэмжээ багасдаг. ISO 6547-ийн зааврын дагуу хийсэн тооцоогоор, хэрэв хийн цорхойн хэмжээг хоёр дахин ихэсгэвэл поршений талбай 4 дахин нэмэгдэж, стрессын концентрацийг ойролцоогоор гурван дөрөвний нь бууруулдаг. Машинчлалын нарийн төвөгтэй ажилбар ч мөн л маш чухал юм. Шингэн урсаж гарахаас сэргийлэх, түүнчлэн даралт 70 мегапаскаль хүрэх үед гарч болзошгүй муу нөлөөлөлүүдийг сэргийлэхийн тулд деталь бүр нь ±0.02 мм-ийн маш бага зөрөөтэйгээр үйлдвэрлэгдэж байх шаардлагатай. Энэ түвшний нарийн нарийвчлал нь маш өндөр даралтанд ажилладаг системүүдийн хувьд маш чухал юм.
Өндөр даралтанд тэсвэртэй байх зориулалттай поршений материал ба бүтцийн загвар
30CrMoV9 гэх мэт 950 МПа-аас дээш харимхайн хүчтэй өндөр бат бөхийн хайлшуудыг поршенийг дахин давтан ачаалалд тус бүрт бага деформацид оруулах зорилгоор ашигладаг. Хөндлөн холбоотой толгой, нарийсах хэлбэр гэх мэт батжруулсан загварчлал нь хатуулаг байдлыг нэмэгдүүлж, 10,000 PSI даралтанд аюулгүй ажиллах боломжийг олгох бөгөөд усталтын эсэргүүцлийг хадгалж үлдэнэ.
Саннаасны технологи ба даралтаас үүдэлтэй элэгдэлд тэсвэрт чанар
Орчин үеийн саннаасны систем нь термопластик полиуретан гол саннаас, нитрил каучукээр хийсэн дэмжлэгийн цагиргуудыг хослуулсан олон шатлалтай байгууламжийг ашигладаг. Энэ загвар нь даралтын ялгааны 90% хүртэл хэмжээг агуулж чаддаг бөгөөд хурдан хэвийн бус хэлбэлзэл үед шахагдахаас татгалзаж чаддаг. ISO 5597:2018 стандартад нийцсэн саннаас нь нэг шатлалтай харьцуулахад хувьсах даралттай орчинд гурван дахин илүү их үргэлжлэх хугацаатай байдаг тул системийн амьдралыг хамаагаар нь сайжруулдаг.
Ханаарын зузаан ба хэлбэлзэх ачааллын дорх механик бүхэл бүтэн байдлын хангамж
Хязгаарлагдмал элементийн шинжилгээ (FEA) нь портууд болон гландах резьбийн ойролцоох хүчдэлийн концентрацыг удирдах зорилгоор ханын зузааныг тохируулан сайжруулдаг. Аюулгүй байдлын коэффициент нь ≥2.5:1 байх хувьсах зузааны ханатай цилиндрууд нь дээд түвшний даралтыг үр дүнтэй ашиглаж, нийт жинг багасгадаг. Цилиндруудын налуутай хана (12–18 мм-ийн градус) нь жигд бус ханатай загваруудтай харьцуулахад хэлбэлзэх ачаалал дор 40% илүү сайн эвдрэлд тэсвэртэй байдаг.
Шингэнт системд даралт зохицуулах ба уялдаа холбооны удирдлага
Шингэнт системүүд нь өөрчлөгдөж буй нөхцөлд тогтмол хүч чадлыг хүргэхийн тулд дэвшилтэт зохицуулалтын технологийг ашигладаг. Эдгээр уялдаа холбооны удирдлагууд нь ажиллагааны өөрчлөгдөж буй орчинд үйлчилгээг хадгалж, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хамгаалж, энерги алдагдлыг бууруулдаг.
Ачааллын өөрчлөлтөнд тогтвортой ажиллагааг хангахын тулд даралт зохицуулах
Даралт зохицуулагч насосууд ачааллын өөрчлөлтөөс үл хамааран тогтмол даралтын түвшинд байхын тулд автоматаар шахалтын хэмжээг тохируулдаг. Энэхүү өөрөө зохицуулах систем нь илүүдэл энергийн хэрэглээг саатуулж, гэнэт эсэргүүцэл өөрчлөгддөг газар зайн тоног төхөөрөмжид чийдийн эсрэг хамгаалалт үзүүлдэг.
Ачааллын мэдрэгч системүүд ба Бодит цагийн даралтны тохируулга
Ачааллын мэдрэгч системүүд нь бодит цагийн эсэргүүцлийг хянаад насосны гаралтыг шаардлагатай хэмжээнд нарийвчлан тохируулдаг. Үйлдвэрийн оновчтойжуулалтын судалгааны дагуу ингэснээр тогтмол даралттай системүүдтэй харьцуулахад энерги хэрэглээг 35% хүртэл бууруулдаг. Инжекцийн хэвлэлтийн явцад 50 PSI-аас бага хазайлт ч бүтээгдэхүүний чанарыг муутгаж болох учраас энэ нь ялангуяа нарийвчлал шаардсан технологийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Даралтыг оновчтой болгохын тулд хяналтын кран ба чиглэлтэй урсгалын удирдлага
Микропроцессортой логик бүхий пропорционал хяналтын вентиль нь олон хөдөлгүүрийн дагуу нарийвчлалтай урсгалын удирдлагыг боломж болгодог. Чиглэлийн вентилийн технологийн шинэчлэл нь салхины эргэлт ба халуун ихэссэнийг хамгийн бага байлгах зорилгоор тодорхой даралтад чиглүүлэх боломжийг олгодог—3,000 PSI-аас дээш ажилладаг өндөр циклтэй прессэнд маш чухал. Эдгээр вентилүүд чиглэлийн шилжилтийг зөөлрүүлснээр багана хэт хурдан износдох шалтгаан болдог даралтын оргилыг багасгадаг.
Даралт ба хүчний тооцоогоор гидравлик цилиндрийн үйлдлийг үр дүнтэй болгох
Гидравлик цилиндрийг зөв хэмжээ авахад PSI, хүч, талбайн тооцоог ашиглах
Гидравлик цилиндрийн зөв хэмжээг тодорхойлох нь энгийн физикийн үндсийг ойлгоос эхэлдэг. Формул нь маш энгийн бөгөөд Паскалын хуульд үндэслэн Хүч нь Даралт болон Поршений талбайн үржвэртэй тэнцүү байдаг. Жишээ нь, 4 инч диаметртэй стандарт цилиндр, талбай нь ойролцоогоор 12.57 квадрат инч байдаг. 2000 psi-ийн даралтанд энэ систем нь ойролцоогоор 25,140 фунтын хүч үүсгэдэг. Энэ аргачлал нь 2023 оны Шингэн хүчний загварчлалын зааварт тусгагдсан инженерийн стандартын дагуу зөв гэж шалгагдсан. Гэсэн хэдий ч бодит ертөнцийн хэрэглээ нь ийм энгийн байдаггүй. Ихэнх инженерчүүд 10%-иос 20%-иин хоорондох үрэлтийн алдагдлыг тооцох шаардлагатайг мэддэг. Аюулгүй байдлын коэффициент чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ерөнхий практикт шаардлагатай хэмжээнээс 1.25-аас 2 дахин илүү чадалтайгаар системийг загварчлах нь түгээмэл. Энэ нөөц нь хүлээгдээгүй гэмтлийг саатуулахад тусалдаг бөгөөд техник хугацаандаа засвартай болохоос өмнө тоног төхөөрөмжийг илүү урт хугацаагаар ажиллуулах боломжийг олгодог.
Цилиндрийн даралтын чадавхийг хэрэгцээтэй тохируулах
Системийн загварчлал нь цилиндрийн чадаварыг үйл ажиллагааны шаардлагатай тааруулах ёстой:
- Дунд зэргийн системүүд (≤1,500 PSI): Конвейер, баглаа боодолын шугам
-
Хүнд даацын системүүд (≤3,000 PSI): Экскаватор, хэвлэх пресс
Сүүлийн үеийн индустрийн стандартын дагуу онгоцны онцгой зориулалтын хэрэглээнүүд одоо хамгийн ихдээ 5,000 PSI даралтанд ажиллаж байна. Цилиндрийг хамгийн их ачааллынхаа дээд түвшинд 15–30%-иар илүү тооцож хэмжээсийг нь ихэсгэх нь удирдлагын тогтвортой байдлыг сайжруулж, сэлүүр болон удирдах элементүүдийн элэгдлийг бууруулдаг.
Ялгаатай поршений талбайн улмаас даралт ихсэх үзэгдлийг ойлгох
Ялгаатай гадаргуун талбай бүхий поршений дагуу шингэн хөдөлж байх нь тусгай үр дүн үзүүлдэг бөгөөд ялангуяа ухарч байх үед илүү их сорилт үзүүлдэг. Поршийн шургуугийн ойролцоох жижиг зай нь ихэвчлэн даралтыг хүчтэй нэмэгдүүлдэг. Нэг талын талбай нөгөөгөөсөө хоёр дахин их байх тохиолдолд ийм байршил нь шургууны талын даралтыг хэвийнхээс хоёр дахин их болгох боломжтой. Зөв төлөвлөлтгүйгээр энэ даралтын өсөлт нь цаашдын хэсгийн бүрэлдэхүүн хэсгийг гэмтээх магадлалтай. Ухаалаг инженерчид краны байрлалыг анхааралтай шалгаж, системийг зохион бүтээхдээ A/A = F/F гэх мэт үндсэн зарчимыг ашиглан талбайн зөрүүг тооцох ёстой. Энэ нь тоног төхөөрөмжийн тэсвэрлэх чадлыг давах аюултай даралтын өргөлтийг зогсооход тусална.
Түгээмэл асуулт
Гидравлик цилиндрийн үндсэн зарчим юу вэ?
Гидравлик цилиндрүүд нь хязгаарлагдмал шингэнд үзүүлэх даралт бүх чиглэлд илүүгүй дамжих зарчим болох Паскалын хуулийн үндсэн дээр ажилладаг. Энэ зарчим нь жижиг даралтын оролтгоос харьцангуй их механик хүч үүсгэх боломжийг олгодог.
Цилиндрийн доторх диаметр гидравлик цилиндрийн үйлдэлийг хэрхэн нөлөөлөх вэ?
Доторх диаметр нь систем дэх даралтын тархалт, хүчний түвшинд нөлөөлдөг. Их диаметр бүхий цилиндр нь хүчийг илүү том гадаргууд тараан, деталийн хананд дарагдлыг бууруулдаг. Өндөр даралтанд шингэний урсгал, хэт үрэлтийг саатуулахын тулд нарийвчлалтай машинд тодорхой хязгаарт боловсруулах нь маш чухал.
Яагаад гидравлик поршеньд өндөр бат бөх материал ашигладаг вэ?
30CrMoV9 гэх мэт өндөр бат бөх эрдэсжүүлсэн гангийн шингэний поршень нь давтан ачаалалдаа деформацид орохгүй байх боломжийг олгодог. Ийм материалыг хөндлөн тагтлагдсан толгой зэрэг баталгаажуулсан загварчлалтай хослуулбал өндөр даралтанд аюулгүй ажиллах, хоёрдож бат бөх байдал хадгалах боломжтой.
Ачааллыг мэдрэх системүүд гидравлик үйл ажиллагаанд ямар ашиг оруулах вэ?
Ачааллыг мэдрэх системүүд эсэргүүцлийг хянах замаар цахилгаан насосны гаралтыг тохируулж, бодит цагт даралтыг тохируулдаг. Энэ нь системийн гаралтыг эрэлттэй тааруулах замаар энерги хэрэглээг бууруулж, тогтмол даралттай системүүдтэй харьцуулахад 35%-иас дээш үр ашгийг сайжруулдаг бөгөөд ялангуяа нарийвчлал шаардсан хэрэглээнд илүү үр дүнтэй.
