Гидравлические цилиндры являются рабочими лошадями линейного движения в промышленных, мобильных и строительных системах, преобразуя давление гидравлической жидкости в механическую силу для подъема, толкания, тяги или позиционирования нагрузок.Неправильный выбор цилиндра (например,Недостаточный размер отверстия, несовместимый монтаж или плохая экологическая стойкость) могут привести к неэффективности системы, преждевременной отказу или опасности для безопасности.С вариантами, варьирующимися от однодействующих до телескопических конструкций, и такими переменными, как нагрузка, длина хода и стиль монтажа, чтобы учитывать, выбор правильного гидравлического цилиндра требует структурированного подхода.В настоящем руководстве описываются важные шаги, ключевые соображения и технические факторы для обеспечения соответствия цилиндра требованиям вашей системы, эксплуатационной среде и долгосрочным целям надежности.
Прежде чем оценивать варианты, уточнить основную цель и компоненты гидравлических цилиндров - это фундаментальное знание гарантирует, что вы распределите приоритетность соответствующих факторов:
Что такое гидравлический цилиндр?
Гидравлический цилиндр - это линейный приводной механизм, который использует под давлением гидравлическую жидкость (масло) для приведения в действие поршня, генерируя линейную силу и движение.В отличие от пневматических цилиндров (которые опираются на сжатый воздух и имеют более низкую плотность силы), гидравлические цилиндры превосходят при применении с высокой нагрузкой (100 - 10 000 + кг) из-за несжимаемости гидравлической жидкости.
Ключевые компоненты (и их роль в выборе)
Каждый компонент влияет на производительность и пригодность цилиндра для вашего применения:
- Cylinder Barrel: Сосуд под давлением, содержащий гидравлическую жидкость.Материал (сталь, нержавеющая сталь, алюминий) влияет на коррозионную стойкость и давление.
- Поршн: преобразует давление жидкости в линейное движение.Диаметр поршня (размер отверстия) напрямую определяет выпускную силу (Сила = Давление × Площадь отверстия).
- Поршня: Передает силу от поршня нагрузке.Диаметр стержня влияет на устойчивость (предотвращает изгиб при боковых нагрузках) и долговечность уплотнения.
- End Caps: Seal the barrel and household bearings / seal.Конструкция (сварная против стержня) влияет на доступ к техническому обслуживанию и охрану окружающей среды.
- уплотнения: предотвращение утечки жидкости и загрязнения.Материал уплотнения (нитрил, полиуретан, ПТФЭ) должен соответствовать рабочей температуре и типу жидкости.
Шаг 1: Классификация типов цилиндров по потребностям приложения
Гидравлические цилиндры классифицируются по принципу работы и конструкции - каждый тип оптимизирован для конкретных случаев использования.Начните с сопоставления типа цилиндра с требованиями к движению вашего приложения:
| Тип цилиндра | Принцип работы | Идеальные приложения | Основные ограничения |
|-------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------|---------------------------------------------------|
| Single-Acting | Гидравлическое давление расширяет поршн; внешняя сила (паужина, сила тяжести, нагрузка) удерживает его.| Подъемные (например, (покрытие грузовиков), зажимание, или применение, где сила удаления минимальна. | Ограничено однонаправленным усилием; отказ пружины может вызвать забивания. |
| Двойной акт | Гидравлическое давление расширяет * и * втягивает поршн (жидкость течет по обе стороны поршня). | Точные двунаправленные движения (например,роботизированные руки, пресс-машины, экскаваторные ведра). | Более высокая сложность; требует большего количества гидравлических клапанов. |
| Телескопический | Несколько вложенных «стадий» последовательно расширяются, чтобы обеспечить длинные штрихи из компактной удалённой длины. | Мобильное оборудование (например,Кранные стрелки, руки мусорного грузовика) с ограниченным пространством. | Более низкая силовая емкость, чем одноступенчатые цилиндры; подвержены загрязнению в суровых условиях. |
| Tie-Rod | Конечные крышки, закрепленные внешними связывающими стержнями (резьбованными стержнями); легко демонтировать. | Промышленные применения (например,Прессы, конвейеры), где техническое обслуживание имеет решающее значение. | Более объемные, чем сварные цилиндры; менее подходящие для мобильного оборудования. |
| Сварный | Концовые крышки сварены непосредственно на бочко; компактный, легкий дизайн. | Мобильное оборудование (например,тракторы, скользящие рулевые) или узкие пространства. | Трудно ремонтировать (сварные швы необходимо разрезать); менее доступны для замены уплотнения. |
Шаг 2: Вычисление критических технических характеристик
После выбора типа цилиндра, определите технические параметры, которые гарантируют, что он сможет справиться с нагрузкой и требованиями к движению без сбоев:
1.Требования к силе (выбор размера отверстия)
Выходное усилие цилиндра должно превышать максимальную нагрузку (включая безопасные пределы), чтобы избежать застоя или повреждения.Используйте формулу:
Сила (N) = давление системы (МПа) × π × (диаметр отверстия (м) / 2) 2
- Пример: Для системы, работающей при температуре 21 МПа (3000 фунтов стерлингов) и с отверстием 50 мм, сила = 21 × π × (0,05 / 2) 2 ≈ 4123 Н (≈ 420 кг).
- Добавьте 10 - 20% запас безопасности для учета динамических нагрузок (например,внезапных ударов в строительстве) или колебаний давления.
2.Длина штриха
Длина хода - это расстояние, которое проходит поршн (от полностью втянутого до полностью расширенного).Чтобы определить его:
- Измерите * минимальный необходимый объем путешествий * для вашей заявки (например, 1.2 m to lift a dump truck bed).
- Избегайте чрезмерных размеров: длинный ход, чем требуется, увеличивает вес цилиндра, стоимость и риск изгиба стержня (из-за увеличения рычажной руки).
3.Рабочее давление
Убедитесь, что номинальное давление цилиндра (максимальное давление, которое он может безопасно справиться с) соответствует или превышает рабочее давление вашей гидравлической системы.
- Промышленные системы, как правило, работают при температуре 10 - 35 МПа (1500 - 5000 дюйм); мобильные системы (например,экскаваторы) могут достигать 35 - 45 МПа (5000 - 6500 дюйм).
- Использование цилиндра с более низким номинальным давлением, чем в системе, может привести к разрыву ствола или отказу уплотнения.
4.Требования к скорости
Скорость цилиндра (м / с) зависит от скорости расхода гидравлической жидкости и размера отверстия ( Скорость = скорость расхода / площадь отверстия).для высокоскоростных приложений (например,автоматизированные сборочные линии):
- Выбирайте цилиндры с уплотнениями с низким трением (например, PTFE) для снижения износа.
- Убедитесь, что гидравлическая система может обеспечить достаточный расход (используйте более крупные шланги / насосы при необходимости), чтобы избежать медленных или нерегулярных движений.
Шаг 3: Соответствие стиля монтажа с нагрузкой и движением
Стиль монтажа определяет, как цилиндр прикрепляется к вашей машине и непосредственно влияет на распределение нагрузки, напряжение на компоненты и точность движения.Выберите вариант монтажа в зависимости от того, является ли нагрузка осевой (в ряду с цилиндром) или радиальной (бочные нагрузки):
| Стиль монтажа | Лучшее для | Основные соображения |
|-------------------------|--------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------|
| Фланцевая крепление | Осиальные нагрузки (например,Прессы, подъемники), где цилиндр закреплен по обоим концам. | Обеспечивает высокую стабильность; требует точной выравнивания, чтобы избежать связывания. |
| Trunnion Mount | Поворотное движение (например,экскаваторные руки, сельскохозяйственная техника) с умеренными радиальными нагрузками. | Монтируется в середине цилиндра; равномерно распределяет напряжение. |
| Клевис Маунт | Применения с незначительным расходом (например,Конвейерные лифты) или вращающиеся движения. | Использует штипы для подключения к машине; позволяет незначительную угловую регулировку. |
| Подставка для ноги | Фиксированные осевые нагрузки (например,стационарные прессы), где цилиндр установлен на плоскую поверхность. | Простая установка; не подходит для радиальных нагрузок (может вызвать изгиб стержня). |
Шаг 4: Учет операционной среды
Факторы окружающей среды являются основной причиной преждевременного отказа цилиндра.Выбирайте материалы и характеристики, которые устойчивы к повреждению:
1.Температура
- Низкие температуры (-40°C до 0°C): Используйте низкотемпературную гидравлическую жидкость (ISO VG 32) и уплотнения из нитрила или этиленпропилена (EPDM) для предотвращения закаления.
- Высокие температуры (80°C - 150°C): Выбирайте термостойкие уплотнения (например, Viton) и бочки из нержавеющей стали, чтобы избежать деградации жидкости или деформации материала.
2.Загрязнение и коррозия
- В суровых условиях (строительство, добыча полезных ископаемых): Выберите цилиндры с хромированными поршнями (устойчивыми к царапинам и ржавчеству) и уплотнениями стеретеля (препятствующими попаданию грязи / мусора в бочко).
- Влажные / коррозионные среды (морские, пищевые): Выбирайте цилиндры из нержавеющей стали (304 или 316) или те с эпоксидными покрытиями, чтобы противостоять воздействию соленой воды или химических веществ.
3.Пыль, мусор или влага
- Добавьте ботинки стержня (гибкие крышки) для защиты поршненного стержня от грязи или влаги в внедорожной или наружной эксплуатации.
- Для применения в пищевых продуктах (например,упаковочное оборудование), используйте цилиндры с уплотнениями, одобренными FDA, и гладкими поверхностями, чтобы предотвратить накопление бактерий.
Шаг 5: Обеспечение совместимости системы
Цилиндр должен быть плавно интегрирован с другими гидравлическими компонентами, чтобы избежать неэффективности или отказа:
- Совместимость жидкости: Соответствуйте уплотнительный материал цилиндра с вашей гидравлической жидкостью (например,Витон для синтетических жидкостей, нитрил для минерального масла).
- Размер и тип портов: обеспечить гидравлические порты цилиндра (например,НПТ, резьбы BSPP) совпадают с шлангами и клапанами системы, чтобы избежать утечки.
- Расход и давление: Убедитесь, что расходная способность цилиндра (л / мин) соответствует выходу насоса системы.
Шаг 6: Выберите надежного поставщика
Выбор авторитетного поставщика так же важен, как и технический выбор качественного производства и поддержки, предотвращающие дорогостоящие простои:
- Промышленные сертификаты: Ищите поставщиков с сертификацией ISO 9001 (управление качеством) или ISO 14001 (управление окружающей средой), чтобы гарантировать соответствие глобальным стандартам.
- Возможности настройки: для уникальных приложений (например,нестандартное отверстие / удар, специализированные крепления), выберите поставщика, который предлагает индивидуальное инженерное обслуживание.
- Послепродажная поддержка: Приоритет поставщикам, которые предоставляют техническую помощь, замены запасных частей ( уплотнения, стержни) и ремонтные услуги для продления срока службы цилиндра.
