Телескопічний гідравлічний циліндр: Як працює триступінчасте складання

Що таке телескопічний гідравлічний циліндр?

Телескопічний гідравлічний циліндр - це багатоступінчастий привод, що складається з двох-п'яти концентричних трубок, які ковзають всередині одна одної, тому тривалий робочий хід вміщується в короткий втягнутий пакет. Немає єдиного поршневого штока: кожна трубка є ступенем, і кожна ступінь діє як циліндр для тієї, що знаходиться всередині неї.

Вкладення є точкою. Самоскид, який потребує підйому на 1300 мм (51 дюйм), може мати 500 мм (20 дюймів) під ложем, де для одноступінчастого циліндра знадобиться шток довший за його хід. Триступінчастий блок стискається приблизно до однієї третини своєї розширеної довжини при однаковому тиску. Вартість є конструктивною: кожна ступінь є тонкостінною трубкою, тому шлях навантаження довший, а направляюча делікатніша.

• Зовнішній ствол - базова ступінь, з портом, що несе кріплення.
• Проміжні втулки - внутрішньо хонінговані, кожна з яких по черзі є стволом.
• Кінцевий плунжер - найменша щабель, суцільна або товстостінна.
• Набір сальників і направляючих - фіксує кожну втулку, розміщує скребок і ущільнювач.

Як телескопічний циліндр розширюється поетапно?

Розширення суворо послідовне: найбільша ступінь рухається першою, і кожна наступна ступінь починається лише після того, як попередня досягає своєї зупинки. Жоден регулюючий клапан не виробляє цю послідовність - ефективна область робить це.

Масло, що надходить у базовий порт, діє на всю площу першої сходинки. Найбільша площа означає найвищу силу і, за заданого потоку, найнижчу швидкість. Коли ця ступінь спирається на своє стопорне кільце, той самий тиск діє на кільцевий простір другого ступеня: менша площа, менша сила, більша швидкість. Візерунок повторюється до тих пір, поки не вийде найменший щабель.

1. Масло надходить у базовий порт і заповнює об'єм під найбільшим щаблем.
2. Стадія 1 розширюється з усіма вкладеними стеком попереду; нічого іншого не рухається.
3. Стадія 1 досягає свого стопорного кільця і тиск передається на наступне кільцеве кільце.
4. Етап 2 розширюється швидше і з меншою силою, несучи залишилися етапи.
5. Остання сходинка вичерпується. Загальний хід - це сума ходів кожної сходинки, за вирахуванням перекриття напрямок.

Втягування змінює його: вантаж штовхає сходинки додому, найменшою вперед, і масло повертається через той самий порт. Ось чому однодіючий агрегат повинен бути встановлений штоком вгору - без сили тяжіння він не має сили повернення.

Чому сила падає і швидкість зростає в міру розширення етапів

Сила дорівнює тиску, помноженому на ефективну площу; швидкість дорівнює потоку, поділеному на ту саму площу. У міру розширення щаблів площа зменшується, тому сила падає і швидкість зростає, завжди в зворотній пропорції.

Це не недолік, який потрібно розробити, - це те, що робить продукт корисним. Завантажений кузов самоскида найбільш важкий при відриві, коли вантаж ущільнюється, а геометрія дає найменший механічний перевагу, і саме тоді ступінь 1 забезпечує пікову силу. При нахилі більше приблизно 30 ° сила тяжіння допомагає, а невеликі швидкі етапи завершують скидання.

Звідси випливають два наслідки. Ніколи не орієнтуйтеся лише на загальну силу: переконайтеся, що вантаж все ще рухається з найменшою сходинкою, що її несе. І якщо потрібна велика сила в кінці ходу, вкажіть замість цього одноступінчастий або плунжер.

Однодіючий або подвійної дії: який дизайн підходить?

Однодіючі агрегати розширюються гідравлічно і втягуються під навантаженням або силою тяжіння, використовуючи один порт. Блоки подвійної дії додають другий порт і контур втягування, тому вони можуть витягувати щаблі додому проти опору.

Гравітація вирішує це. Будь -яка вертикальна аплікація з вагою над циліндром - самоскиди, самоскидні причепи, кришки люків - підходить для односторонньої дії: простіше, дешевше, менше ущільнень. Для горизонтальних осей або руху, при якому втягування виконує реальну роботу, потрібна подвійна дія.

Третім варіантом для горизонтального режиму роботи є однодіючий пристрій із зовнішньою поворотною пружиною або противагою. Це переміщує складність з контурів в структуру машини, тому це рішення на рівні машини.

Які ущільнення та напрямні запобігають протіканню етапів?

Кожен інтерфейс ступеня неде ущільнення штока, скребок і кільце зносу, і ця трійка визначає термін служби більше, ніж будь -який інший фактор. Триступінчастий циліндр має три таких інтерфейсу, при однаковому тиску, але різних умовах ковзання.

Кожен елемент має одну роботу. The ущільнення штока, зазвичай поліуретан для стійкості до екструзії, утримує межу тиску. The зносне кільце, часто наповнене PTFE або фенольне, несе бічне навантаження і утримує втулку концентричною, так що ущільнення ніколи не затискається. The скребок - видаляє пісок з поверхні, що входить, перш ніж він досягне кромки ущільнення - в кар'єрному режимі ця частина забезпечує довговічність більше, ніж сама ущільнення.

Обробка поверхні - це інша половина. Отвори хонінгують приблизно до 0,2–0,4 мкм Ra; відкриті рукави мають тверде хромоване покриття 20–30 мкм при 800–1000 HV. Надто шорстка абразивна ущільнення, занадто гладка не може утримувати масляну плівку. Під час закупівлі часто пропускають одну деталь: проміжні втулки повинні бути хонінговані всередині до стандартного ствола, бо саме тим вони і є. Постачальник, який хонує лише зовнішню бочку, відправляє циліндр, що плаче на другому етапі.

Що спричиняє вихід з ладу телескопічного циліндра в польових умовах?

Більшість відмов пов'язані з чотирма причинами: забрудненим маслом, бічним навантаженням, екструзією ущільнень від надлишкового тиску та ударним пошкодженням відкритої втулки. Всі чотири можна передбачити, а три можна запобігти за допомогою технічного обслуговування, а не переробки.

• Забруднене масло - частинки мігрують до найменшого зазору, ущільнення стадії, що розміщує ущільнення і втулку. Фільтр зворотного мастила 10 мкм та планована заміна масла усувають більшу частину ризику.
• Бічне навантаження - розширений стек є довгою консоллю; бічна сила від зміщеного поворотного підшипника множиться на етапи і виявляється як несправність зносного кільця та викривлення хрому.
• Надмірний тиск - запобіжний клапан, встановлений вище межі екструзії ущільнення, деформує кромку в зазорі сальника. Він не виходить з ладу відразу; він деформується, плаче, потім виходить з ладу.
• Пошкодження від ударів - найменша сходинка живе поза стволом, тому один кам'яний удар відкриває корозійну ямку, яку не може очистити скребок.

Симптоми, як правило, називають причину. Дрейф при утриманні означає внутрішнє байпасування на тій ступені, яка несе вантаж; пауза на переході етапу вказує на вигнуту втулку або зношену направляючу; повзче розширення з закритим клапаном вказує на протікання зворотного клапана вгору за течією.

Де використовуються телескопічні циліндри?

Телескопічні циліндри з'являються всюди, коли довгий прямий хід повинен вміститися в пакет, занадто короткий, щоб утримувати його. Дизайн вибирається в першу чергу за геометрією, по-друге за силою.

Найбільшим застосуванням є нахил: самоскиди, причепи -самоскиди та причепи для перевезення відходів піднімають кузов на 45–60 ° за допомогою циліндра під підлогою. Триступінчастий блок із закритою довжиною менше 600 мм (24 дюйми) забезпечує хід, який в іншому випадку потребував би циліндра, в два рази довшого, ніж дозволено шасі. Інші сфери використання включають ножично -підйомні та стрілові підйомники, де сценарієм досягається висота без щогли; кришки суднових люків, що приводяться в горизонтальний блок подвійної дії; ущільнювачі відходів, де тривалий ход товкача повинен вміститися у фіксованій рамі; та затискні пристосування, де коротка закрита висота спрощує оболонку машини.

Як ви визначаєте характеристики телескопічного циліндра?

Почніть з геометрії машини та кривої навантаження, а потім дозвольте цим визначити кількість стадій - ніколи навпаки. Постачальник, який отримав кількість етапів до кривої навантаження, цитує щось, що працює на папері і зупиняється в польових умовах.

Шість точок даних визначають дизайн; неможливо отримати точну пропозицію без усіх:

1. Закрита довжина доступний в монтажному конверті, в мм.
2. Інсульт в точці навантаження, а також чи вказано геометричний чи циліндричний хід.
3. Крива навантаження - сила при відриві, середньому підйомі та повному подовженні з моментом плеча в кожному положенні.
4. Робочий тиск, і чи захищає ущільнення запобіжний клапан вгору за течією.
5. Монтаж орієнтація і тип: вертикальна однодіюча, горизонтальна подвійної дії або косий поворот.
6. Робочий цикл: циклів на день, цільова чистота масла, домінуючий механізм зносу.

Три комерційні моменти теж варто врегулювати. Запитайте список діаметрів ступенів, а не просто отвір, оскільки сила кінцевої ступеня обмежує застосування. Запитайте, якого стандарту дотримується кріплення, ISO 6020/2 або креслення замовника. І підтвердьте, що охоплює випробування тиском: агрегат, який пройшов випробування на міцність лише на базовому ступені, не був перевірений на ступінь, що протікає.