Hydraulikzylinder Design sollte zunächst die ursprünglichen Informationen und Design-Grundlage, einschließlich: die Verwendung des Hosts und die Arbeit des Artikels aus: die strukturellen Merkmale der Arbeits-Mechanismus, die Last Zustand, Hubgröße und Aktion Anforderungen; hydraulische System von der Arbeitskraft und Strömung ausgewählt; Materialien, Zubehör und Bearbeitungsprozess der Realität der Situation, die einschlägigen nationalen Normen und Spezifikationen und so weiter.
Der innere Aufbau und die Zusammensetzung der Teile des Hydraulikzylinders sind in Abbildung 26-112 und Abbildung 26-113 dargestellt.
Im Vergleich zu anderen Hydraulikkomponenten sind die Konstruktionsprinzipien, Berechnungen und der Entwurf von Hydraulikzylindern für Hydraulikingenieure relativ einfach. Kraft- und Geschwindigkeitsberechnungen werden nach den in Abschnitt 26.7.1 angegebenen Formeln durchgeführt. Zu den Hauptabmessungen eines Hydraulikzylinders gehören Zylinderbohrung, Kolben-Zylinder-Durchmesser, Zylinderlänge und Zylinderwandstärke. Um einen Hydraulikzylinder mit akzeptabler Leistung zu erhalten, müssen Sie jedoch auch auf Details achten.
Hydraulikzylinder Design nach den folgenden Grundsätzen: ① die Arbeitsbedingungen und Installationsanforderungen zu erfüllen; ② die Kraft, Hub, Geschwindigkeit Anforderungen zu erfüllen; ③ Teile und Komponenten haben ausreichende Festigkeit, Steifigkeit, um die Anforderungen der Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu erfüllen; ④ Abdichtung und zuverlässig: ⑤ volle Berücksichtigung der Teile Verarbeitung und Montage-Technologie; ⑥ Installation, Wartung und Komfort; ⑦ Hydraulikzylinder kostengünstig; ⑧ Leichtbauweise; ⑨ standardisiertes Design.
Die folgenden Punkte wurden in dem Entwurf berücksichtigt:
(1) Auswahl des Hydraulikzylindertyps
Die Eigenschaften und Anforderungen der Last bestimmen den Typ des Hydraulikzylinders. Obwohl im Allgemeinen häufiger doppeltwirkende Zylinder verwendet werden, kann man auch einen einfachwirkenden Zylinder verwenden, um die Ölleitung zu reduzieren, wenn Eigengewicht, externe Lasten oder Federkraft vorhanden sind. Bei diesem Aufbau kann die vorhandene Kraft genutzt werden. Wenn ein großer Arbeitshub bei einer kurzen Einbaulänge erforderlich ist, sollten Sie die Verwendung eines mehrstufigen Teleskopzylinders in Erwägung ziehen oder einen Multiplikatormechanismus hinzufügen, der den Hub verstärken kann. Für einen längeren Hub ist eine dickere Kolbenstange erforderlich. Sie können den Zylinder auch mit einer Anschlaghülse ausstatten, um die Längsbiegefestigkeit zu verbessern. Für den Aufbau des Zylinderrohrs werden im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau in der Regel Zugstangen oder Gewindetypen verwendet. Im Gegensatz dazu werden in der metallurgischen Industrie, bei Schmiedemaschinen und anderen Schwerlastanwendungen sowie bei Hochdruckzylindern mit großem Durchmesser häufig geschweißte Konstruktionen verwendet.
(2) Berechnung und Bestimmung der grundlegenden Strukturparameter
Bestimmen Sie die Veränderung der Belastung des Hydraulikzylinders in verschiedenen Phasen des Hubs auf der Grundlage der äußeren Kräfte, auf die er trifft. Zu diesen Kräften gehören die Schwerkraft, die Reibung durch externe Körperbewegungen, die Trägheit und die Arbeitslast. Zusätzlich müssen Sie den Leistungswert für diese Bedingungen angeben.
Sie bestimmen den Durchmesser des Kolbens und der Kolbenstange auf der Grundlage der Arbeitslast des Hydraulikzylinders und des gewählten Arbeitsdrucks der Flüssigkeit. Dabei orientieren Sie sich an den nationalen Normen.
Die Förderleistung der Hydraulikpumpe wird anhand der Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders und des Durchmessers von Kolben und Kolbenstange bestimmt.
Wählen Sie das Zylindermaterial und berechnen Sie den Zylinderaußendurchmesser.
Wählen Sie die Bauform des Zylinderkopfs und berechnen Sie die Festigkeit der Verbindung zwischen Kopf und Zylinderrohr.
Die Wahl des Hubes des Hydraulikzylinders hängt von der Bewegungsstrecke der Last ab.
(3) Länge der Kolbenstangenführung des Hydraulikzylinders (siehe Abbildung 26-114), Stabilität und Längsbiegefestigkeit
Die Länge L des Hydraulikzylinders wird wie folgt berechnet:
L=l+B+A+M+C (26-20)
Wo in der Formel l - der maximale Arbeitshub des Kolbens.
B-Kolbenlänge, im Allgemeinen (0,6~1)D(DB-80mm);
A - Länge der Kolbenstangenführung, nehmen Sie (0,6~1,5)D(D80mm).
M-Kolbenstangen-Dichtungslänge, bestimmt durch das Dichtungsverfahren;
C - andere Längen.
Empfohlene Mindestanforderungen an die Führung H>l/20 oder H=D/2. Die Länge des Zylinderrohrs sollte vorzugsweise nicht mehr als das 20-fache des Innendurchmessers betragen.
Die Länge A der Kolbenstangenführung sollte nicht zu klein sein, da sonst die anfängliche Durchbiegung des Hydraulikzylinders (spielbedingte Durchbiegung) zunimmt und die Stabilität des Hydraulikzylinders beeinträchtigt wird. Die Länge der Führungshülse hängt im Allgemeinen von der Größe des Hydraulikzylinders sowie von der Art und Verwendung der Kolbenstangendichtung ab. Sie sollte mehr als das 0,6-fache des Durchmessers der Kolbenstange betragen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kolbenstange ausreichend stabil ist. Siehe Abbildung 26-114 als Referenz.
Die Kolbenstange sollte eine gute Stabilität haben, versuchen, die Kolbenstange in den Zustand der Spannung zu machen, um die maximale Last zu widerstehen.
Die Führungsbuchse von Hochgeschwindigkeits- und Langhub-Hydraulikzylindern sollte eine besondere Struktur aufweisen. Bei Hydraulikzylindern mit Geschwindigkeiten von mehr als 1000 mm/s und Hüben von 4000 mm oder mehr kann es aufgrund der hohen Geschwindigkeit zu einer lokalen Überhitzung kommen. Diese Überhitzung kann zu erheblichem Verschleiß an der Führungshülse führen. Außerdem kann sie zu Metallpulver führen. Daher muss die Oberfläche der Führungshülse zwangsgeschmiert werden. Außerdem müssen wir die Oberfläche der Kolbenstange mit Hochfrequenzhärtung und anderen Spezialbehandlungen behandeln. Darüber hinaus können wir die Verwendung von hydrostatischen Lagern in Betracht ziehen.
Wenn ein Widerstand auf die Kolbenstange wirkt, muss sichergestellt werden, dass der Durchmesser der Stange groß genug ist, um der Belastung und den vom Zylinder ausgeübten Kräften standzuhalten. Gleichzeitig müssen große Durchbiegungen vermieden werden. Wenn die Festigkeit der Längsbiegung unzureichend ist, führt die Reibung der Gleitflächen usw. zu großen Durchbiegungsbelastungen der Führungshülse und des Kolbens, was zu Problemen wie Verklemmung, Kriechen und anormalem Verschleiß der Dichtungen führt. Die zusätzliche Festigkeit, die erforderlich ist, um eine Längsbiegung zu verhindern, hängt vom Hub und der Art der Drehverbindung ab.
Aufgrund der Schlankheit der Kolbenstange sollten Sie einen Längsbiegekraftnachweis und eine Stabilitätsberechnung des Hydraulikzylinders durchführen.
(4) Montageverfahren für Hydraulikzylinder
Die Befestigungsmethode sollte sich nach den Lastmerkmalen und der Form der Bewegung richten. Entscheidend ist, dass der Hydraulikzylinder entlang der Bewegungsrichtung belastet wird. Außerdem sollte der Hydraulikzylinder nicht in radialer Richtung belastet werden.
Die Flanschbefestigung bietet hochfeste Mittelstützen. Bei langen Zylindern können zusätzliche Stützen am freien Ende erforderlich sein, um ein Durchhängen zu verhindern. Achten Sie außerdem darauf, die Bolzen so zu montieren, dass Scherkräfte vermieden werden.
(5) Hydraulikzylinder mit interner Pufferbremsvorrichtung und neuer Puffervorrichtung
Hochgeschwindigkeitsvorgänge mit einer schweren Last können manchmal mechanische Geräte oder Hydraulikzylinder aufgrund des in der Pufferstrecke erzeugten Aufpralldrucks beschädigen. Wenn die Zylindergeschwindigkeit 200 m/s übersteigt und die bewegte Masse groß ist, sollten Sie eine Bremsvorrichtung verwenden (siehe Abbildung 26-115). Diese Bremsstruktur sollte in der Nähe des Endes des Kolbenhubs angebracht werden. Diese Struktur bremst den Kolben allmählich ab, um zu verhindern, dass er auf den Zylinderkopf aufschlägt. Wenn die Puffervorrichtung im Zylinder allein nicht die gesamte Trägheitsenergie absorbieren kann, müssen auch die Verzögerungsmaßnahmen des Hydraulikkreises berücksichtigt werden.
Abbildung 26-115 zeigt eine Vielzahl von Dämpfungsstruktur, parabolischen Dämpfungseffekt ist die beste (siehe Abbildung 26-115a), aber die Notwendigkeit für CNC-Werkzeugmaschine Verarbeitung, die Kosten höher ist, während Abbildung 26-115b in der Form der Drossel-Nut durch die Fräsmaschine Verarbeitung, bequem und einfach, mehr Anwendungen gezeigt. Der gestufte Puffer (siehe Abbildung 26-115c) erzeugt normalerweise eine Druckspitze. Diese Druckspitze ist weniger als halb so groß wie die des zylindrischen Puffers mit konstanter Drossel.
Aufgrund dieser Eigenschaft wird der gestufte Puffer häufig im kolbenstangenlosen Hohlraum von Hydraulikzylindern verwendet. Der doppelkonische Puffer (siehe Abbildung 26-115e) ist leistungsfähiger als der konische Puffer (siehe Abbildung 26-115d) und wird häufig in Hydraulikzylindern von Baggern eingesetzt. Mit dem porösen Zylinderpuffer und dem porösen Kolbenpuffer (siehe Abbildung 26-115f、h) kann eine Pufferwirkung erzielt werden, die dem idealen Parabolspiegel sehr nahe kommt. Abbildung 26-116a zeigt die spezifische Struktur des Puffers für Hydraulikzylinder. Die traditionelle Pufferstruktur von Hydraulikzylindern ist weit verbreitet.
Die neue Dämpfungsstruktur mit variabler Drosselung hat derzeit eine Vielzahl von, einschließlich konstanter Drosselung oder variabler Drosselung Dämpfungsstruktur (siehe Abbildung 26-116b, c und schwimmende Buchse selbstregulierende Strömung Typ Dämpfungsstruktur (siehe Abbildung 26-116d) und so weiter.
Bei der in Abbildung 26-116b dargestellten Dämpfungsstruktur mit konstanter Drossel bewegt sich der Kolben in Richtung Zylinderkopf. Unter der Wirkung des Sicherungsrings und der konischen Feder bewegt sich der Dämpfungsblock ebenfalls mit dem Kolben in Richtung Zylinderkopf. Wenn der Dämpfungsblock mit der Zylinderkopfebene verbunden ist, bildet sich in dem stangenlosen Hohlraum eine Pufferölkammer. Durch die Drosselbohrung wird das eingeschlossene Öl abgelassen, wodurch ein konstanter Drosselpuffer erreicht wird. Die in Abbildung 26-116c gezeigte Pufferstruktur mit variabler Drosselklappe verbessert die Pufferstruktur mit konstanter Drosselklappe. Dazu werden kleine Löcher in das Öleinlassrohr des Pufferblocks eingearbeitet. Durch diese Konstruktion kann sich der Drosselbereich ändern, wenn sich der Kolben in Richtung Zylinderkopf bewegt. Die variable Drosselung wird durch Änderung der Anzahl der Drosselbohrungen erreicht.
Die neue Puffervorrichtung mit Drosselklappe verfügt über konische Federn und eine konstante (variable) Drosselklappenstruktur. Im Vergleich zu zylindrischen Federn bieten konische Federn eine größere Seitenstabilität. Die Schwingungsfrequenz ist ein variabler Wert, der Resonanzphänomene verhindert. Durch diese Konstruktion werden Druckimpulse und übermäßige Druckspitzen in der Pufferkammer vermieden. Sie gewährleistet, dass sich der Druck allmählich ändert. Diese Struktur spart die seitliche Größe des herkömmlichen Pufferkolbens. Sie reduziert auch den Pufferhub. Die Struktur ist einfach und kostengünstig. Gleichzeitig erfolgt die Umkehrbewegung des Hydraulikzylinders in und aus dem Öl normal.
(6) das Abgasproblem des Hydraulikzylinders
Das Eindringen von Luft in den Zylinder führt häufig dazu, dass der Hydraulikzylinder während der Bewegung wackelt oder kriecht. Um dies zu beheben, fügen Sie eine Entlüftungsvorrichtung hinzu oder bewegen Sie den Hydraulikzylinder schnell bis zu seinem maximalen Hub, um die Luft zwangsweise auszustoßen. Gas im Hydraulikzylinder ist jedoch nicht die einzige Ursache für das Kriechphänomen. Die Installation des Hydraulikzylinders mit einer nicht parallelen Führungsschiene kann ebenfalls zu Kriechbewegungen führen. Dies geschieht, weil die nicht parallele Führungsschiene zu einem großen Widerstand führt. In diesem Fall muss der Zylinder eingestellt oder neu eingebaut werden.
(7) Durchflussmenge des Ölanschlusses
Die Durchflussrate des Ölanschlusses sollte 7 m/s nicht überschreiten, um einen übermäßigen Druckverlust zu vermeiden, der die Zylinderleistung beeinträchtigt.
(3) Auswahl der Dichtungsmaterialien
Dichtung, um die Kompatibilität des Materials mit dem Öl, anwendbare Temperatur, Drehzahlbereich und staubdicht und andere Geräte zu berücksichtigen.
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