A гидравлический цилиндрможет работать плавно на протяжении большей части своего хода и при этом повредить машину в конце хода. Неисправность часто проявляется в виде сильного удара, вибрирующей рамы, скачка давления, ослабления крепежного штифта или уплотнения, которое начинает протекать раньше, чем ожидалось.
Проблема обычно не в том, что цилиндру не хватает силы. Дело в том, что движущаяся масса не замедлилась контролируемым образом до того, как поршень достигнет торцевой крышки.
Амортизация гидравлического цилиндра — это инженерный метод, используемый для уменьшения конечного удара. Подушка создает ограниченный путь потока вблизи конца хода. Когда поршень входит в зону амортизации, масло выталкивается через сужение. Возникающее сопротивление поглощает часть движущейся энергии и замедляет поршень перед механическим контактом.
Это объяснение простое. Правильной конструкции нет. Слишком открытая подушка может привести к удару поршня о крышку. Слишком жесткая подушка может вызвать скачок давления, чрезмерный нагрев или неприемлемую задержку цикла. Правильная настройка зависит от скорости, нагрузки, вязкости масла, давления, температуры, монтажа и всей схемы.
Подушка не делает цилиндр «мягким» на всех участках хода. Он действует только во время конечной части выдвижения, втягивания или того и другого, в зависимости от конструкции цилиндра.
Подушка управляет тремя взаимосвязанными событиями:
Если одно из этих трех условий игнорируется, регулировка становится методом проб и ошибок. Оператор может закрыть игольчатый клапан, чтобы устранить удар, но создать проблему с давлением где-то еще.
Груз, приближающийся к концу хода, несет кинетическую энергию. В упрощенной форме:
гдеm- эффективная движущаяся масса иv– скорость поршня в начале торможения.
Квадрат скорости имеет значение. Если скорость увеличивается, энергия, которую необходимо контролировать, растет быстрее, чем сама скорость. Цилиндру, движущемуся в два раза быстрее, не просто требуется удвоенная амортизирующая способность; движущая энергия может быть примерно в четыре раза выше, если эффективная масса остается неизменной.
Вот почему подушка, работающая на ненагруженном испытательном стенде, может выйти из строя, когда цилиндр соединен со стрелой, направляющими, плитой или подъемной конструкцией. Машина добавляет движущуюся массу, а также может добавить гравитацию, накопленную механическую энергию и изменение рычага.
Расчет – это только первая проверка. В реальном оборудовании также необходимо учитывать влияние трения, направления нагрузки, захваченного воздуха, сжимаемости масла и реакции клапана.
В обычной конструкции подушки используется амортизирующая копья или втулка, входящая в соответствующее отверстие в торцевой крышке. Движение поршня закрывает нормальный обратный путь и оставляет меньший контролируемый канал для масла.
Последовательность обычно следующая:
- Поршень проходит основной ход с относительно небольшим ограничением.
- Подушка копья входит в полость торцевой крышки.
- Уменьшается доступная площадь выхода масла.
- Противодавление повышается на амортизирующей стороне поршня.
- Поршень замедляется перед механическим контактом.
- Ближе к концу хода обратный клапан или обходной путь обеспечивают более быстрое движение в противоположном направлении, в зависимости от конструкции.
Геометрия должна быть чистой и концентричной. Поврежденное копье, загрязненная полость или неправильный зазор изменяют проходное сечение. В этом случае цилиндр может демпфировать неравномерно, даже если внешняя регулировка не сдвинулась.
Регулируемая подушка позволяет технику менять ограничение в соответствии с особенностями машины. Это полезно при изменении нагрузки, температуры масла или скорости цикла. Запрещается эксплуатация за пределами номинальных характеристик цилиндра и цепи.
Практическая процедура регулировки должна следовать контролируемой последовательности:
Используйте одобренное исходное положение для регулировки подушки. Не начинайте работу с полностью закрытым регулятором. Полностью ограниченный проход может привести к повышению давления до того, как оператор поймет, что происходит.
Если конструкция машины это позволяет, протестируйте движение на пониженной скорости и без лишнего персонала рядом с движущейся конструкцией. Подтвердите направление движения, место окончания хода и доступный метод аварийной остановки.
Запишите исходную настройку. Внесите небольшое изменение, повторите то же движение и наблюдайте за воздействием, временем остановки, поведением давления и температурой. Если оператор одновременно изменяет подачу насоса, регулировку подушки и фазы газораспределения, результат нельзя связать с одной причиной.
Выдвижение и втягивание не всегда имеют одинаковую эффективную нагрузку. Вертикальному цилиндру может помогать сила тяжести в одном направлении и противодействовать силе тяжести в другом. Амортизация, приемлемая во время разгибания, может быть слишком агрессивной во время втягивания.
| Полевой симптом | Возможная причина для расследования | Первая проверка |
|---|---|---|
| Сильный стук на полном ходу | Подушка слишком открыта, подушка не зацепляется, слишком высокая скорость. | Проверьте зацепление подушки и метки контакта на торцевой крышке. |
| Медленное финальное движение | Ограничение слишком тугое, холодное масло, канал потока слишком мал. | Сравните температуру и давление масла во время амортизации. |
| Скачок давления в конце хода | Чрезмерное ограничение, захваченный воздух, плохая реакция на сброс контура. | Контролируйте давление, используя правильную контрольную точку и номинал. |
| Другое поведение в горячем состоянии | Вязкость масла меняется в зависимости от температуры, внутренней утечки или чувствительности настройки. | Повторите испытание при стабильной рабочей температуре. |
| Подушка работает только в одном направлении. | Односторонняя подушка, проблема с обратным клапаном или неравномерная нагрузка | Проверьте обе цепи подушки и направление нагрузки. |
| Стук остался после регулировки | Может возникнуть механический зазор или перемещение рамы. | Осмотрите пальцы, втулки, крепления и жесткие упоры. |
Таблица представляет собой руководство по устранению неполадок, а не диагностику. Один и тот же симптом может иметь более одной причины. Цилиндр не следует модифицировать до тех пор, пока не будут проверены причины на стороне машины.
Подушка не может компенсировать неподходящую схему управления. Следующие элементы могут изменить поведение в конце хода:
Устройство регулирования потока определяет, насколько быстро цилиндр приближается к зоне амортизации. Устройства ввода и вывода ведут себя по-разному при превышении нагрузки. Правильный выбор зависит от направления нагрузки и риска неконтролируемого движения.
Когда сопротивление подушки возрастает, давление может быстро возрасти. Предохранительный клапан должен защищать контур, не допуская непредсказуемой остановки поршня. Регулировку, реакцию и расположение клапана следует учитывать с учетом номинального давления в цилиндре.
Вертикальные или подвешенные грузы могут потребовать устройства контроля нагрузки. Подушка — это устройство замедления; оно не заменяет правильно спроектированную функцию удержания нагрузки или противовеса.
Воздух может сделать финальное движение пружинистым, шумным и непоследовательным. Прежде чем оценивать подушку, прокачайте систему в соответствии с процедурой машины и проверьте, нет ли подсоса воздуха со стороны всасывания или низкого уровня в резервуаре.
На ограничение влияет вязкость жидкости. Настройка, установленная для холодного масла, может вести себя по-другому после того, как машина достигнет рабочей температуры. Ввод в эксплуатацию должен включать проверку теплого цикла, а не только испытание при первом запуске.
При заказе нестандартного гидроцилиндра производителю цилиндра необходимо отправить следующие данные:
- Эффективная движущаяся масса
- Требуемая скорость перед зоной амортизации
- Направление нагрузки при выдвижении и втягивании
- Ход и доступная длина подушки
- Рабочее и пиковое давление
- Тип гидравлической жидкости и диапазон температур
- Расход насоса и расположение клапанов
- Способ монтажа и условия выравнивания.
- Требуемое время цикла
- Требуется ли амортизация при выдвижении, втягивании или обоих случаях
На чертеже должно быть указано расположение подушки, доступ к регулировке, положение портов, монтажные размеры и механические упоры. «С подушкой» — это не полная техническая характеристика.
Если машина работала с повторяющимися ударами в конце хода, проверьте не только уплотнение цилиндра. Проверять:
- Монтажные штифты на конце штока и на конце крышки
- Втулки и отверстия для шплинтов.
- Сварные монтажные кронштейны
- Механические концевые упоры
- Шланговые соединения и трубные хомуты
- Прямолинейность и состояние поверхности штока цилиндра.
- Следы торцевой крышки вокруг полости подушки.
- Записи температуры и давления масла
Жесткая остановка передает энергию всей конструкции. Замена цилиндра без исправления ослабленного штифта, смещенного кронштейна или неправильной настройки клапана может только перенести неисправность на следующий заменяемый блок.
Некоторым машинам требуется другое решение. Если груз должен остановиться в нескольких положениях, более подходящим может быть внешнее пропорциональное управление, гидравлическое торможение или специальная схема управления движением. Если цилиндр используется в качестве структурного упора, возможно, потребуется изменить конструкцию механического упора, а не заставлять подушку поглощать ненормальную нагрузку.
Правильный вопрос не в том, «Может ли подушка цилиндра скрыть удар?» Это вопрос: «Где следует контролировать движущуюся энергию и как система докажет, что она контролируется последовательно?»
Амортизация гидравлического цилиндра — это небольшая часть цилиндра, но она находится в той точке, где движение становится силой. Правильное проектирование начинается с движущейся массы и скорости, затем продолжается геометрией подушки, ограничением потока, защитой цепи, температурой и выравниванием машины.
Для проекта OEM или замены предоставьте фактическую нагрузку, скорость, ход, давление, масло и данные монтажа. Затем производитель цилиндра может рассмотреть требования к подушке как части всего гидравлического узла, а не рассматривать ее как стандартную опцию.
Если ваш цилиндр сильно ударяется в конце хода, отправьте чертеж цилиндра, рабочее давление, расход, ход, скорость цикла и краткое описание нагрузки. HCIC может проверить спецификацию цилиндра и условия применения, прежде чем предлагать замену или нестандартную конструкцию.
