انواع سیلندرهای هیدرولیک: راهنمای اندازه و انتخاب

سیلندرهای هیدرولیک نیروی خطی کنترل شده ای را در بیل مکانیکی، ماشین آلات کشاورزی، پرس، سیستم‌های{0}} جابجایی مواد، تجهیزات دریایی و اتوماسیون کارخانه ارائه می‌کنند.

سیلندر سمت راست به چیزی بیشتر از سوراخ و کورس بستگی دارد. نیروی مورد نیاز، فضای نصب، جهت بار، فشار، محیط، چرخه کار، و هندسه نصب همگی بر انتخاب تأثیر می‌گذارند. این راهنما انواع سیلندرهای اصلی، ساختار آنها، اندازه اولیه و اطلاعاتی را که خریداران آمریکایی باید قبل از سفارش یک واحد استاندارد یا سفارشی جمع‌آوری کنند، توضیح می‌دهد.

انواع سیلندرهای هیدرولیک و محل استفاده از آنها

سیلندرهای هیدرولیک را می توان بر اساس روش تحریک، طراحی داخلی، ساخت و چیدمان نصب طبقه بندی کرد. دسته ها همپوشانی دارند. به عنوان مثال، یک سیلندر جوش داده شده نیز ممکن است دو اثر- باشد، در حالی که یک استوانه تلسکوپی می تواند تک- یا دو{4}}کاره باشد.

*این ارقام دامنه کاربرد گسترده ای هستند، نه رتبه بندی جهانی. همیشه از رتبه‌بندی‌های فشار کار-فشار و اثبات- سازنده استفاده کنید.

سیلندرهای یک-و دو اثر-

A سیلندر تک-اثر از فشار هیدرولیک برای حرکت پیستون در یک جهت استفاده می کند. جاذبه، فنر یا بار خارجی به طور معمول حرکت بازگشت را فراهم می کند. این چیدمان برای برنامه‌هایی مانند بلند کردن بدنه{2}}که نیازی به جمع کردن برقی نیست، به خوبی کار می‌کند.

A سیلندر دو-عملکرددارای پورت های فشار در دو طرف پیستون است، بنابراین روغن هیدرولیک امتداد و جمع شدن را کنترل می کند. زمانی که یک ماشین به حرکت کنترل شده در هر دو جهت، زمان چرخه ثابت یا موقعیت دقیق نیاز دارد، انتخاب بهتری است.

سیلندرهای تلسکوپی

A سیلندر هیدرولیک تلسکوپیاستوانه چند مرحله ای نیز نامیده می شود و شامل چندین مرحله لوله ای تو در تو می باشد. مزیت اصلی آن نسبت ضربه به طول جمع شده است. یک استوانه بسته نسبتا کوتاه می تواند تا چندین برابر طول اولیه خود گسترش یابد.

این طرح در کامیون‌های کمپرسی، تریلرها، تجهیزات زباله، سکوهای بالابر و سایر ماشین‌ها با فضای نصب محدود رایج است.

سیلندرهای بدون میله

یک سیلندر بدون میله حرکت پیستون را به یک کالسکه خارجی منتقل می کند بدون اینکه میله معمولی از بدنه خارج شود. سفر طولانی را در جایی که فضای کافی برای هر بشکه سیلندر و میله کشیده وجود ندارد فراهم می کند.

هدایت بار محدودیت اصلی است. بار متحرک به طور کلی باید دارای هدایت خارجی باشد تا اینکه سیلندر را مجبور به جذب گشتاورهای بزرگ یا بارهای جانبی کند.

پیستون، میله{0}}و سیلندرهای جوش داده شده

یک پیستون یا سیلندر قوچ نیروی فشاری را از طریق یک پیستون{0}}قطر بزرگ تولید می‌کند و معمولاً برای بلند کردن و فشار دادن استفاده می‌شود.

استوانه‌های میله‌ای{0}}از میله‌های رزوه‌دار خارجی برای نگه داشتن درپوش‌های انتهایی در کنار هم استفاده می‌کنند. ابعاد نصب استاندارد آنها و ساخت و ساز قابل سرویس آنها را در ماشین آلات صنعتی رایج کرده است.

سیلندرهای جوش داده شده از یک لوله جوش داده شده و ساختار درپوش انتهایی- استفاده می کنند. آنها دارای یک پوشش فشرده و استحکام ساختاری بالا هستند که مناسب تجهیزات هیدرولیک سیار است.

اجزای سیلندر و تنظیمات نصب

 

اکثر سیلندرهای هیدرولیک معمولی شامل همان قطعات اصلی هستند:

- لوله سیلندر حاوی فشار است و حرکت پیستون را هدایت می کند.
- پیستون محفظه های فشار را جدا می کند و فشار را به نیرو تبدیل می کند.
- میله پیستون این نیرو را به دستگاه منتقل می کند.
- سر سیلندر و درپوش لوله را می‌بندند و از قسمت‌های داخلی پشتیبانی می‌کنند.
- یاتاقان یا راهنمای میله از میله پشتیبانی می کند و تراز را حفظ می کند.
- مهر و موم پیستون و میله نشت روغن داخلی و خارجی را محدود می کند.
- برف پاک کن از ورود خاک و رطوبت به اطراف میله جلوگیری می کند.
- پورت های هیدرولیک سیلندر را به سوپاپ ها، شیلنگ ها یا لوله ها متصل می کند.

یک نمودار مقطعی برچسب‌گذاری شده در کنار این بخش می‌تواند به خریدار غیرمهندسی کمک کند تا لوله، پیستون، میله، گلند، مهر و موم و پورت‌ها را شناسایی کند.

انواع نصب رایج

پایه‌های فلنج اتصال سفت و سختی را ایجاد می‌کنند و بارهای محوری را در صورت تراز صحیح به طور موثر اداره می‌کنند.

پایه‌های پایی یا جانبی{0}}بدنه سیلندر را روی قاب دستگاه محکم می‌کند. آنها برای جلوگیری از بارگذاری جانبی به تراز دقیق نیاز دارند.

پایه‌های چشمی{0}}کلویس و پین به سیلندر اجازه می‌دهند در حین حرکت مکانیسم بچرخد. آنها در ساخت و ساز و تجهیزات کشاورزی رایج هستند.

پایه‌های Trunnion به حرکت زاویه‌ای در اطراف مکانیزم‌های ثابت و کت و شلواری اجازه می‌دهند که در آن سیلندر از طریق ضربه، زاویه تغییر می‌دهد.

انتهای میله‌های بلبرینگ کروی دارای ناهماهنگی زاویه‌ای محدود هستند و در مکانیسم‌های مفصلی که بارهای زیادی را حمل می‌کنند مفید هستند.

هر کدام از مانت که استفاده می شود، باید مسیر بارگذاری واقعی را دنبال کند. یک سیلندر هیدرولیک عمدتا برای نیروی محوری طراحی شده است، نه به عنوان یک راهنمای ساختاری. ناهماهنگی می تواند باعث سایش زودرس میله-، سایش ناهموار بشکه، اتصال، خم شدن میله، و خستگی در اطراف جوش یا پایه ها شود.

پایه‌های پین‌دار و کروی معمولاً با مکانیسم‌هایی که در یک قوس حرکت می‌کنند، مناسب هستند. پایه‌های فلنجی و پایی سفت و سخت نیاز به هم ترازی دقیق دارند.

استانداردهای NFPA ابعاد حفره و میله اینچ، ابعاد نصب صنعتی، پورت‌ها، کمانش، و روش‌های رتبه‌بندی فشار-را نشان می‌دهند. آنها به ویژه زمانی مرتبط هستند که تجهیزات ایالات متحده نیاز به تعویض داشته باشند.

محاسبات اندازه، نیرو و فشار

اندازه سیلندر با رابطه بین فشار، سطح پیستون و نیرو شروع می شود:

**نیروی=فشار × مساحت**

یا:

**F = P × A**

کجا:

- **F**=نیرو بر حسب پوند-نیرو (lbf)
- **P**=فشار هیدرولیک در psi
- **A**=مساحت موثر پیستون در اینچ مربع

برای تمدید:

**A=π × حفره² ÷ 4**

برای پس گرفتن:

**یک ناحیه=پیستون - ناحیه میله**

از آنجایی که میله سطح موثر در یک طرف پیستون را کاهش می دهد، یک سیلندر معمولی یک-میله با عملکرد دو- معمولاً نیروی کششی کمتری نسبت به نیروی فشار در همان فشار ایجاد می کند.

مثال 1: سوراخ مورد نیاز برای 10000 پوند با سرعت 3000 psi

نیروی مورد نیاز:

**F=10,000 پوند باف **

فشار موجود:

**P=3,000 psi**

منطقه مورد نیاز پیستون:

**A = F ÷ P**

**=10,000 ÷ 3،000=3.33 در²**

قطر سوراخ:

** سوراخ=√(4A ÷ π)**

** سوراخ ≈ 2.06 اینچ **

سوراخ 2.06 اینچی حداقل نظری است. یک طرح واقعی باید اصطکاک، کاهش فشار، تغییر بار و حاشیه ایمنی مناسب را نیز در نظر بگیرد. بنابراین ممکن است به جای تعیین اندازه نظری دقیق، سوراخ استاندارد مناسب بعدی انتخاب شود.

جریان و سرعت سیلندر

جریان تا حد زیادی سرعت سیلندر را تعیین می کند:

**سرعت=جریان ÷ منطقه موثر**

یک گالن آمریکا تقریباً 231 اینچ مکعب است. بنابراین:

**10 GPM=10 × 231 ÷ 60=38.5 در³/sec**

مثال 2: زمان تقریبی تلسکوپی-کشش سیلندر

یک استوانه تلسکوپی سه مرحله‌ای ساده‌شده-تک عمل- که با سرعت 10 GPM عرضه می‌شود را در نظر بگیرید.

| مرحله|قطر موثر|منطقه|سکته مغزی |
| --- | ---: | ---: | ---: |
| مرحله 1|4.0 اینچ|12.57 اینچ|20 اینچ |
| مرحله 2|3.0 اینچ|7.07 اینچ|20 اینچ |
| مرحله 3|2.25 اینچ|3.98 اینچ|20 اینچ |

با سرعت 38.5 اینچ در ثانیه، مرحله 1 در:

**38.5 ÷ 12.57=3.06 در/ثانیه**

زمان تمدید آن:

** 20 ÷ 3.06 ≈ 6.5 ثانیه **

برای مرحله 2:

**38.5 ÷ 7.07=5.45 در/ثانیه**

**زمان ≈ 3.7 ثانیه**

برای مرحله 3:

**38.5 ÷ 3.98=9.67 در/ثانیه**

**زمان ≈ 2.1 ثانیه**

زمان تقریبی کل تمدید عبارت است از:

**6.5 + 3.7 + 2.1=12.3 ثانیه**

این یک محاسبه ساده است. یک طراحی سیلندر تلسکوپی{1} واقعی باید از نواحی مرحله موثر سازنده استفاده کند و توالی، هندسه داخلی، اصطکاک، کاهش فشار و تغییرات بار را در نظر بگیرد.

اشتباهات رایج در اندازه گیری

قبل از ثبت سفارش، بررسی کنید که محاسبه انجام نشده است:

- از ناحیه تمام سوراخ به جای ناحیه حلقوی برای نیروی پسرفت استفاده شد
- افت فشار از طریق شیرها و شیلنگ ها نادیده گرفته شد
- سیلندر را صرفاً از حداکثر فشار سیستم انتخاب کرد
- کمانش میله در طول یک ضربه فشرده سازی طولانی نادیده گرفته شد
- بارگذاری جانبی محاسبه نشد
- اندازه جریان هیدرولیک را برای زمان چرخه مورد نیاز کم کرد
- بالشتک را در نزدیکی انتهای ضربه نادیده گرفت

یک ماشین حساب آنلاین می تواند این کار را ساده کند. ورودی های مفید شامل سوراخ، قطر میله، ضربه، فشار، جریان، بار و ضریب ایمنی است. خروجی ها می توانند شامل نیروی کشش و جمع شدن، حجم روغن و زمان تخمینی سفر باشد.

مواد، مهر و موم، پوشش ها و استانداردها

مواد باید هم با بار مکانیکی و هم با محیط کار مطابقت داشته باشند. فولاد کربن به طور گسترده ای برای بشکه ها و قطعات ساختاری استفاده می شود. کاربردهای دریایی،{2}}فرآوری مواد غذایی، شیمیایی و بسیار خورنده ممکن است به فولاد ضد زنگ نیاز داشته باشد.

میله های پیستون معمولاً از فولاد سخت شده با روکش کروم سخت استفاده می کنند. خوردگی شدید یا خدمات سایشی ممکن است مستلزم سخت شدن القایی، نیتروکربورسازی، مواد میله‌ای ضد زنگ، یا پوشش‌های مقاوم در برابر سایش{2}}HVOF مانند WC{3}}CoCr باشد. رنگ، پوشش پودری، پیش تصفیه فسفات و سایر سیستم های محافظ نیز در قسمت های خارجی استفاده می شود.

مواد مهر و موم به همان اندازه اهمیت دارد:

| مواد مهر و موم|قدرت معمولی |
| --- | --- |
| NBR|خدمات هیدرولیک روغن معدنی عمومی- |
| HNBR|بهبود دما، سایش و مقاومت در برابر پیری |
| پلی اورتان (PU)|مقاومت سایشی و اکستروژن قوی |
| PTFE|اصطکاک کم و سازگاری شیمیایی گسترده |
| FKM|برنامه های کاربردی مقاوم در برابر-درجه حرارت بالا و مواد شیمیایی- |

محدودیت های دما و سازگاری سیال نه تنها به خانواده پلیمرها بلکه به ترکیب بستگی دارد. برای مثال، راهنمای آب‌بندی پارکر نشان می‌دهد که NBR، HNBR، FKM، TPU و سایر مواد ممکن است با توجه به نوع سیال و ایستا یا دینامیک بودن آب‌بندی متفاوت انتخاب شوند.

حفاظت در برابر خوردگی در خدمات ساحلی، ماشین‌آلات دریایی و تجهیزات برف‌زدایی{0}درمعرض نمک جاده به توجه ویژه نیاز دارد.

ASTM B117{3}}26 یک روش فعلی ایالات متحده برای آزمایش نمک کنترل شده-فلزات و فلزات پوشش داده شده است. ASTM نسبت به درمان نتایج اسپری نمک به عنوان پیش‌بینی مستقیم عمر خدمات در دنیای واقعی هشدار می‌دهد.

استانداردهای مربوطه ممکن است شامل ISO 6020-2 برای سیلندرهای متریک 160 باری خاص و ISO 6022 برای سیلندرهای سری 250 بار باشد. ISO 6022:2006 در زمان نگارش همچنان جاری است، در حالی که نسخه جایگزین در دست توسعه است. هنگام ثبت سفارش، مشخصات تدارکات باید بازبینی فعلی را تأیید کند.

برنامه ها، نگهداری و حالت های خرابی

محیط های مختلف تمایل به طرح های متفاوت دارند:

- تجهیزات ساختمانی معمولاً از سیلندرهای جوش داده شده فشرده و دو-استفاده می‌کنند که برای تحمل بارهای ضربه‌ای ساخته شده‌اند.
- تجهیزات کشاورزی اغلب از سیلندرهای جوش داده شده با پایه‌های گیره، لوله‌ای متقاطع- یا پین استفاده می‌کنند، زیرا مکانیسم در زوایای تغییر حرکت می‌کند.
- کامیون‌های کمپرسی و تریلرها از سیلندرهای تلسکوپی استفاده می‌کنند تا در فضای نصب محدود، حرکت‌های بلند را دریافت کنند.
- پرس‌های صنعتی و تجهیزات کارخانه اغلب از سیلندرهای سبک-میله‌ای یا آسیاب سنگین- استفاده می‌کنند که تکرارپذیری و قابلیت سرویس دهی اهمیت دارد.
- تجهیزات دریایی و بندری به حفاظت بیشتر در برابر خوردگی و انتخاب دقیق میله‌ها و مهر و موم نیاز دارند.

خرابی های رایج عبارتند از-نشت آب بند خارجی میله، پیستون داخلی-نشت آب بند، خط خوردگی میله یا خوردگی، میله های خمیده، یاتاقان های میله فرسوده، آسیب بشکه، ترک های ناشی از خستگی در اطراف جوش ها یا پایه ها، گرمای بیش از حد، هوادهی یا حفره شدن، و آلودگی سطحی{2}.

اگر سیلندر تحت بار حرکت می کند، تعیین کنید که آیا روغن از کاسه نمد پیستون عبور می کند یا از شیر جهت یا کنترل نشتی دارد.

وقتی نشتی خارجی ظاهر شد، میله را قبل از تعویض مهر و موم بررسی کنید. درزگیر جدیدی که روی یک سطح خراشیده یا خورده زده می شود ممکن است دوباره به سرعت خراب شود.

زمانی که مهر و موم و قطعات سایش آسیب دیده باشند اما بشکه، میله و قطعات ساختاری در محدوده تحمل باقی می مانند، بازسازی می تواند مقرون به صرفه باشد. تعویض معمولاً زمانی جذاب تر است که میله به شدت خم شده باشد، بشکه دارای نمره گذاری عمیق باشد، جوش های ساختاری ترک خورده باشد، خوردگی شدید باشد، قطعات در دسترس نباشند، یا هزینه تعمیر به قیمت یک سیلندر جدید نزدیک شود.

آنچه خریداران آمریکایی باید در RFQ لحاظ کنند

یک درخواست مفید برای نقل قول باید شامل موارد زیر باشد:

- نوع سیلندر
- قطر سوراخ و میله
- سکته مغزی
- طول جمع شده و افزایش یافته است
- فشار کاری و اوج فشار
- نیروی فشار و کشش مورد نیاز
- سرعت عملیات
- سبک نصب و اتصال انتهای میله-
- نوع، اندازه و موقعیت درگاه
- سیال هیدرولیک و دمای کارکرد
- چرخه وظیفه
- مواجهه در فضای باز یا خورنده
- مقدار
- نقشه‌ها یا شماره قطعه سیلندر موجود
- الزامات آزمایش و صدور گواهینامه

سیلندرهای جایگزین استاندارد ممکن است صدها دلار هزینه داشته باشند. واحدهای تخصصی جوش داده شده، تلسکوپی، ضد زنگ،-حفره بزرگ، مجهز به حسگر-و سفارشی{3}}واحدهای مهندسی شده می توانند به سرعت هزاران هزینه داشته باشند.

زمان تحویل نیز متفاوت است. محصولات انبار ممکن است به سرعت ارسال شوند، در حالی که سیلندرهای سفارشی اغلب چندین هفته طول می کشد. نمونه‌های فعلی سازنده نشان می‌دهد که تقریباً 3 تا 8 هفته برای بسیاری از پروژه‌های سفارشی، با زمان‌بندی طولانی‌تر برای سیستم‌های غیرمعمول بزرگ یا پیچیده است.

هنگام تهیه یک سیلندر سفارشی در خارج از کشور، تأیید نمونه اولیه، آزمایش فشار، مستندات، بسته بندی، حمل و نقل دریایی یا هوایی، کیت های مهر و موم یدکی، پشتیبانی گارانتی، و{0}}در دسترس بودن قطعه جایگزین و همچنین قیمت واحد را مقایسه کنید.

آماده شدن برای انتخاب سیلندر

با برنامه کامل به جای اندازه سوراخ به تنهایی شروع کنید. نیرو، ضربه، هندسه نصب، فشار، جریان، محیط، چرخه کاری، پایداری میله، مواد آب بندی و فضای موجود، همگی بر طراحی نهایی تأثیر می گذارند.

حفره، قطر میله، سکته مغزی، ابعاد نصب، فشار عملیاتی، جزئیات کاربرد، و نقشه های موجود را قبل از درخواست بازنگری مهندسی یا نقل قول آماده کنید.

منابع حمایتی مفید ممکن است شامل موارد زیر باشد:

- یک ماشین حساب نیروی سیلندر هیدرولیک
- یک استوانه-با اندازه الگوی Excel
- PDF مشخصات سیلندر هیدرولیک
- چک لیست نصب و نگهداری
- فرم سفارشی- RFQ سیلندر

شرکت هایی که زمان پاسخگویی تضمین شده، پشتیبانی تلفن ایالات متحده، نمونه های اولیه سریع یا سیلندرهای نمونه را ارائه می دهند، به جای تکیه بر ادعاهای عمومی، باید آن تعهدات خاص را در کنار دکمه RFQ بیان کنند.

سوالات متداول

تفاوت بین سیلندرهای تک اثره-و دوبل- چیست؟

سیلندرهای تک-از فشار هیدرولیک در یک جهت استفاده می‌کنند و برای برگشت به نیروی جاذبه، فنر یا بار خارجی متکی هستند. سیلندرهای دو عملکرد -از فشار برای امتداد و جمع شدن استفاده می‌کنند، که آنها را برای حرکت دو طرفه کنترل‌شده مناسب‌تر می‌سازد.

سیلندرهای تلسکوپی چگونه با سیلندرهای استاندارد مقایسه می شوند؟

سیلندرهای تلسکوپی نسبت به طول جمع شده خود حرکت بسیار طولانی تری دارند. آنها برای تاسیسات با فضای محدود اما نیاز به سفر طولانی مناسب هستند، اگرچه ساخت چند مرحله ای آنها طراحی و نگهداری را پیچیده تر می کند.

چه زمانی سیلندر بدون میله انتخاب بهتری است؟

یک سیلندر بدون میله زمانی که به سفر خطی طولانی نیاز است به خوبی کار می کند اما فضای کافی برای میله پیستون در حال گسترش وجود ندارد. بار متحرک معمولاً باید دارای هدایت خارجی باشد زیرا گشتاورهای زیاد و بارهای جانبی عمر سیلندر را کوتاه می کند.

چگونه می توانم سوراخ، اندازه میله و فشار را محاسبه کنم؟

از **F=P × A** برای یافتن ناحیه پیستون مورد نیاز برای نیروی هدف استفاده کنید. سپس سوراخ، قطر میله، فشار سیستم و ضریب ایمنی را در حین بررسی نیروی پس‌کشی، کمانش میله، جریان مورد نیاز و افت فشار انتخاب کنید.

کدام پیکربندی نصب بار جانبی را به حداقل می رساند؟

هیچ پایه ای برای هر ماشینی بهترین نیست. پایه‌های بلبرینگ، قیچی، سنجاق-چشمی و کروی- مکانیزم‌هایی را که می‌چرخانند، مطابقت دارند. پایه‌های فلنجی و پایی زمانی که بار به‌طور دقیق با محور سیلندر تراز شده باشد، به خوبی کار می‌کنند.

کدام آب‌بندها و پوشش‌ها برای محیط‌های{0}}ساحلی یا جاده‌ای مناسب هستند؟

محیط‌های خورنده ممکن است به اجزای ضد زنگ، میله‌ها و پوشش‌های خارجی بهبودیافته و آب‌بندی‌هایی که هم با دمای سیال و هم دمای عملیاتی مطابقت دارند نیاز داشته باشند. آزمایش پاشش نمک می‌تواند سیستم‌های پوشش را مقایسه کند، اما مستقیماً عمر مفید در فضای باز را پیش‌بینی نمی‌کند.

قبل از تعویض سیلندر چه چیزی را باید بررسی کنم؟

از نظر نشتی خارجی، نمره گذاری میله، خوردگی، ناهماهنگی، خم شدن، نشت داخلی، نشتی شیر، آلودگی، سایش نصب، نوک فشار و دمای غیرعادی بررسی کنید. بسیاری از عیوب مربوط به آب بندی-قابل تعمیر هستند، در حالی که آسیب ساختاری یا آسیب شدید سطح ممکن است جایگزینی را توجیه کند.