Dimenzovanie tlmenia hydraulického valca: Ako ovládať spomalenie na konci zdvihu a špičky tlaku

I. Problém: Prečo vysokorýchlostné valce trpia únavou koncového uzáveru

Keď ahydraulický valecpohybuje viactonovým mechanizmom pri rýchlostiach nad 0,1 až 0,2 m/s (4 až 8 palcov/s), čím sa hmota náhle zastaví na koncovom uzávere valca, čo vytvára obrovský deštruktívny šok.

Mnoho konštruktérov zariadení predpokladá, že nastavenie poistného ventilu hlavného systému na 3 000 psi chráni celý pohon. V skutočnosti, keď piest prejde primárnym výstupným otvorom a vstúpi do vankúšovej zóny, zachytený olej má iba jednu malú únikovú cestu: kalibrovaný ihlový ventil alebo presný otvor.

Ak je geometria vankúša poddimenzovaná alebo nesprávne nastavená, zachytený spomaľovací tlak za oštepom vankúša môže na niekoľko milisekúnd ľahko stúpnuť na 6 000 až 10 000+ psi (400 až 700 barov).

Počas tisícok cyklov tieto prudké tlakové prechody vedú k:

• Prasknuté zadné uzávery valcov a zlomené zvárané príruby
• Vyfukované tesnenia hlavy upchávky a deformované držiaky stieračov tyče
• Natiahnuté spojovacie tyče a chronická extrúzia O-krúžku
• Odierané alebo ryhované vankúšové oštepy a párové puzdrá

II. AkoHydraulický valecOdpružovacie práce

Vnútorný hydraulický vankúš premieňa kinetickú energiu pohybujúcej sa hmoty (plus nepretržitú hnaciu silu z čerpadla) na teplo vytláčaním zachyteného objemu oleja cez obmedzený otvor počas krátkeho spomalenia sc (zvyčajne 20 až 40 mm alebo 0,75 až 1,5 palca).

Správne navrhnutá zostava vankúša obsahuje tri základné mechanické prvky:

1. Cushion Spear (alebo Piest):Presne opracovaný výstupok na pieste, ktorý uzatvára hlavný kvapalinový port, keď vstupuje do dutiny koncového uzáveru.
2. Nastaviteľný ihlový ventil:Merací otvor, ktorý umožňuje technikom údržby jemne doladiť prietok výfukových plynov na základe skutočných rýchlostí prevádzkového cyklu a viskozity oleja.
3. Spätný spätný ventil s voľným prietokom:Pružinová guľa alebo klapka, ktorá umožňuje plný neobmedzený prietok do valca počas reverzácie zdvihu, čím zaisťuje okamžitú rýchlosť odtrhnutia bez oneskorenia.

Výpočet energie a tlaku vankúša krok za krokom Ak chcete zistiť, či vnútorný vankúš bezpečne zvládne vaše zaťaženie bez prekročenia prahu prasknutia alebo únavy valca, vypočítajte celkovú energiu, ktorá sa má absorbovať:

Krok 1: Vypočítajte kinetickú energiu pohybujúcej sa hmoty

                                                                                  Ek = ½ m v²

kde:

m = celková pohyblivá hmotnosť (vrátane piestu, tyče, príslušenstva a vonkajšieho užitočného zaťaženia v kg alebo lb)

v = Maximálna rýchlosť v momente, keď vankúšik zasiahne dutinu (m/s alebo in/s)

Krok 2: Pridajte prácu s pohonom počas spomaľovania

Ak prietok čerpadla počas spomaľovania pokračuje, tlak v systéme tlačí piest cez zdvih tlmiča sc:

                                                               Wprop = Fprop × sc = (Psys × Apiston) × sc

kde:

Psys = tlak v hnacom systéme (Pa alebo psi)

Piest = efektívna plocha hnacej strany (m² alebo in²)

sc = efektívna dĺžka oštepu vankúša (m alebo in)

Krok 3: Celková energia na absorpciu

                                                                        Celkove = Ek + Wprop ± Whmotnosť

(Pri zvislom alebo naklonenom pohybe pridajte alebo odčítajte gravitačnú prácu m g sc sinθ).

Krok 4: Vypočítajte priemerný tlak zachyteného vankúša

Priemerná požadovaná sila spomalenia Fdec je:

                                                                                  Fdec = súčet / sc

Výsledný priemerný hydraulický tlak vo vnútri poduškovej komory Pcushion je:

                                                                              Pcushion = Fdec / Acushion

Kde Acushion je prstencová oblasť zachyteného olejového stĺpca vo vrecku vankúša (Abore − Aspear alebo Arod).

Technické pravidlo: Špičkový prechodový tlak počas počiatočného vstupu oštepu zvyčajne dosahuje 1,5 až 2,2-násobok vypočítaného priemerného tlaku vankúša. Ak vypočítaný vrchol prekročí 1,5-násobok maximálneho menovitého únavového tlaku valca, je potrebný externý proporcionálny spomaľovací ventil alebo dlhší vlastný tlmič.

III. Bežné chyby v poli, ktoré ničia odpružené valce

1. Plné zasunutie ihlového ventilu (nulový prietok): Operátori, ktorí sa snažia eliminovať hluk pri koncovom zdvihu, niekedy úplne zatvoria ihlový ventil. Tým sa vytvorí úplný hydraulický zámok vo vrecku vankúša, ktorý vytlačí olej cez vôľu oštepu a tesnenia upchávky fúkacej hlavy.

2. Ignorovanie horizontálnej zotrvačnosti na voľne sa otáčajúcich vozíkoch: Konštruktéri počítajú iba jazdný tlak a zabúdajú na kinetickú energiu 10-tonového vozíka. Aj pri nízkom tlaku veľká zotrvačnosť rozdrví vnútorný vankúš.

3. Použitie štandardných vankúšikov s vodou a glykolom alebo vysokoviskózneho studeného oleja: Hustejšie kvapaliny alebo nízkoviskózne ohňovzdorné kvapaliny výrazne menia prietok cez dávkovaciu ihlu, čo spôsobuje silné pretlakovanie počas ranných zimných štartov.

4. Zanedbanie odvzdušnenia kvapaliny: Špongiovitý, prevzdušnený olej vstupujúci do vankúša sa stláča ako pružina, čo spôsobuje poskakovanie, naftu a nepravidelné spomalenie.

IV. Čo poslať pri dimenzovaní vlastných polstrovaných valcov

Pri požiadavke na špeciálne odpružené valce od HCIC uveďte:

• Celková pohyblivá hmotnosť (vrátane tyče valca a namontovaného náradia)
• Profil prevádzkovej rýchlosti (stála rýchlosť, zrýchlenie a približovacia rýchlosť)
• Dostupné obmedzenia dĺžky zdvihu vankúša
• Typ prevádzkovej kvapaliny, rozsah pracovnej teploty a nastavenie poistného ventilu systému
• Orientácia montáže (horizontálna, vertikálna nahor, zvislá nadol alebo sklopný oblúk)

V. Vyhlásenie o technických hraniciach a inžinierstve

Výpočty vankúšov uvedené vyššie poskytujú základné odhady veľkosti založené na mechanike tuhého telesa. Skutočné špičkové dynamické tlaky závisia od objemového modulu hydraulického oleja, kapacity vedenia, koeficientov vypúšťania ihlového otvoru a časov odozvy ventilov. Konečné návrhy zariadení by sa mali overiť testovaním prevodníka tlaku a simuláciou prechodných javov.*

VI. Poraďte sa s HCIC pre riešenia vankúšov vyrobených na mieru

HCIC konštruuje zákazkové priemyselné a mobilné hydraulické valce s prispôsobenými profilmi vankúšov pre aplikácie s vysokým dopadom na celom svete.