Hidrolik Silindirlerde Yastıklama Nasıl Yapılır?
Hidrolik Silindirlerde Yastıklama Nasıl Yapılır?
Hidrolik Silindirlerde Yastıklama Nasıl Yapılır?
Hidrolik Silindirler için Aşamalı Yastıklama
Hidrolik silindir yastıkları, 100 yılı aşkın bir süredir pnömatik ve hidrolik silindirlerde ucuz bir seçenek olmuştur. Son birkaç inç strok sırasında bir yükü yavaşlatabilen piston çubuğunun basit, işlenmiş bir uzantısına iner. Bu yavaşlama işlemi otomatiktir, ayarlanabilir ve bakım gerektirmez. Düzgün yürütülürse zarif, uygun maliyetli bir çözümdür. Aşamalı yastıklama, aynı temel ilkelere dayanır ancak daha fazla etkinlik için ek özellikler kullanır.
Neden ihtiyacın olsun ki? Progresif yastıklamanın avantajları, en iyi, bir su baskını kapısı, seyir kilit kapısı veya bir hidrolik sistem tarafından desteklenen hareketli köprü açıklığı gibi çok büyük, ağır bir yapıya sahip olduğunuzda fark edilir. Böyle bir sistem tasarlıyorsanız, döngünün her iki ucunda yapının hareket etmesini yavaşlatmak ve durdurmak için bariz ihtiyaç birçok yolla gerçekleştirilebilir. Hidrolik sıvı akışını strokun sonuna doğru kademeli olarak azaltmak, çeşitli valf devreleriyle sağlanabilir, ancak bunların tümü, yavaşlama sürecini başlatmak ve kontrol etmek için bir tür elektrik kontrol sistemine veya limit anahtarına güvenir.
Sorun şu ki, bazen limit anahtarları ve kontrol sistemleri çalışmıyor. Ağır bir yapı yavaşlamayınca ve abutmentine çarptığında ne olduğunun etkilerini açıklamaya çok az ihtiyaç vardır. Ortaya çıkan hasar, hafif can sıkıcıdan felakete kadar herhangi bir yerde olabilir.
Neden sadece standart bir silindir yastığı seçeneği belirleyip bununla bitmiyorsunuz? Çoğu silindir üreticisinin standart yastık seçeneği, kademeli yavaşlama sağlamaz ve ağır bir kaçak yapıyı düzgün bir şekilde durdurmak için yetersiz olabilir. Bununla birlikte, çok kademeli bir yastıklama tasarımı, kademeli olarak ayarlanabilen yavaşlama sağlar. Yapı, herhangi bir kontrol valfi yavaşlamasına gerek kalmadan kasıtlı olarak döngüsünün sonuna kadar sürülebilir.
Aşamalı yastıklama, kontrol valflerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmaz, ancak büyük, ağır bir yapının döngüsünün her iki ucunda da sert bir duruşa çarpmasını önleyerek ekstra bir güvenlik önlemi sağlar. Amortisörler aynı amacı gerçekleştirebilir, ancak bunlar hidrolik sistemlerin bir parçası değildir, bu nedenle bu tartışmanın kapsamı dışındadırlar.
Aşamalı Hidrolik Silindir Yastıklama Tasarımı
Standart hidrolik silindir yastıklaması, herhangi bir veya her iki uçta son inç veya daha fazla strok sırasında silindirden dönüş akışının basit bir şekilde kısıtlanmasını sağlar. Silindirin piston çubuğunun ucuna sabitlenmiş bir mızrak, silindirin uç kapağında sıkıca oturan bir delikle temas eder. Dönüş sıvısı, piston dibe inene kadar çubuk hızını azaltan (düzenleyen) ayarlanabilir bir iğneli valf ile donatılmış daha küçük bir delikten zorlanır. Dönüş sıvısının kısıtlanmasından kaynaklanan artan basınç, yükü yavaşlatan mekanizmadır.
2. Standart hidrolik silindir yastıklaması, herhangi bir uçta veya her iki uçta son inç veya daha fazla strok sırasında silindirden dönüş akışının basit bir şekilde kısıtlanmasını sağlar.
Bu iğneli valfin karşısına yerleştirilmiş bir çek valf, gelen sıvının pistonun tüm alanı üzerinde hareket edebilmesi için ters yönde sınırsız akışa izin verir. Ağır sivil projeler için standart yastıkların eksiklikleri, yastık mızrağının kısa uzunluğu ve tek beden herkese uyan bir ayarlanabilir iğne valfinin kullanılmasıdır. Bu iğneli valfler genellikle çok daha büyük bir akış için boyutlandırılmıştır ve uygun şekilde ayarlanamaz.
Aşamalı tasarım, daha uzun yastıklama mızrakları ve dönüş sıvısı akış yolundaki mevcut iğneli valflerin sayısını kademeli olarak azaltacak şekilde düzenlenmiş çok sayıda iğneli valf kullanan standart yastık seçeneklerini genişletir (Şekil 3). İğne valflerin bu şekilde düzenlenmesi, yavaşlama profilini belirli bir uygulamaya uyacak şekilde programlamanıza olanak tanır. Program profilinin farklı kısımlarında nihai ince ayar, bireysel iğne valfleri aracılığıyla nihai olarak küçük artışlarla mümkündür.
Aşamalı yastıklama, sıvının geri akış yolundaki kısıtlamayı kademeli olarak artıran daha uzun yastıklama mızrakları ve çoklu iğne valfleri kullanılarak standart yastıklamaya göre genişler.
Hidrolik Silindirde Yastıklama Uzunluğu
Maksimum sonuçlara ulaşmak için aşamalı hidrolik silindir yastıkları tasarlamanın anahtarı üç özelliktir:
yastık mızrağının uzunluğu,
yavaşlatılacak yükün hesaplanması ve
Optimum akış kontrolü için boyutlandırma iğneli valfler.
Yastık mızrak uzunluğu önemlidir çünkü çoğu inşaat mühendisliği uygulaması silindirlerin yedek strok olmasını gerektirir. Bu, silindir dibe çökmeden önce güçlendirilmiş yapının dinlenme konumuna gelmesini sağlar. Yedek stroku silindirin her bir ucu arasında paylaşmak kurulum sırasında önemlidir. Silindirlerin çok sığ ayarlanması, silindirin, açıklık kapanmadan önce dibe çökmesine ve bunun tersine, diğer ucu yastıkların etkilerinden mahrum bırakmasına neden olabilir. Birden fazla silindir yükü hareket ettirdiğinde, tüm silindirlerdeki yastıkların birlikte hareket etmesi için hepsini aynı seviyeye ayarlamak önemlidir. Mevcut yastıklama miktarını en üst düzeye çıkarmak için yedek strok silindirin her iki ucu arasında paylaşılmalıdır.
Yastık mızrak uzunluğu belirlenirken yedek vuruş dikkate alınmalıdır. Bu kullanılmayan vuruş artık yastıklama için mevcut değildir ve hesaplamalardan düşülmesi gerekir. ½ ila ¾ inç kadar kısa yedek vuruşlar belirtilebilir. Daha uzun uzunluklar, yalnızca yapının dayanabileceği noktaya göre ayarlamanız gerektiğini düşünüyorsanız düşünülmelidir.
Yastık uzunluğunun seçilmesi, normal çalışma altında yavaşlamanın başlangıç noktası ile yaklaşık olarak aynı olmalıdır. İyi bir tasarım, normal yavaşlama noktasından kısa bir süre sonra yastıklama mızrağının temas etmesini sağlar, böylece normal çalışma altında yastıklama işleminden kaynaklanan istenmeyen bir geri basınç oluşmaz. Normal silindir yavaşlaması gerçekleştiğinde, tampon devresinden çıkan akış, iğneli valf ayarından daha azdır. Yastıklama işlevi her zaman arka plandadır ve yalnızca dönüş akışının normal koşulları aşmasına neden olan kaçak bir yük gerektiğinde devreye girer.
Genel olarak konuşursak, çoğu ağır inşaat mühendisliği uygulaması, yaklaşık 4 ila 6 inç uzunluğundaki yastıklama mızraklarıyla yeterli koruma sağlar. Yedek vuruşun yastıklama için kullanılamayacağını unutmayın. Bu nedenle, ½ inçlik bir yedek vuruş 4½ inçlik bir strok gerektirir. yastık mızrağı.
Mızrağın ilk ½ ila ¾ inç kısmı genellikle hafifçe incelir. Bu sivriltme, kabul eden dönüş hattı geçişinde mızrağın merkezlenmesini sağlar, ancak aynı zamanda yavaşlamayı başlatmada önemli bir rol oynar. Silindir hızındaki en çarpıcı değişiklik, mızrak bağlantısının bu ilk ¾ inç'inde gerçekleşir. Bunun nedeni, dönüş sıvısı için delik alanının, mızrak bağlantısının ilk ¾ inç'inde %100'den %20'ye çıkmasıdır. Mızrağın konik kısmı sıvı çıkış yolunu kapatmaya başlayana kadar silindirden geri dönüş akışının temelde nasıl sınırsız olduğunu görmek kolaydır.
Alan, çıkış yolu bloke olana kadar hızla değişir ve tüm sıvı, iğneli valflerden akmalıdır. Bir inç daha hareket ettikten sonra, ilk iğneli valflerden geçen çıkış yolu kapanır ve son sürünme hızı ikinci iğneli valf tarafından belirlenir. Yavaşlama hızı profili, ikinci iğneli valfin nihai sürünme hızı ayarından önce birinci iğneli valfte az ya da çok değişiklik meydana gelebilecek şekilde değiştirilebilir.
Daha uzun yastıklama mızrakları birden çok iğneli valfi barındırabilir. 6 inçlik. ¾-in ile mızrak. yedek strok, dört iğneye kadar valfe sahip olabilir. Mevcut yastık mızrak hareketinin inç başına bir iğneli valf aralığının genel bir kuralı etkili olmuştur. ¾-in ile. yedek strok ve ¾-in. mızrak konik, 6 inç için sadece 4½ inç hareket mevcut olacaktır. mızrak.
Hidrolik Silindirde Yükün Hesaplanması
Bir kaçak durumunda yavaşlatılacak maksimum yükü belirlemek, düşündüğünüzden daha kolay olabilir. Limit anahtarı arızası nedeniyle durmayan ağır hareket eden bir yapı ile, hidrolik sistem beygir gücü kadar önemli olan yapıların hareketli kütlesi değildir. Hareket eden su, rüzgar veya buzun neden olduğu kaçak koşulları, bir bütün olarak hidrolik sistemin denge valfleri, tahliye valfleri ve temel basınçlı kap bütünlüğünün arızalanma noktasına kadar normal hidrolik sistem tarafından ele alınır. Bu tür arızalar ilk sistem tasarımında dikkate alınırsa, yastık tartışmasının bir parçası olmaları gerekmez.
Yapının ataleti ve kütlesi, genel hesaplamalar için kesinlikle önemlidir. Bununla birlikte, kontrol sisteminin silindirlerden dönüş akışını yavaşlatamadığı senaryoda, bunlar tipik olarak silindir yastıklarında görülen yükün yalnızca %10 ila %20'sidir. Çoğu hidrolik sistem, sistem basıncı değişken deplasmanlı pompaların daha düşük bir akışı telafi etmesine neden olana kadar maksimum akış verecek şekilde tasarlanmıştır. Kontrol sistemi pompa akışını düzenleyemediğinde, pistonun karşı tarafından gelen geri basınç, hidrolik pompanın telafi etmesine neden olacak kadar büyük bir kuvvet uygulayana kadar silindir yavaşlamaya başlamaz. Hidrolik pompalama sisteminden gelen güç, hareket eden yapıdan gelen yükten çok daha büyük bir güçtür.
Pompaları dengelemek için gereken karşı basıncı hesaplamak, pistonun etkin alanına dayalı basit bir denklemdir. Yastıklama mızrağı nedeniyle piston alanının artık daha küçük olduğunu unutmayın. Şekil 4, bu hesaplamanın basitleştirilmiş bir sürümünü gösterir. Hidrolik silindir pistonunun her iki tarafına uygulanan kuvvetlerin temel akışkan gücü prensipleri değerlendirilmelidir.
4. 58 inç 2 'lik çubuk ucu piston alanı, kapak ucunun 89 inç 2 piston alanına karşı çalışmalı ve çubuk ucundaki basıncı, basınç dengelenmiş pompanın strokunu ortadan kaldıracak kadar yükseltmek için yeterli geri basınç oluşturmalıdır.
Silindiri geri çekmek için hesaplamalar yaparken mızrak alanı da dahil olmak üzere çubuk ucu halka alanındaki toplam kullanılabilir alanı kullanın. Pistonun çubuk ucu tarafında basınç tarafından oluşturulan kuvvet, kapak ucu tarafındaki alan eksi mızrak alanı ile karşılanmalıdır. Yine de Şekil 4'e atıfta bulunarak, 58 inç 2'lik rot başı piston alanı, kapak ucunun 89 inç 2'lik piston alanına karşı çalışmalıdır. Bu 89 inç,2 alan, çubuk ucundaki basıncı, basınç dengelenmiş pompanın strokunu kaldıracak kadar yükseltmek için yeterli geri basınç oluşturmalıdır. Aksi takdirde pompa tam debiyi boşaltmaya devam edecektir. Sistem basıncı yeterince yükseldiğinde, pompa telafi etmeye başlayacak ve böylece silindirin piston hızını azaltacaktır.
Hidrolik silindirlerde yastıklama valfi seçimi
Çoğu standart silindir yastıklı iğne valfi, her duruma uyan tek bir çözümdür ve çoğu inşaat mühendisliği uygulaması için gerekli olan yastıklama türü için uygun değildir. Genellikle maksimum akışlar için boyutlandırılmışlardır ve düşük akış durumları için çok az ayarlanabilirlik sağlayan kaba diş ayarlarına sahiptirler. Birden çok iğneli valf kullanmak, düşük akışlarda daha fazla ayarlanabilirlik sağlayan çok küçük çaplı delikler içerebilir. Çoğu ağır inşaat mühendisliği hareketli yapısı, maksimum hareket hızının yaklaşık %10'u kadar bir sürünme hızı gerektirir. Elbette bu, farklı uygulamalar için değişir. Ancak genel olarak, %100 hızdan %10 hıza yavaşlama 3 ila 10 saniye içinde gerçekleşmelidir. Sürünme hızına bir kez ulaşıldığında, sürünerek durmak için ne kadar süreceği tercih meselesidir.
Hangi basınçları beklediğinizi belirledikten sonra, ayarlanabilir iğneli valfler, piston kolu hızında gerekli değişikliği sağlamak için uygun şekilde boyutlandırılabilir. Keskin kenarlı bir delikten akışı hesaplamak için standart bir formül kullanılır:
A = Q / (24.12 ´ √∆P)
A'nın piston alanı olduğu yerde, 2'de
Q akıştır, gpm
∆P geri basınçtır, psid
Bu formül aynı zamanda yastık mızrağının yastığa ilk girdiği anda burnundaki basınç düşüşünü hesaplamak için de kullanılır. İğneli valfin delik çapı belirlenmeden önce, yastık mızrağının ilk teması tarafından oluşturulan 1. Aşama basınç düşüşünü hesaplamanız gerekir. Bu Aşama 1 reaksiyonu, silindirden gelen yüksek geri dönüş akışı, iğneli valfler tarafından tanımlanan küçük deliklerle çok hızlı bir şekilde sınırlandığında meydana gelir. Yastıklama mızrağı, uzunluğunun ilk ½ ila ¾ inç'i üzerinde küçük bir konik ile işlenmiştir (Şek. 5). Bu koniklik, pompayı yok etmeye başlamak için gerekli olan karşı basıncın ilk aşamasını sağlar.
5. Yastıklama mızrağı, pompanın strokunu kaldırmaya başlamak için gerekli olan ilk geri basınç aşamasını sağlamak için uzunluğunun ilk ½ ila ¾ inçlik kısmı üzerinde küçük bir konik ile işlenmiştir.
Her 1/10 inçte bir kullanılabilir akış alanının anlık görüntüsünü alabilirsiniz. Mızrak konik boyunca basınç düşüşünü hesaplamak için konik bölgede. Bu alan anlık basınç düşüşlerinin bir araya eklenmesi, yavaşlamanın ilk saniyesi sırasında meydana gelen, 1. Aşama basınçtaki ilk artış sırasında oluşturulan basınç düşüşünü verir. Şekil 6, tam akıştan kısıtlı akışa geçişin nasıl çalıştığına dair bir modeli gösterir. Ana çıkış yolu yastıklama mızrağı tarafından kapatıldığında, tüm sıvı şimdi iğneli valflerden akmalıdır. Pompa çıkış akışı artık azalmaya başlar ve iğne valflerden geçen akışın %10 hedef akışa daha yakın olmasına neden olur.
6. Yastık mızrağı ana çıkış yolunu kapattığında, tüm sıvı iğne valflerden akmalıdır. Geliştirilen karşı basınç, pompa çıkışını azaltır.
İğneli valfleri boyutlandırmak için amaçlanan sürünme hızı akışını alın ve kullanılan iğneli valflerin sayısına bölün; ardından pompaları dengede tutmak için gereken maksimum basınç düşüşünü uygulayın. Yastıklama mızrağının, pompaların basıncını dengeleyici ayarının eşiğine kadar artırdığını unutmayın. Mızrak mızrak boşluğu boyunca ilerledikçe akış daha da azalır, son iğne valfinden çok az akış zorlanır. Valfleri orta aralıktaki akış yeteneklerine göre boyutlandırın, böylece nihai hızı yukarı veya aşağı ayarlayabilirsiniz. Çoğu inşaat mühendisliği uygulaması için tipik iğneli valf boyutlandırması yaklaşık olarak 0,16 inç kullanır. çap deliği.
Hidrolik silindir yastıkları, ağır hareket eden yapıların hatasız çarpışma kontrolünü sağlamak için uygun maliyetli bir yöntemdir. Bir dizi boşluk düzenlemesinde birden fazla iğneli valf kullanan aşamalı yastıklama, uygulamanın ihtiyaçlarını karşılamak için yavaşlama hızı eğrisini sonsuz ayarlanabilir hale getirebilir.