A hidraulikus henger csillapításának méretezése: A löketvégi lassulás és a nyomástüskék szabályozása

I. A probléma: Miért fáradnak el a nagy sebességű hengerek a zárósapkával

Amikor ahidraulikus hengeregy többtonnás szerkezetet 0,1-0,2 m/s (4-8 in/s) feletti sebességgel mozgat, és a tömeget a hengervégsapkával szemben hirtelen holtpontra viszi, óriási pusztító sokkot okoz.

Sok berendezéstervező azt feltételezi, hogy a fő rendszer biztonsági szelepének 3000 psi-re állítása megvédi a teljes működtetőt. Valójában, ha a dugattyú áthalad az elsődleges kimeneti nyíláson, és belép a párnázózónába, a beszorult olajnak csak egy apró menekülési útvonala van: egy kalibrált tűszelep vagy precíziós nyílás.

Ha a párna geometriája alulméretezett vagy nem megfelelően van beállítva, a párna lándzsája mögött megrekedt lassítási nyomás néhány milliszekundumra könnyen 6000-10000+ psi-re (400-700 bar) emelkedhet.

Több ezer cikluson keresztül ezek a heves nyomástranziensek a következőkhöz vezetnek:

• Repedt henger hátsó sapkák és törött hegesztett karimák
• Kifújt fej tömszelence tömítések és deformált rúd ablaktörlő rögzítők
• Nyújtott kötőrudak és krónikus hordó O-gyűrű extrudálás
• Galléros vagy karcolt párna lándzsák és párnázó perselyek

II. HogyanHidraulikus hengerPárnázó munkák

A belső hidraulikus párna a mozgó tömeg kinetikus energiáját (plusz a szivattyú folyamatos hajtóerejét) hővé alakítja át azáltal, hogy a beszorult olajmennyiséget egy szűkített nyíláson keresztül egy rövid, sc (általában 20-40 mm vagy 0,75-1,5 hüvelyk) lassítási ütemben kényszeríti át.

Egy megfelelően megtervezett párnaszerelvény három alapvető mechanikai elemet tartalmaz:

1. A párna lándzsa (vagy dugattyú):Precíziósan megmunkált kiemelkedés a dugattyún, amely lezárja a fő folyadéknyílást, amikor az belép a zárósapka üregébe.
2. Az állítható tűszelep:Egy adagolónyílás, amely lehetővé teszi a karbantartó technikusok számára a kipufogógáz áramlási sebességének finomhangolását a tényleges működési ciklussebesség és az olaj viszkozitása alapján.
3. A fordított szabad áramlású visszacsapó szelep:Rugós golyó vagy csappantyú, amely teljes korlátlan áramlást tesz lehetővé a hengerbe a löket irányváltása során, így biztosítva az azonnali kitörési sebességet, késés nélkül.

A párna energiájának és nyomásának lépésről lépésre történő kiszámítása Annak megállapításához, hogy egy belső párna biztonságosan elbírja-e a terhet anélkül, hogy túllépné a henger felrobbanási vagy kifáradási küszöbértékét, számítsa ki az elnyelendő teljes energiát:

1. lépés: Számítsa ki a mozgó tömeg kinetikus energiáját

                                                                                  Ek = ½ m v²

Ahol:

m = Teljes mozgó tömeg (beleértve a dugattyút, a rudat, a tartozékokat és a külső hasznos terhet kg-ban vagy lb-ban)

v = Maximális sebesség abban a pillanatban, amikor a párna lándzsa érintkezik az üreggel (m/s vagy in/s)

2. lépés: Adjon hozzá meghajtási munkát lassítás közben

Ha a szivattyú áramlása a lassítás alatt folytatódik, a rendszer nyomása továbbra is végignyomja a dugattyút a párna löketén sc:

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

Ahol:

Psys = a hajtásrendszer nyomása (Pa vagy psi)

Dugattyú = A hajtóoldal effektív területe (m² vagy in²)

sc = A párna lándzsa tényleges hossza (m vagy in)

3. lépés: Teljes elnyelendő energia

                                                                        Etotal = Ek + Wprop ± Wgravitáció

(A gravitációs munka m g sc sinθ összeadása vagy kivonása, ha függőlegesen vagy lejtőn mozog).

4. lépés: Számítsa ki az átlagos beszorult párnanyomást

A szükséges átlagos Fdec lassító erő:

                                                                                  Fdec = Etotal / sc

Az így kapott átlagos hidraulikus nyomás a párnakamrában, a Pcushion:

                                                                              Pcushion = Fdec / Acushion

Ahol az Acushion a beszorult olajoszlop gyűrű alakú területe a párnazsebben (Abore − Aspear vagy Arod).

Mérnöki ökölszabály: A tranziens csúcsnyomás a lándzsa kezdeti belépésekor általában eléri a számított átlagos párnanyomás 1,5-2,2-szeresét. Ha a számított csúcs meghaladja a henger maximális névleges kifáradási nyomásának 1,5-szeresét, külső arányos lassító szelepre vagy hosszabb egyedi párnás lándzsára van szükség.

III. Gyakori hibák, amelyek tönkreteszik a párnázott hengereket

1. A tűszelep teljes behajtása (nulla áramlás): Azok a kezelők, akik megpróbálják kiküszöbölni a löketvégi zajt, néha teljesen lezárják a tűszelepet. Ez teljes hidraulikus reteszelést hoz létre a párnazsebben, az olajat a lándzsa hézagán túljutva, és kifújja a fej tömszelencéit.

2. A szabadon guruló kocsik vízszintes tehetetlenségének figyelmen kívül hagyása: A tervezők csak a hajtási nyomást számolják, és megfeledkeznek egy 10 tonnás gördülő kocsi mozgási energiájáról. A nagy tehetetlenség még alacsony nyomáson is összetöri a belső párnát.

3. Szabványos párnák használata víz-glikollal vagy nagy viszkozitású hidegolajjal: A vastagabb folyadékok vagy az alacsony viszkozitású tűzálló folyadékok jelentősen megváltoztatják az adagolótűn keresztüli áramlást, ami súlyos túlnyomást okoz a reggeli téli indítások során.

4. A folyadék légtelenítésének figyelmen kívül hagyása: A párnába belépő szivacsos, levegőztetett olaj rugószerűen összenyomódik, ugrálást, dízelégést és szabálytalan lassulást okozva.

IV. Mit kell küldeni az egyedi párnázott hengerek méretezésekor

Ha tervezett párnázott hengereket kér a HCIC-től, adja meg:

• Teljes mozgó tömeg (beleértve a hengerrudat és a szerelt szerszámokat)
• Működési sebességprofil (állandó sebesség, gyorsulás és megközelítési sebesség)
• A párna lökethosszára vonatkozó korlátozások
• Az üzemi folyadék típusa, az üzemi hőmérséklet-tartomány és a rendszer biztonsági szelep beállítása
• Szerelési irány (vízszintes, függőleges felfelé, függőlegesen lefelé vagy dönthető ív)

V. Műszaki határok és mérnöki felelősség kizárása

A fent bemutatott párnaszámítások a merev test mechanikáján alapuló alapméretbecslést adnak. A tényleges dinamikus csúcsnyomások függenek a hidraulikaolaj térfogati modulusától, a vezeték kapacitásától, a tűnyílás kisülési együtthatóitól és a szelep válaszidejétől. A végső berendezésterveket nyomásátalakító teszteléssel és tranziens szimulációval kell ellenőrizni.*

VI. Az egyedi tervezésű párnamegoldásokért forduljon a HCIC-hez

A HCIC egyedi ipari és mobil hidraulikus munkahengereket tervez testreszabott párnaprofilokkal nagy ütésű alkalmazásokhoz világszerte.