Как выбрать гидравлический цилиндр для подъемных механизмов?

Выбор гидравлического цилиндра для подъема требует большего, чем просто согласование силы цилиндра с весом груза.

Подъемный цилиндр может работать при высоком сжатии, длинном ходе, изменяющихся условиях нагрузки и ограниченном пространстве для установки. Способ крепления также может изменить фактическую силу, необходимую для подъема груза.

Для подъемного оборудования основными факторами выбора являются подъемная сила, гидравлическое давление, размер отверстия, диаметр штока поршня, ход, геометрия крепления, сопротивление продольному изгибу, устойчивость нагрузки и рабочий цикл.

1. Рассчитайте необходимую подъемную силу.

Начните с определения того, какую силу на самом деле должен создавать гидравлический цилиндр.

Для цилиндра прямого подъема:

Сила=Давление x Площадь поршня

Площадь поршня можно рассчитать как:

Площадь поршня=3.14 x Диаметр²/4

Например, если цилиндру необходимо создавать подъемную силу 100 кН при давлении 16 МПа, теоретический диаметр цилиндра составит примерно 89 мм.

Однако настоящий подъемный механизм может использовать рычаг или рычажное соединение. В этом случае сила цилиндра, действующая на шток, не обязательно равна поднимаемому весу.

Перед окончательным выбором размера отверстия необходимо учитывать монтажную геометрию.

2. Учитывайте разницу между весом груза и силой цилиндра.

Распространенной ошибкой является выбор баллона непосредственно исходя из веса груза.

Если цилиндр установлен под углом, механическое преимущество рычага изменяет требуемую силу цилиндра.

Например, цилиндру, поднимающему платформу снизу, может потребоваться другая сила, чем цилиндру, соединенному с рычагом, даже если обе системы поднимают один и тот же груз.

Поэтому определите:

• Вес нагрузки
• Центр тяжести нагрузки
• Точки крепления цилиндра
• Размеры рычага или тяги
• Угол цилиндра
• Требуемое подъемное движение

Для сложных подъемных механизмов чертеж машины часто является лучшим способом определить требования к цилиндру.

3. Выберите отверстие в соответствии с давлением и силой.

Как только будут известны требуемая сила цилиндра и доступное гидравлическое давление, можно оценить диаметр цилиндра.

Больший диаметр отверстия обеспечивает большую силу при том же гидравлическом давлении, но при этом увеличивается:

Внешний диаметр цилиндра

Объем гидравлического масла

Требуемый расход насоса для данной скорости

Общий размер цилиндра

Поэтому отверстие должно быть достаточно большим, чтобы выдержать необходимое усилие без ненужного увеличения размеров цилиндра.

Для подъемного оборудования также следует учитывать максимальное давление в системе, а не полагаться только на номинальное давление насоса.

4. Обратите особое внимание на коробление штока поршня.

Испуг штока — одна из наиболее важных проблем в подъемных цилиндрах с длинным-ходом.

Когда цилиндр толкает груз вверх, шток поршня может работать преимущественно на сжатие. Длинный и тонкий стержень при сжатии может стать нестабильным.

Риск потери устойчивости увеличивается при:

Более длинный ход

Увеличенная длина стержня без опоры

Более высокая компрессионная нагрузка

Меньший диаметр стержня

Менее благоприятные условия монтажа

Поэтому диаметр штока поршня следует проверять после определения диаметра отверстия и хода.

Увеличение диаметра отверстия не означает автоматически, что соответствующий стандартный диаметр штока подходит для подъема с длинным-ходом.

5. Как монтажное положение влияет на подъемный цилиндр?

Положение установки цилиндра напрямую влияет на усилие, требуемое от цилиндра.

Вертикальный цилиндр может воздействовать почти непосредственно на груз, тогда как наклонный цилиндр может полагаться на рычажный механизм для создания необходимого подъемного движения.

Способ крепления также влияет:

Стабильность стержня

Боковая загрузка

Выравнивание цилиндров

Доступный ход

Втянутая длина

Увеличенная длина

В зависимости от конструкции машины можно использовать вилку, цапфу, фланец, сферическую проушину и другие монтажные конфигурации.

Точки крепления следует проверять на протяжении всего хода подъема, а не только в исходном положении.

6. Избегайте использования цилиндра в качестве основной направляющей.

Подъемный цилиндр обычно должен передавать необходимую осевую силу, а не нести ненужные боковые нагрузки.

Если поднятая платформа или компонент не управляются независимо, шток поршня может испытывать боковую нагрузку во время движения.

Это может увеличить износ:

Направляющая для стержня

Поршневой шток

Уплотнения

Диаметр цилиндра

Для подъемного оборудования со значительным боковым перемещением направляющие силы должны восприниматься внешними направляющими или подходящим механическим рычажным механизмом.

7. Выберите ход на требуемой высоте подъема.

Ход цилиндра должен соответствовать фактическому перемещению, требуемому подъемным механизмом.

Однако высота подъема и ход цилиндра не всегда одинаковы.

Рычажный механизм может преобразовать относительно короткий ход цилиндра в большее вертикальное движение или потребовать более длинный ход для меньшего расстояния подъема.

Проверять:

Требуемая высота подъема

Ход цилиндра

Втянутая длина

Увеличенная длина

Расстояние между центрами крепления

Геометрия сцепления

Доступное место для установки

Это особенно важно при замене существующего подъемного цилиндра на другую модель.

8. Выберите шток поршня для фактической нагрузки.

Шток поршня должен выдерживать механическую нагрузку на протяжении всего цикла подъема.

Помимо коробления, учтите:

Растягивающая нагрузка

Сжимающая нагрузка

Ударная нагрузка

Боковая нагрузка

Усталость

Поверхностный износ

Slyy Hydraulic поставляет поршневые штоки гидроцилиндров, что позволяет учитывать требования к диаметру штока, материалу и поверхности вместе с конструкцией гидроцилиндра.

Для тяжелого подъемного оборудования-шток поршня следует оценивать в соответствии с фактическим ходом и монтажным устройством, а не выбирать исключительно по отверстию цилиндра.

9. Точность цилиндрической трубки также имеет значение

Трубка цилиндра должна обеспечивать подходящую внутреннюю рабочую поверхность для поршня и уплотнений.

Для подъемных цилиндров, работающих в повторяющихся циклах, важные параметры трубы включают в себя:

Допуск внутреннего диаметра

Округлость

Прямолинейность

Шероховатость поверхности

Материал

Толщина стенки

Slyy Hydraulic поставляет холоднотянутые и хонингованные трубы для гидравлических цилиндров.

Правильно подготовленная хонингованная трубка обеспечивает контролируемую внутреннюю поверхность для движения поршня и уплотнения. Точность отверстия становится особенно важной, когда цилиндр имеет длинный ход или работает под высокими нагрузками.

10. Учитывайте требования к удержанию нагрузки.

Подъемные устройства часто требуют, чтобы груз оставался на месте после того, как цилиндр перестает двигаться.

Это отличается от простого создания достаточной подъемной силы.

Для всей гидравлической системы могут потребоваться подходящие компоненты,-удерживающие нагрузку, такие как:

Уравновешивающие клапаны

Обратные клапаны с пилотным-управлением

Гидравлические замки

Правильное расположение зависит от машины и ее гидравлического контура.

Сам цилиндр не следует рассматривать как единственный компонент, отвечающий за безопасное удержание груза.

11. Рассматривайте опускание так же осторожно, как и подъем.

Цилиндр также должен работать предсказуемо во время втягивания или опускания груза.

Груз может вести себя по-разному при опускании, поскольку сила тяжести способствует движению.

Поэтому систему следует оценивать на предмет:

Скорость втягивания

Управление потоком

Ускорение нагрузки

Гидравлическое давление

Реакция клапана

Требования к амортизации

При тяжелых нагрузках неконтролируемое опускание может привести к скачкам давления и механическому воздействию.

12. Проверьте скорость цилиндра и расход насоса.

Скорость цилиндра зависит от гидравлического потока и эффективной площади поршня.

Для расширения:

Скорость цилиндра=Расход/Площадь поршня

Больший диаметр цилиндра создает большую подъемную силу, но требует больше масла для перемещения поршня с той же скоростью.

Поэтому выбранный цилиндр следует проверить на соответствие имеющемуся расходу насоса.

Если размер цилиндра превышает размер гидравлической системы, скорость подъема может быть ниже требуемой.

13. Рассмотрите возможность амортизации в конце удара.

Подъемные цилиндры могут испытывать значительную кинетическую энергию, когда тяжелый груз приближается к концу своего движения.

Если цилиндр движется с высокой скоростью, амортизация в конце--хода может помочь уменьшить удар.

Требования к амортизации зависят от:

Масса груза

Скорость цилиндра

Гладить

Гидравлическое давление

Частота работы

Требуемое останавливающее поведение

Для подъемного оборудования с большим-циклом амортизацию следует учитывать при проектировании цилиндра, а не добавлять только после возникновения проблем.

14. Выбирайте уплотнения в соответствии с условиями работы.

Выбор уплотнения должен соответствовать гидравлической жидкости, давлению, скорости, температуре и рабочему циклу.

Для подъемного оборудования также учитывайте:

Длительные периоды под давлением

Частое выдвижение и втягивание

Наружное загрязнение

Изменения температуры

Состояние поверхности стержня

Поверхность штока поршня и обработка отверстия в трубке цилиндра должны быть совместимы с системой уплотнений.

15. Какую информацию должны предоставить покупатели?

При заказе гидроцилиндра для грузоподъемного оборудования предоставьте следующую информацию:

Параметр	Информация
Приложение	Подъемный стол, платформа, пресс, подъемник и т. д.
Нагрузка	Нормальная и максимальная нагрузка
Высота подъема	Требуемое движение машины
Отверстие	Требуемое отверстие или целевая сила
Гладить	Требуемый ход цилиндра
Рабочее давление	Нормальное гидравлическое давление
Максимальное давление	Максимальное давление в системе
Диаметр стержня	Требуется или разработано-поставщиком
Монтаж	Тип крепления и размеры
Втянутая длина	Размер от центра-до-центра
Увеличенная длина	Размер от центра-до-центра
Направление нагрузки	Сжатие или напряжение
Боковая нагрузка	Ожидаемая боковая сила
Скорость	Скорость выдвижения и втягивания
Гидравлическая жидкость	Тип жидкости
Температура	Рабочий диапазон
Рабочий цикл	Циклы и рабочее время
Среда	В помещении, на улице, пыльно, влажно и т. д.

Для подъемной системы на основе-рычаг приложите чертеж, показывающий точки крепления цилиндра и диапазон перемещения.

Slyy Hydraulic для подъемных цилиндров

Slyy Hydraulic поставляет гидравлические цилиндры, поршневые штоки, хонингованные и холоднотянутые трубы для гидравлических систем.

Для подъемного оборудования эти компоненты тесно связаны с конечными характеристиками цилиндра.

Требуемая подъемная сила определяется диаметром цилиндра. На выбор штока поршня влияют нагрузка на ход и сжатие. Поверхность штока поршня влияет на уплотнение и износ, а хонингованная трубка обеспечивает внутреннюю рабочую поверхность поршня и уплотнений.

Этот подход на уровне компонентов-полезен для производителей оборудования, которым нужны гидравлические цилиндры с особыми требованиями к диаметру цилиндра, ходу хода, штоку, креплению и трубкам, а не к стандартному каталожному размеру.

Окончательное рассмотрение

Выбор гидравлического цилиндра для подъемных устройств начинается с самого подъемного механизма.

Сначала определите нагрузку и необходимое движение. Затем оцените гидравлическое давление, диаметр цилиндра, ход поршня, диаметр штока поршня, геометрию крепления, риск коробления, боковую нагрузку, поведение при опускании и требования к-удержанию нагрузки.

Для приложений с длинным-ходом поршня или тяжелыми-нагрузками стабильность штока поршня и геометрия крепления могут быть так же важны, как и гидравлическая сила.

При заказе индивидуального подъемного гидроцилиндра предоставление чертежа машины, условий нагрузки, монтажных размеров, хода, давления и рабочего цикла дает производителю информацию, необходимую для проектирования цилиндра с учетом фактического применения подъема.