A cylinder hydraulicznymoże pracować płynnie przez większość skoku i nadal uszkadzać maszynę na końcu skoku. Awaria często objawia się mocnym uderzeniem, wibracją ramy, skokiem ciśnienia, poluzowanym sworzniem montażowym lub uszczelką, która zaczyna przeciekać wcześniej niż oczekiwano.
Problem zwykle nie polega na tym, że w cylindrze brakuje siły. Polega to na tym, że poruszająca się masa nie została wyhamowana w kontrolowany sposób, zanim tłok dotrze do pokrywy końcowej.
Amortyzacja siłowników hydraulicznych to metoda inżynieryjna stosowana w celu zmniejszenia tego końcowego uderzenia. Poduszka tworzy ograniczoną ścieżkę przepływu pod koniec skoku. Gdy tłok wchodzi do strefy poduszki, olej jest przepychany przez ograniczenie. Powstały opór pochłania część poruszającej się energii i spowalnia tłok przed kontaktem mechanicznym.
To wyjaśnienie jest proste. Prawidłowy projekt nie. Zbyt otwarta poduszka może spowodować uderzenie tłoka w pokrywę. Zbyt ciasna poduszka może spowodować skok ciśnienia, nadmierne ciepło lub niedopuszczalne opóźnienie cyklu. Właściwe ustawienie zależy od prędkości, obciążenia, lepkości oleju, ciśnienia, temperatury, montażu i całego obwodu.
Poduszka nie sprawia, że cylinder jest „miękki” w całym skoku. Działa tylko podczas końcowej części wysuwania, cofania lub obu, w zależności od konstrukcji cylindra.
Poduszka steruje trzema połączonymi zdarzeniami:
Jeśli jeden z tych trzech warunków zostanie zignorowany, regulacja będzie przebiegać metodą prób i błędów. Operator może zamknąć zawór iglicowy, aby usunąć uderzenie, ale może to spowodować problem z ciśnieniem gdzie indziej.
Obciążenie zbliżające się do końca skoku niesie energię kinetyczną. W uproszczonej formie:
Gdziemjest efektywną poruszającą się masą ivjest prędkością tłoka na początku hamowania.
Kwadrat prędkości ma znaczenie. Jeśli prędkość wzrasta, energia, którą należy kontrolować, rośnie szybciej niż sama prędkość. Cylinder poruszający się dwa razy szybciej nie potrzebuje po prostu dwukrotnie większej amortyzacji; energia ruchu może być około czterokrotnie większa, gdy masa efektywna pozostaje niezmieniona.
Z tego powodu poduszka pracująca na nieobciążonym stanowisku testowym może zawieść, gdy cylinder jest podłączony do wysięgnika, suwaka, płyty lub konstrukcji podnoszącej. Maszyna dodaje ruchomą masę, a także może dodawać grawitację, zmagazynowaną energię mechaniczną i zmieniającą się dźwignię.
Kalkulacja stanowi jedynie pierwszą kontrolę. Prawdziwy sprzęt wymaga również uwzględnienia wpływu tarcia, kierunku obciążenia, uwięzionego powietrza, ściśliwości oleju i reakcji zaworów.
Typowy układ poduszek wykorzystuje włócznię lub tuleję poduszki wchodzącą w pasujący otwór w pokrywie końcowej. Ruch tłoka zamyka normalną ścieżkę powrotną i pozostawia mniejszy, kontrolowany kanał dla oleju.
Kolejność jest zwykle następująca:
- Tłok przemieszcza się przez główny skok ze stosunkowo niewielkimi ograniczeniami.
- Włócznia poduszki wchodzi do wnęki pokrywy końcowej.
- Dostępna powierzchnia wylotu oleju zmniejsza się.
- Przeciwciśnienie wzrasta po stronie poduszki tłoka.
- Tłok zwalnia przed kontaktem mechanicznym.
- Pod koniec ruchu zawór zwrotny lub obejście umożliwia szybszy ruch w przeciwnym kierunku, w zależności od konstrukcji.
Geometria musi być czysta i koncentryczna. Uszkodzona włócznia, zanieczyszczona wnęka lub nieprawidłowy luz zmieniają obszar przepływu. Cylinder może wówczas amortyzować się nierównomiernie, nawet jeśli regulacja zewnętrzna nie uległa przesunięciu.
Regulowana poduszka umożliwia technikowi zmianę ograniczenia w celu dostosowania go do maszyny. Jest to przydatne, gdy zmienia się obciążenie, temperatura oleju lub prędkość cyklu. Nie jest zezwoleniem na działanie poza wartościami znamionowymi cylindra i obwodu.
Praktyczna procedura regulacji powinna przebiegać w kontrolowanej kolejności:
Do regulacji poduszki należy zastosować zatwierdzoną pozycję wyjściową. Nie zaczynaj z całkowicie zamkniętym regulatorem. Całkowicie ograniczony kanał może spowodować wzrost ciśnienia, zanim operator zrozumie, co się dzieje.
Jeżeli konstrukcja maszyny na to pozwala, należy przetestować ruch przy zmniejszonej prędkości i bez niepotrzebnego personelu w pobliżu ruchomej konstrukcji. Potwierdź kierunek ruchu, położenie końca skoku i dostępną metodę zatrzymania awaryjnego.
Zapisz oryginalne ustawienie. Dokonaj niewielkiej zmiany, powtórz ten sam ruch i obserwuj wpływ, czas zatrzymania, zachowanie ciśnienia i temperaturę. Jeżeli operator jednocześnie zmieni przepływ pompy, regulację poduszki i rozrząd zaworów, nie będzie można powiązać skutku z jedną przyczyną.
Wysuwanie i cofanie nie zawsze mają takie samo obciążenie efektywne. Pionowy cylinder może być wspomagany przez grawitację w jednym kierunku i przeciwstawiany grawitacji w drugim. Poduszka akceptowalna podczas rozciągania może być zbyt agresywna podczas wciągania.
| Objaw pola | Możliwa przyczyna do zbadania | Pierwsza kontrola |
|---|---|---|
| Mocne pukanie przy pełnym skoku | Poduszka zbyt otwarta, poduszka nie zazębia się, nadmierna prędkość | Sprawdź zaczepienie poduszki i ślady styków pokrywy końcowej |
| Powolny ruch końcowy | Za ciasne zwężenie, zimny olej, zbyt mała droga przepływu | Porównaj temperaturę i ciśnienie oleju podczas amortyzacji |
| Skok ciśnienia w pobliżu końca skoku | Nadmierne ograniczenie, uwięzione powietrze, słaba reakcja na odciążenie obwodu | Monitoruj ciśnienie za pomocą prawidłowego punktu testowego i wartości znamionowej |
| Różne zachowanie, gdy jest gorąco | Lepkość oleju zmienia się wraz z temperaturą, wyciekiem wewnętrznym lub wrażliwością ustawienia | Powtórzyć test w stabilnej temperaturze roboczej |
| Poduszka działa tylko w jedną stronę | Jednostronna poduszka, problem z zaworem zwrotnym lub nierówne obciążenie | Sprawdź oba obwody poduszki i kierunek obciążenia |
| Stukanie pozostaje po regulacji | Może mieć to związek z luzem mechanicznym lub ruchem ramy | Sprawdź sworznie, tuleje, mocowania i twarde ograniczniki |
Tabela zawiera wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów, a nie diagnozę. Ten sam objaw może mieć więcej niż jedną przyczynę. Nie należy modyfikować cylindra przed sprawdzeniem przyczyn po stronie maszyny.
Poduszka nie może kompensować nieodpowiedniego obwodu sterującego. Następujące elementy mogą zmienić zachowanie na końcu skoku:
Urządzenie kontrolujące przepływ określa, jak szybko cylinder zbliża się do strefy poduszki. Układy dozujące i odpływowe zachowują się inaczej w przypadku przekroczenia obciążenia. Właściwy wybór zależy od kierunku obciążenia i ryzyka niekontrolowanego ruchu.
Kiedy opór poduszki wzrasta, ciśnienie może gwałtownie wzrosnąć. Zawór nadmiarowy musi chronić obwód, nie dopuszczając do nieprzewidywalnego zatrzymania tłoka. Ustawienie zaworu, reakcję i lokalizację należy sprawdzić, uwzględniając ciśnienie znamionowe cylindra.
Obciążenia pionowe lub zawieszone mogą wymagać układu kontroli obciążenia. Poduszka jest urządzeniem spowalniającym; nie zastępuje prawidłowo zaprojektowanej funkcji utrzymywania ładunku lub przeciwwagi.
Powietrze może sprawić, że końcowy ruch będzie sprężysty, głośny i niespójny. Przed oceną poduszki należy odpowietrzyć układ zgodnie z procedurą maszyny i sprawdzić, czy nie przedostaje się powietrze po stronie ssącej lub niski poziom w zbiorniku.
Na ograniczenie wpływa lepkość płynu. Ustawienie ustalone dla zimnego oleju może zachowywać się inaczej po osiągnięciu przez maszynę temperatury roboczej. Uruchomienie powinno obejmować kontrolę w cyklu ciepłym, a nie tylko test przy pierwszym uruchomieniu.
Zamawiając niestandardowy siłownik hydrauliczny, należy przesłać producentowi siłownika następujące dane:
- Efektywna masa ruchoma
- Wymagana prędkość przed strefą poduszki
- Kierunek obciążenia rozciągającego i cofającego
- Skok i dostępna długość poduszki
- Ciśnienie robocze i szczytowe
- Typ płynu hydraulicznego i zakres temperatur
- Przepływ pompy i rozmieszczenie zaworów
- Styl montażu i warunki wyrównania
- Wymagany czas cyklu
- Niezależnie od tego, czy potrzebna jest amortyzacja przy wyprostowaniu, wciągnięciu, czy w obu przypadkach
Rysunek powinien określać lokalizację poduszki, dostęp do regulacji, położenie portu, wymiary montażowe i ewentualne ograniczniki mechaniczne. „Z poduszką” nie jest pełną specyfikacją techniczną.
Jeśli maszyna pracowała z powtarzającymi się uderzeniami na końcu skoku, sprawdź nie tylko uszczelkę cylindra. Sprawdzać:
- Kołki montażowe na końcu drążka i na końcu kołpaka
- Tuleje i otwory widełkowe
- Spawane wsporniki montażowe
- Mechaniczne ograniczniki krańcowe
- Połączenia węży i zaciski rurowe
- Prostoliniowość tłoczyska i stan powierzchni
- Ślady pokrywy końcowej wokół wnęki poduszki
- Zapisy temperatury i ciśnienia oleju
Twardy stop przenosi energię na całą konstrukcję. Wymiana cylindra bez skorygowania luźnego sworznia, źle ustawionego wspornika lub nieprawidłowego ustawienia zaworu może jedynie przenieść awarię do następnej jednostki zamiennej.
Niektóre maszyny wymagają innego rozwiązania. Jeżeli ładunek musi zatrzymać się w kilku pozycjach, bardziej odpowiednie może być zewnętrzne sterowanie proporcjonalne, hamowanie hydrauliczne lub dedykowany obwód sterowania ruchem. Jeśli cylinder jest używany jako ogranicznik konstrukcyjny, może zaistnieć potrzeba przeprojektowania ogranicznika mechanicznego, zamiast wymagać, aby poduszka przejmowała nietypowe obciążenie.
Właściwym pytaniem nie jest: „Czy poduszka cylindra może ukryć uderzenie?” Pytanie brzmi: „Gdzie należy kontrolować poruszającą się energię i w jaki sposób system udowodni, że jest ona kontrolowana w sposób ciągły?”
Amortyzacja cylindra hydraulicznego stanowi niewielką część cylindra, ale znajduje się w miejscu, w którym ruch staje się siłą. Prawidłowy projekt zaczyna się od poruszającej się masy i prędkości, a następnie obejmuje geometrię poduszki, ograniczenie przepływu, zabezpieczenie obwodu, temperaturę i ustawienie maszyny.
W przypadku projektu OEM lub wymiany należy podać rzeczywiste obciążenie, prędkość, skok, ciśnienie, olej i dane montażowe. Producent siłownika może następnie sprawdzić wymagania dotyczące poduszki jako części kompletnego zespołu hydraulicznego, zamiast traktować ją jako opcję standardową.
Jeśli cylinder uderza mocno pod koniec skoku, prześlij rysunek cylindra, ciśnienie robocze, natężenie przepływu, skok, prędkość cyklu i krótki opis obciążenia. HCIC może sprawdzić specyfikację cylindra i warunki zastosowania przed wyceną wymiany lub projektu niestandardowego.
