Intensyfikacja ciśnienia wcylindry hydrauliczneto problem związany z konstrukcją obwodu, który może pozostać niewidoczny podczas normalnej pracy i pojawić się tylko wtedy, gdy komora zostanie zablokowana, zamknie się zawór, zmieni się temperatura oleju lub obciążenie wymusi ruch w nieoczekiwanym kierunku.
Podstawową przyczyną jest nierówna powierzchnia po obu stronach tłoka jednoprętowego. Kiedy olej jest uwięziony po jednej stronie, a druga strona znajduje się pod ciśnieniem lub jest zmuszona do ruchu, tłok może działać jako wzmacniacz hydrauliczny. Powstałe ciśnienie w zablokowanej komorze może być wyższe niż ciśnienie dostarczane przez pompę.
Blokada termiczna jest powiązanym ryzykiem. Jeśli olej zostanie uwięziony pomiędzy zamkniętymi zaworami i temperatura cylindra wzrośnie, płyn rozszerzy się do prawie stałej objętości. Wzrost ciśnienia może oddziaływać na uszczelki, złączki, zawory, przewody i elementy cylindra, nawet jeśli pompa nie pracuje.
Dla nabywców OEM kluczowym pytaniem jest nie tylko „Jakie jest ciśnienie robocze cylindra?” Jest to również pytanie „Jakie ciśnienie może zobaczyć cylinder, gdy obwód jest zablokowany, nagrzany, opuszczony, zatrzymany lub cofany?”
Konwencjonalnyjednoprętowy siłownik hydraulicznyma pełną powierzchnię tłoka po stronie pokrywy i mniejszą powierzchnię pierścieniową po stronie tłoczyska. Tłoczysko zajmuje część powierzchni tłoka od strony tłoczyska.
Jeśli strona kołpaka znajduje się pod ciśnieniem, podczas gdy objętość po stronie tłoczyska nie może się rozładować, siła przenoszona przez tłok działa na mniejszą powierzchnię po stronie tłoczyska. Relacja pierwszego przejścia to:
Ta relacja jest narzędziem kontroli inżynieryjnej. Zakłada uproszczony, statyczny stan i nie zastępuje pełnej analizy obwodu. Rzeczywiste ciśnienie zależy od wycieku, zawartości uwięzionego powietrza, ściśliwości płynu, podatności strukturalnej, zachowania uszczelnienia, reakcji zaworu, tarcia, temperatury i kierunku ruchu.
Stosunek powierzchni jest powodem, dla którego w cylindrze może wystąpić ciśnienie po stronie tłoczyska przekraczające ciśnienie pompy. Cylinder nie wytwarza energii z niczego; wymienia siłę i przemieszczenie poprzez geometrię tłoka, podczas gdy zablokowana objętość podlega różnym ciśnieniom.
Załóżmy, tylko dla zilustrowania zależności obszaru, że:
- Powierzchnia tłoka po stronie nakrętki wynosi 10 cali²
- Powierzchnia pierścieniowa po stronie pręta wynosi 7 cali²
- Ciśnienie po stronie nakrętki wynosi 2100 psi
- Nie można rozładować komory po stronie tłoczyska
Uproszczone oszacowanie intensyfikacji to:
To nie jest ocena produktu, wynik testu ani zatwierdzenie projektu. Jest to przykład obliczeń pokazujący, dlaczego cylinder przystosowany do ciśnienia pompy może nadal wymagać przeglądu przeciwległej komory i układu zaworów.
Jeśli powierzchnia od strony tłoczyska jest znacznie mniejsza niż powierzchnia od strony kołpaka, teoretyczny stosunek ciśnień staje się bardziej dotkliwy. Rzeczywista maszyna może zwolnić lub ograniczyć ciśnienie poprzez nieszczelność, zawór nadmiarowy lub ruch konstrukcyjny, ale te ścieżki muszą być celowo zaprojektowane i zweryfikowane.
Klasycznym stanem jest ciśnienie wywierane na końcówkę kołpaka, podczas gdy końcówka tłoczyska jest zablokowana przez zamknięty zawór kierunkowy, zawór utrzymujący obciążenie, sterowany pilotem zawór zwrotny lub ścieżkę zamarzniętego płynu.
Ryzyko wzrasta, gdy cylinder jest popychany w kierunku wycofania przez obciążenie lub ciśnienie na końcu korka. Olej po stronie tłoczyska nie ma dokąd pójść, więc ciśnienie może gwałtownie wzrosnąć.
Zawory utrzymujące obciążenie służą do zapobiegania niekontrolowanemu ruchowi. Są to ważne elementy bezpieczeństwa, ale obwód musi nadal zapewniać kontrolowaną ścieżkę dla uwięzionego oleju podczas wysuwania, cofania, zatrzymywania i zmian termicznych.
Układ zaworów, który utrzymuje zawieszony ładunek w jednym stanie, może utworzyć pułapkę ciśnieniową w innym stanie. Przegląd musi obejmować uruchomienie, normalny ruch, zatrzymanie awaryjne, awarię węża, odłączenie zasilania zaworu i odłączenie konserwacyjne.
Cylinder dociśnięty do twardego ogranicznika może spowodować skok ciśnienia lub uwięzienie płynu, jeśli zawór będzie nadal zapewniał przepływ. Ogranicznik mechaniczny nie usuwa energii hydraulicznej; przenosi obciążenie na konstrukcję, cylinder, mocowania i obwód.
Dlatego też kontrolę końca skoku, ustawienia poduszki, ścieżki odciążenia i zatrzymania maszyny należy poddać przeglądowi łącznie. Poduszka nie zastępuje prawidłowo zaprojektowanej ścieżki ograniczającej ciśnienie.
Niektóre obwody celowo łączą otwory cylindrów w sposób zmieniający prędkość lub wykorzystujący wyparty olej po stronie tłoczyska. Obwody te mogą tworzyć niezwykłe relacje ciśnienia i przepływu. Standardowe obliczenia butli mogą nie opisywać rzeczywistych ciśnień w porcie.
Schemat powinien identyfikować każde połączenie pomiędzy komorą korkową i tłoczyskową, włączając ścieżki regeneracji, linie pilotowe, zawory sekwencyjne i elementy sterujące przepływem.
Olej hydrauliczny rozszerza się wraz ze wzrostem jego temperatury. Jeśli olej jest uwięziony w sztywnej lub prawie sztywnej objętości, ekspansja nie ma dokąd pójść i ciśnienie wzrasta.
Na wzrost ciśnienia wpływają właściwości płynu, uwięziona objętość, zmiana temperatury, zawartość powietrza, elastyczność komponentów oraz dostępność wycieku lub upustu. Uproszczone oszacowanie rozszerzalności cieplnej może pomóc w określeniu kierunku ryzyka, ale nie powinno być wykorzystywane do ostatecznej prognozy ciśnienia bez danych dotyczących płynu i zgodności układu.
Blokada termiczna może wystąpić, gdy:
- Cylinder jest odizolowany dwoma zamkniętymi zaworami
- Kontrole sterowane pilotem zatrzymują oba porty
- Szybkozłącza są rozłączone, a pomiędzy nimi znajduje się olej
- Maszyna zostaje przeniesiona z zimnego warsztatu do ciepłego warsztatu
- Światło słoneczne lub inne źródło ciepła ogrzewa odizolowany cylinder
- Obwód utrzymujący obciążenie zapobiega normalnemu wyrównaniu ciśnienia
Pompa może być wyłączona podczas wzrostu ciśnienia. Dlatego też personel zajmujący się konserwacją nie powinien zakładać, że obwód hydrauliczny pozbawiony napięcia jest pozbawiony ciśnienia.
Zidentyfikuj uwięzione objętości i oblicz lub przetestuj ścieżkę ciśnienia dla końcówki i końcówki tłoczyska. Uwzględnij nieszczelność zaworu, rozszerzalność cieplną, uwięzione powietrze i zgodność konstrukcyjną.
Obwód może wymagać urządzenia nadmiarowego, objętości rozprężnej, układu akumulatorów lub kontrolowanej ścieżki uzupełniania. Prawidłowe rozwiązanie zależy od obciążenia, zagrożenia, architektury zaworu i mających zastosowanie wymagań konstrukcyjnych maszyny.
Nie należy dodawać zaworu nadmiarowego bez sprawdzenia jego ustawienia ciśnienia, przepustowości, drogi tłoczenia i interakcji z funkcją utrzymywania obciążenia.
Sprawdź rurę cylindra, tłok, tłoczysko, uszczelki, porty, węże, złączki, zawory, kolektory i konstrukcję montażową. Ustawienie nadmiaru pompy nie jest automatycznie maksymalnym ciśnieniem obserwowanym w każdej zablokowanej komorze.
Przejrzyj normalne zatrzymanie, zatrzymanie awaryjne, utratę zasilania elektrycznego, awarię węża, powrót suwaka zaworu, utratę ciśnienia pilota i ręczną izolację konserwacyjną. Warunki bezpiecznego utrzymania mogą w dalszym ciągu wymagać ścieżki nadmiarowej ciśnienia.
Określ warunki zimnego rozruchu, temperaturę roboczą, warunki postojowe, temperaturę przechowywania i bezpośrednie narażenie na ciepło. Jeżeli butlę można odizolować, gdy uwięziony jest w niej płyn, w ocenie ryzyka należy uwzględnić ciśnienie termiczne.
Podejrzewa się zwiększenie ciśnienia lub zablokowanie termiczne, gdy maszyna wykazuje:
- Wąż po stronie tłoczyska lub awaria złączki pomimo normalnego ciśnienia pompy
- Wzór wytłaczania uszczelki bez pasującego zdarzenia związanego z nadciśnieniem pompy
- Cylinder, którego poruszanie się staje się trudne po ogrzaniu lub ochłodzeniu
- Zawór utrzymujący obciążenie, który zamyka się mocniej niż oczekiwano
- Ciśnienie pozostałe po wyłączeniu pompy
- Złącze, którego nie można bezpiecznie poluzować podczas konserwacji
- Zawór nadmiarowy, który otwiera się dopiero po zatrzymaniu lub zmianie temperatury
- Niewyjaśnione skoki ciśnienia, gdy cylinder osiąga mechaniczny ogranicznik
Objawy te nie są dowodem na istnienie jednego mechanizmu. Wskazują, że należy mierzyć i mapować ciśnienie w porcie oraz zachowanie zablokowanej objętości.
1. Zabezpiecz maszynę. Postępuj zgodnie z procedurą producenta maszyny dotyczącą izolacji i magazynowania energii. Nie luzować złączki, aby „zobaczyć, czy występuje ciśnienie”.
2. Zanotuj ciśnienia w obu portach. Zmierz ciśnienie na króćcach cylindra przy odpowiednich warunkach obciążenia i temperatury, nie tylko na pompie.
3. Prześledź logikę zaworu. Zidentyfikuj sterowane pilotem kontrole, zawory przeciwwagi, zawory sekwencyjne, regulatory przepływu i wszelkie połączenia regeneracyjne.
4. Zidentyfikuj uwięzione objętości. Oznacz każdą sekcję, którą można odizolować za pomocą zamkniętych zaworów lub rozłączonych złączy.
5. Sprawdź historię temperatur. Rejestruj temperaturę płynu i otoczenia przed, w trakcie i po zdarzeniu ciśnieniowym.
6. Sprawdź miejsce awarii. Porównaj uszczelki, złącza, węże i gniazda zaworów po stronie tłoczyska i pokrywy pod kątem uszkodzeń spowodowanych ciśnieniem.
7. Przejrzyj wersję rysunku. Potwierdzić, że modyfikacje w miejscu instalacji nie spowodowały usunięcia ścieżki nadmiarowej ani zmiany instalacji zaworu.
8. Powtórz test w kontrolowanych warunkach. Przed oddaniem maszyny do użytku użyj odpowiedniego oprzyrządowania i udokumentowanego planu testów.
Producent może udzielić bardziej przydatnej odpowiedzi, jeśli zapytanie zawiera:
- Średnica cylindra, średnica tłoczyska, skok i układ mocowania
- Rozmiary portów na końcu korka i na końcu drążka oraz prowadzenie węży
- Schemat hydrauliczny z symbolami zaworów i przewodami pilotowymi
- Ciśnienie nadmiarowe pompy i zmierzone ciśnienie w każdym porcie butli
- Kierunek obciążenia, stan obciążenia zawieszonego i ograniczniki mechaniczne
- Numery katalogowe zaworu utrzymującego obciążenie, zaworu przeciwwagi i zaworu zwrotnego
- Rodzaj płynu, zakres temperatur i stan uwięzionej objętości
- Normalne zatrzymanie, zatrzymanie awaryjne i zachowanie przy utracie mocy
- Zdjęcia uszkodzonych uszczelek, złączek, węży lub zaworów
- Wymagana funkcja trzymania i obowiązujące wymagania bezpieczeństwa maszyny
Pojedyncza wartość ciśnienia pompy rzadko wystarcza do zdiagnozowania wzrostu ciśnienia.
Przykładowe obliczenie powierzchni nie jest wartością ciśnienia. W artykule nie przypisano uniwersalnej nastawy nadmiaru, wielkości zaworu, dopuszczalnego zakresu temperatur ani bezpiecznego ciśnienia roboczego do bliżej nieokreślonej butli.
Prawidłowe ciśnienie graniczne musi wynikać z aktualnego rysunku cylindra, specyfikacji materiału i uszczelnienia, projektu obwodu, danych zaworu, dowodów testów i oceny ryzyka maszyny. Katalog Parkera, ogólny artykuł hydrauliczny lub wzór mogą wyjaśnić mechanizm, ale żaden z nich nie zastąpi ostatecznego przeglądu zastosowania.
Firma HCIC, znana również jako Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., opracowuje i produkuje cylindry hydrauliczne i zespoły napędowe do pojazdów, gospodarki odpadami, sprzętu budowlanego i przemysłowego. W celu przeglądu intensyfikacji ciśnienia należy dostarczyć cały obwód i zmierzone warunki pracy, aby można było ocenić cylinder jako część maszyny, a nie osobno.
