یک سیلندر هیدرولیک با دمای بالا تنها با تعویض مهر و مومهای استاندارد با “مهر و مومهای با دمای بالا” ایجاد نمیشود. عملکرد قابل اعتماد در شرایط داغ تابستانی، نزدیک به منابع حرارتی تابشی، در طول سیکلهای مداوم، یا با روغن هیدرولیک با دمای بالا نیاز به همکاری مایعات، سیستم آببندی، فاصلهها، راهنمایی، سطوح، خنکسازی، کنترل آلودگی و آزمایش دارد.
بهبود یک مؤلفه مشکلی را حل نخواهد کرد اگر سیستم همچنان بیش از حد گرم شده یا سیلندر در معرض بار جانبی، آلودگی، فشار بازگشتی بیش از حد یا پیکهای فشار باشد.
شرایط دمای واقعی را تعریف کنید
اولین قدم تمایز بین دمای محیط، دمای روغن هیدرولیک، دمای سطح سیلندر و دمای تماس مهر و موم محلی است.
میتواند دمای محیط 40 درجه سانتیگراد باشد، در حالی که روغن بعد از چند ساعت کار داغتر میشود. حرکت سریع متناوب حرارت اصطکاکی را در اطراف مهر و مومهای میله و پیستون ایجاد میکند. سیلندرهای نزدیک به موتورها، بویلرها، کورهها، سیستمهای اگزوز، یا خشککنها ممکن است همچنین حرارت تابشی دریافت کنند.
قبل از طراحی، دماهای پیوسته و اوج، زمان کار روزانه، سرعت سیلندر، فرکانس سیکل، فشار، نوع مایع و منابع گرمای خارجی را تأیید کنید.
حداکثر دمای یک کاتالوگ مهر معمولاً یک حد بالا تحت شرایط خاص است. این بدان معنا نیست که مهر میتواند به طور مداوم در دمای حداکثر، فشار و سرعت بالا عمل کند. عملیات مداوم نیاز به حاشیه طراحی مناسب دارد.
کنترل تولید حرارت در سیستم هیدرولیک
به ندرت سیلندر تنها دلیل گرم شدن بیش از حد یک سیستم است.
عملیات مداوم شیر تنظیم، خسارتهای throttling، فشار بازگشتی بالای بازگشت، لولههای کوچک، مخزن کوچک، مانيفولدهای ناکارآمد و خنکسازی ناکافی میتوانند همه حرارت تولید یا نگهداری کنند.
حجم مخزن، ظرفیت خنککننده، جریان هوا، آرایش خط بازگشتی، اندازه لوله و خسارتهای فشار شیر را با هم بررسی کنید. تجهیزات با عملیات مداوم ممکن است نیاز به یک مبدل حرارتی خنکشونده با هوا یا آب داشته باشند.
مهر و موم با دمای بالاتر ممکن است شکست را به تأخیر بیاندازند، اما نمیتوانند سیستمی را که به طور مداوم بالای دمای مورد نظر خود کار میکند اصلاح کنند.
روغن را بر اساس ویسکوزیته آن در دمای کار انتخاب کنید
انتخاب روغن هیدرولیک نباید فقط بر اساس درجه ISO VG آن باشد.
روغن باید از دمای شروع حداقل تا حداکثر دمای روغن مداوم ویسکوزیته مناسبی داشته باشد. روغنی که خیلی رقیق شود، نشت را از طریق خلاصیهای سیلندر و شیر افزایش میدهد و فیلم روانکار بین سطوح متحرک را تضعیف میکند.
روغنی که به طور غیرضروری غلیظ است میتواند مشکلات راهاندازی سرد، مقاومت مکش بالاتر و کاهش فشار بیشتری ایجاد کند.
درجه ویسکوزیته و نمایه ویسکوزیته را برای دامنه دمای کامل انتخاب کنید و تطابق با مهر و مومها، پوششها و سایر مواد سیستم را تأیید کنید.
مهر و مومها را به عنوان یک سیستم کامل طراحی کنید
یک سیستم مهر و موم با دمای بالا شامل مهر و موم میله، مهر و موم پیستون، مهر و مومهای ایستاده، تیغه، حلقههای سایشی و هر حلقه ضد خروجی مورد نیاز است.
بسته به مایع، فشار، سرعت و دما، مواد ممکن است شامل ترکیبات پلی اورتان، NBR، HNBR، FKM یا بر پایه PTFE باشند.
PTFE اصطکاک پایینی و قابلیت دما وسیعی را فراهم میکند، اما معمولاً به یک انرژیزا الاستومر نیاز دارد. مجموعه کامل فقط به اندازه تمام موادش در برابر دما مقاوم است.
| جزء | ملاحظات اصلی طراحی |
|---|---|
| مهر و موم میله | دمای، سرعت، backpressure، سطح میله و نشت خارجی |
| مهر و موم پیستون | نشت داخلی، ضربات فشار، جهت فشار و نگهداری بار |
| مهر و مومهای ایستاده | تطابق مایع، مجموعه فشاری، دما و خلاصی خروجی |
| تیغه | گرد و غبار، آب، حرارت، خوردگی و آلودگی میله |
| حلقههای پشتیبان | جلوگیری از خروج مهر و مومهای نرمشده به داخل شکافها |
| حلقههای سایش | حمایت از بارهای جانبی و جلوگیری از تماس فلز به فلز |
فشار، دما و سرعت با هم تعامل دارند. حداکثر مقادیر فهرست آنها نباید همگی به عنوان شرایط عملیاتی مداوم در نظر گرفته شوند.
فاصلهها را در شرایط کار داغ بررسی کنید
لوله سیلندر، پیستون، میله، بوش راهنما، حلقههای سایشی، مهر و مومها و شیارها با افزایش دما بعد از ابعاد تغییر میکنند.
بازههای خالی که خیلی کوچک هستند ممکن است باعث سایش، حرکت چسبک-لغزشی، گرم شدن واشر، یا قفل شدن شود. بازههای خالی که خیلی بزرگ هستند ممکن است منجر به نشتی داخلی و خارج شدن واشر شوند.
بنابراین فاصله بین پیستون و سیلندر، فاصله بین میله و راهنما، ابعاد شیار و شکافهای خروجی باید در حداکثر دمای مداوم، نه تنها در دمای اتاق، بررسی شود.
کاربردهای با فشار بالا ممکن است به حلقههای پشتیبانی یا ساختارهای درزگیری با مقاومت بیشتر در برابر خروجی نیاز داشته باشند.
راهنمایی را بهبود بخشید و بار جانبی را کاهش دهید
بار جانبی تماس نامتعادل بر روی حلقههای سایش، بستهای راهنما، واشرها و سیلندر ایجاد میکند. این امر موجب سایش متمرکز و گرمای اضافی ناشی از سایش میشود.
طراحی میتواند با افزایش عرض حلقه سایش، افزایش فاصله بین سطوح راهنما، بهینهسازی موقعیت پین یا ترونیون، و بهبود تراز نصب بهبود یابد.
پینها، بستها، چشمهای میله، کلویسها و براکتها نیز باید برای سایش و انحراف بررسی شوند.
راهنمایی بهتر پیستون و میله را متعادل نگه میدارد و سایش یکطرفه واشر را کاهش میدهد.
سطوح میله و حفاظت خارجی را بهینه کنید
میله پیستون به سختی، زبری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی مناسب نیاز دارد.
سطح خشن میله میتواند به سرعت واشر میله را آسیب بزند، در حالی که پایان نامناسب ممکن است از تشکیل یک لایه روانکننده پایدار جلوگیری کند.
پوششها و درمانهای سطحی را بر اساس دما، رطوبت، پاشش نمک، گرد و غبار، مواد شیمیایی و قرار گرفتن در فضای باز انتخاب کنید. پوشش لوله، پاککن و حفاظت در برابر خوردگی نیز باید با محیط سازگار باشد.
نزدیک منابع حرارت تابشی، موقعیت نصب را تغییر دهید، یک سپر انعکاسی اضافه کنید یا به خنکسازی خارجی فکر کنید. عایق نباید گرما را در اطراف سیلندر محبوس کند.
حرارت و شوک فشار مربوط به سرعت را کاهش دهید
چرخش سریع، معکوس ناگهانی، فشار بازگشت بالا و ضربه در انتهای کورس بارگذاری واشر و دمای محلی را افزایش میدهد.
برای سیلندرهای با چرخش مکرر، اندازه پورت، قطر لوله، ظرفیت جریان سوپاپ و کوسنگذاری را بررسی کنید. محدودیت بیش از حد قدرت هیدرولیک را به گرما تبدیل میکند.
کوسنگذاری قابل تنظیم، کاهش کنترلشده، مدارهای کنترل جریان مناسب یا جمعآورندهها ممکن است قلههای فشار و ضربه را کاهش دهند.
یک واشر که در فشار و سرعت متوسط به خوبی عمل میکند ممکن است زمانی که دما بالا، فشار اوج و چرخش سریع به طور همزمان رخ دهد، شکست بخورد.
فیلتراسیون و کنترل رطوبت را تقویت کنید
دماهای بالا ویسکوزیته روغن را کاهش میدهد و لایه روانکننده را تضعیف میکند. ذرات کوچک میتوانند به راحتی با میلهها، سیلندرها، واشرها و حلقههای سایش تماس داشته باشند.
آب روانکاری را کاهش میدهد، خوردگی را تشویق میکند و اکسیداسیون را تسریع میکند. هوا، رطوبت و روغن تجزیه شده نیز ممکن است به فومزایی، رسوبات، حرکت ناپایدار و آسیبهای مربوط به کاویتاسیون کمک کند.
از فیلترسازی مناسب برای برگشت، فشار یا فیلترسازی غیرحضوری استفاده کنید. روغن جدید را قبل از پر کردن فیلتر کنید و سیلندرها، لولهها، شلنگها و منیفولدها را قبل از سرهمبندی تمیز کنید.
تنفسهای مخزن باید ورود گرد و غبار و رطوبت را محدود کنند. وضعیت روغن، محتوای آب، وضعیت فیلتر و تمیزی مخزن باید تحت نظر قرار گیرد.
سیلندر را با آزمایش در حالت داغ تأیید کنید
یک آزمایش فشار در دمای اتاق نمیتواند به طور کامل قابلیت اعتماد در دمای بالا را تأیید کند.
طراحی نهایی را در دماهای نفت، فشارها، سرعتها، بارها و فرکانسهای چرخه نزدیک به کاربرد واقعی آزمایش کنید. بررسی کنید:
- پایداری چرخه حرارتی بالا
- نشت خارجی و داخلی
- فشار و نگهداری بار در حالت داغ
- دما در اطراف میله، لوله، سر و مهر و مومها
- محافظت، بازگشت و حرکت با سرعت پایین
- بازیابی مهر و موم بعد از گرمایش و سرمایش
- سایش، برآمدگی، خطخوردگی یا آسیب سطحی پس از جداسازی
برای تجهیزات با عملکرد مداوم، آزمایش باید مدت زمان روزانه مورد انتظار را شبیهسازی کند. چند ضربه بدون بار پس از رسیدن به دمای هدف کافی نیست.
اطلاعات مورد نیاز برای یک سیلندر با دمای بالا
سازنده سیلندر را با اطلاعات زیر تأمین کنید:
- دماهای نفت محیطی، مداوم و حداکثری
- فشار کاری و احتمال نوسانات فشار
- مته، میله، ضربه و ترتیب نصب
- جهت بار و بارهای جانبی ممکن
- سرعت کشش و بازگشت
- فرکانس چرخه و زمان کار روزانه
- نوع مایعات هیدرولیکی و منابع گرمایی خارجی
- نیازهای نگهداری بار و نشت
- شرایط گرد و غبار، آب، خوردگی و شستشو
اطلاعات دقیق کاربرد امکان طراحی سیلندر، مهر و مومها، نفت، سیستم خنککننده و روش آزمایش را بر اساس شرایط عملیاتی واقعی فراهم میکند.
نتیجهگیری
عملکرد قابل اعتماد در دماهای بالا به بیشتر از درجه حرارت یک سیل نیاز دارد.
تولید حرارت باید در ابتدا در سطح سیستم کنترل شود. روغن باید از ویسکوزیته مناسب برخوردار باشد. سیلها، فاصلههای دما بالا، هدایت، سطوح میله، حفاظت در برابر خوردگی، کنترل آلودگی، پورتها و ضربهگیرها باید به عنوان یک سیستم طراحی شوند.
در نهایت، سیلندر باید از طریق آزمایشات داغ-روغن، بارگذاری شده و چرخه مداوم تأیید شود.
تنها زمانی که سیلندر و سیستم هیدرولیک بهینهسازی شوند، میتوان نشت، انحراف، سایش، چسبندگی و خرابی پیشرس سیل را در بلندمدت کاهش داد.
شرکت AiSoar Hydraulics راهحلهای سفارشی برای سیلندرهای هیدرولیک به منظور کاربردهای صنعتی سخت، دمای بالا، بار سنگین و چرخههای مکرر ارائه میدهد.
