Một xi lanh thủy lực không chỉ tạo ra lực tuyến tính. Nó cũng phải truyền tải lực đó an toàn vào cấu trúc máy. Loại gắn xi lanh xác định cách mà xi lanh được kết nối, liệu nó có thể xoay trong quá trình vận hành và nó xử lý sự căn chỉnh, rung động và hướng tải thay đổi một cách hiệu quả như thế nào.
Chọn sai kiểu gắn có thể tạo ra tải bên trên thanh piston, bạc đạn và các vòng niêm phong. Theo thời gian, điều này có thể dẫn đến mòn không đều, rò rỉ vòng niêm phong, các thanh bị cong, chốt bị hỏng hoặc nứt xung quanh cấu trúc gắn. Do đó, việc chọn gắn xi lanh thủy lực phù hợp cũng quan trọng như việc chọn kích thước đường kính, hành trình và áp suất hoạt động chính xác.
Các loại gắn xi lanh thủy lực chính là gì?
Các loại gắn xi lanh thủy lực chính bao gồm clevis, ống chéo, tang, vòng bi cầu, trunnion, mặt bích, chân và gắn cạnh. Các gắn cố định được sử dụng cho chuyển động thẳng, được hướng dẫn, trong khi gắn pivot cho phép xi lanh xoay khi một liên kết máy di chuyển qua một cung.
Cái gắn xi lanh thủy lực là gì?
Gắn xi lanh thủy lực là kết nối cơ học giữa xi lanh và thiết bị. Các gắn có thể được hàn trực tiếp vào thân xi lanh, được gia công vào nắp đầu, được bắt bulong vào xi lanh hoặc được ren vào thanh piston.
Gắn phải chuyển tải lực đẩy và kéo của xi lanh vào khung máy trong khi duy trì sự căn chỉnh chấp nhận được. Một số gắn giữ xi lanh cứng ở một vị trí, trong khi những cái khác cho phép nó xoay khi liên kết máy di chuyển.
Các loại gắn xi lanh thủy lực thường được chia thành hai loại chính:
- Gắn cố định, chẳng hạn như gắn mặt bích, gắn chân và gắn bên
- Giá đỡ xoay, chẳng hạn như gắn clevis, gắn ống chéo, gắn đầu, gắn trunnion và gắn vòng bi cầu
Loại gắn chính xác chủ yếu phụ thuộc vào việc tải trọng di chuyển theo một đường thẳng hay theo một cung.
Gắn cố định so với gắn pivot
Gắn cố định giữ thân xi lanh ở một vị trí ổn định so với khung máy. Chúng thường phù hợp khi thanh piston và thành phần được dẫn động di chuyển theo một đường thẳng và được định hướng chính xác. Bởi vì gắn cố định cho phép ít chuyển động để bù đắp cho lỗi lắp đặt, độ cứng khung và sự căn chỉnh đặc biệt quan trọng.
Gắn xoay cho phép xi lanh quay quanh một chốt hoặc vòng bi trong quá trình mở rộng và thu hồi. Chúng thường được sử dụng trong máy móc di động, thiết bị nông nghiệp, rơ mooc và thiết bị xây dựng, nơi mà xi lanh hoạt động giữa các điểm liên kết đang di chuyển.
| Loại gắn | Chuyển động của xi lanh | Phù hợp nhất cho | Quan tâm chính |
|---|---|---|---|
| Gắn cố định | Thân xi lanh vẫn đứng yên | Chuyển động thẳng, có hướng | Căn chỉnh chính xác |
| Gắn xoay | Xi lanh quay quanh một chốt hoặc vòng bi | Các liên kết di chuyển qua một cung | Mặt phẳng xoay chính xác và hỗ trợ chốt |
| Gắn pivot tự căn chỉnh | Cho phép di chuyển góc hạn chế trong nhiều hướng | Cấu trúc có sự biến thiên góc nhỏ | Khả năng chịu lực và bôi trơn |
Không có loại nào tốt hơn một cách phổ quát. Lựa chọn đúng phụ thuộc vào đường dẫn tải thực tế và hình học chuyển động của máy.
Một đế clevis sử dụng một kết nối hình chẻ và một chốt để gắn xi lanh vào thiết bị. Đế clevis có thể được đặt ở đáy xi lanh, ở đầu thanh piston hoặc ở cả hai đầu.
Bởi vì chốt tạo ra một điểm xoay, xi lanh có thể quay khi liên kết di chuyển theo một cung. Các xi lanh gắn clevis được sử dụng rộng rãi trong các công cụ nông nghiệp, cơ chế xả, thiết bị xây dựng, máy móc xử lý vật liệu và các ứng dụng di động khác.
Một đế clevis thường cho phép di chuyển trong một mặt chính. Chốt gắn nên được định vị vuông góc với mặt đó, và các kẹp kết nối nên cung cấp hỗ trợ đầy đủ ở cả hai bên của clevis. Khoảng trống quá mức giữa chốt và lỗ chốt có thể gây ra tải trọng va chạm, tiếng ồn và mài mòn nhanh chóng.
Các đế clevis không nên được kỳ vọng là bù đắp cho sự lệch offset nghiêng đáng kể. Nếu xi lanh và liên kết di chuyển trong các mặt khác nhau, tải bên do đó có thể vẫn làm hỏng ổ bi thanh và các con dấu.
Giá đỡ ống chéo gồm có một ống được hàn ngang qua đáy xi lanh hoặc đầu thanh piston. Một chốt gắn đi qua ống, cho phép xi lanh xoay trong quá trình hoạt động.
Xi lanh thủy lực ống chéo nhỏ gọn, mạnh mẽ và dễ dàng tích hợp vào khung máy hàn. Chúng thường được tìm thấy trên các loại máy xúc, máy đào, xe nâng, rơ moóc, máy móc nông nghiệp và thiết bị xử lý chất thải.
So với một clevis bên ngoài, một ống chéo có thể cung cấp một kết nối đơn giản và tiết kiệm không gian. Các vòng bushing hoặc ống bôi trơn có thể được kết hợp để cải thiện hỗ trợ chốt và giảm mòn. Ống chéo, mối hàn và đường kính chốt tất cả phải được thiết kế cho tải trọng và chu kỳ làm việc dự kiến.
Các giá đỡ lắp đặt nên hỗ trợ ống chéo gần cả hai đầu. Nếu các giá đỡ được đặt quá xa nhau, chốt có thể bị uốn cong và gây thêm áp lực lên ống và mối hàn.
Một giá đỡ tang sử dụng một lỗ phẳng duy nhất hoặc mắt lỗ nằm giữa hai giá đỡ trên máy. Một chốt đi qua các giá đỡ và tang để tạo thành kết nối xoay.
Giá đỡ tang hữu ích khi không gian lắp đặt bị hạn chế hoặc khi máy đã có một giá đỡ hai tai. Chúng được sử dụng trên thiết bị nông nghiệp, máy móc xây dựng, thiết bị xử lý chất thải và các ứng dụng xi lanh thủy lực hàn khác.
Bởi vì một tang được hỗ trợ qua một lỗ trung tâm duy nhất, độ dày, kích thước mối hàn và độ bền lỗ chốt của nó phải được phù hợp với lực của xi lanh. Các giá đỡ máy nên hỗ trợ tang một cách gần gũi mà không cản trở sự chuyển động xoay cần thiết.
Một giá đỡ tang và giá đỡ clevis có thể tạo thành một khớp tương thích: tang cung cấp kết nối nam, trong khi clevis hoặc giá đỡ đôi cung cấp kết nối nữ.
4. Giá đỡ bi cầu hoặc giá đỡ xoay
Một giá đỡ bi cầu chứa một ổ bi cầu bên trong mắt xi lanh. Khác với một khớp chốt thông thường chủ yếu quay trong một mặt phẳng, một ổ bi cầu cho phép chuyển động góc hạn chế theo nhiều hướng.
Khả năng tự định vị này hữu ích khi khung máy hoạt động hơi linh hoạt, các điểm lắp không thể giữ song song hoàn hảo hoặc liên kết thay đổi góc trong quá trình hoạt động. Xi lanh ổ bi cầu thường được sử dụng trong thiết bị nhỏ gọn, máy móc nông nghiệp, xe cộ đặc biệt và thiết bị xây dựng.
Tuy nhiên, một ổ bi cầu không làm cho xi lanh phù hợp với tải bên không kiểm soát. Nó cho phép độ không thẳng hàng góc hạn chế tại kết nối, nhưng lực chính của xi lanh vẫn nên tác động gần với đường trung tâm của thanh.
Kích thước ổ, góc cho phép, phương pháp bôi trơn, độ cứng của chốt và khả năng chịu tải động nên được xem xét trong quá trình lựa chọn. Nơi mà ổ yêu cầu bôi trơn, điểm bôi trơn phải được giữ dễ tiếp cận sau khi lắp đặt.
5. Giá đỡ trunnion
Một xi lanh lắp đặt trunnion có các chốt xoay hình trụ kéo dài từ cả hai bên của thân xi lanh. Tùy thuộc vào thiết kế, các trunnion có thể được đặt gần đầu, gần nắp hoặc xung quanh giữa của thân.
Máy hỗ trợ các chốt trunnion bằng ổ bi hoặc khối gối, cho phép toàn bộ xi lanh quay khi thanh piston theo liên kết. Các giá đỡ trunnion được sử dụng trong thiết bị nâng, máy ép, máy móc xử lý vật liệu và các cơ cấu công nghiệp hoặc di động lớn.
Các chốt trunnion chủ yếu được thiết kế để chịu tải cắt. Các hỗ trợ của chúng nên được đặt gần vai trunnion để giảm thiểu lực uốn. Hai ổ hỗ trợ cũng phải được căn chỉnh chính xác để xi lanh có thể xoay mà không bị kẹt.
Vị trí của trunnion ảnh hưởng đến chuyển động của xi lanh, không gian lắp đặt và tải trọng cột thanh piston. Các ứng dụng có hành trình dài hoặc lực cao nên được đánh giá một cách riêng biệt thay vì chỉ chọn vị trí trunnion dựa trên không gian có sẵn. Parker cũng khuyến nghị hỗ trợ trunnion gần và cảnh báo về tải uốn trên các chốt trunnion.
6. Giá đỡ flang
Một giá đỡ với mặt bích gắn chặt đầu silanh hoặc nắp vào cấu trúc máy móc. Vì mặt lắp thường vuông góc với trục tâm của silanh, nên tải trọng có thể được truyền trực tiếp vào một bộ phận khung chắc chắn.
Cylinders thủy lực gắn bích thường được sử dụng trong các máy ép thủy lực, thiết bị kẹp, máy móc công nghiệp và những ứng dụng khác có chuyển động thẳng, được hướng chính xác. Chúng cung cấp một kết nối cứng và rất thích hợp cho các lực trục cao.
Bề mặt lắp phải phẳng, chắc chắn và vuông góc với hướng di chuyển dự kiến. Một giá đỡ với mặt bích cung cấp khả năng điều chỉnh sai lệch rất ít. Nếu tải không được dẫn hướng đúng cách, thanh piston có thể bị ép sang một bên ngay cả khi mặt bích được gắn chặt.
Việc lựa chọn giữa mặt bích đầu hay mặt bích nắp phụ thuộc vào hướng lực chính và cấu trúc máy. Mặt bích, các bu lông và tấm hỗ trợ phải được đánh giá như một cụm chịu lực thay vì là các thành phần riêng lẻ.
7. Gắn chân hoặc gắn bên hông
Cylinders gắn chân được gắn vào cơ sở máy thông qua chân hoặc các chấu bên hông nằm song song với thùng silanh. Chúng tiện lợi cho các lắp đặt công nghiệp ngang và có thể cung cấp truy cập dễ dàng cho việc bảo trì.
Khác với giá đỡ mặt bích trung tâm, gắn chân hoặc gắn bên hông truyền lực qua các điểm lắp đặt lệch khỏi trục silanh. Sự lệch này tạo ra một moment xoay khi silanh đẩy hoặc kéo. Khung máy, bu lông lắp và chấu silanh phải chống lại moment đó.
Tải trọng được dẫn động nên được hướng từ bên ngoài, và silanh phải được căn chỉnh cẩn thận. Các chốt, chốt định vị hoặc các điểm dừng tích cực có thể cần thiết để ngăn silanh di chuyển trên bề mặt lắp của nó dưới những lần đảo chiều tải lặp đi lặp lại.
Giá đỡ chân và bên hông là phù hợp nhất khi khung đủ cứng và đường dẫn tải vẫn thẳng. Chúng không nên được sử dụng như một sự thay thế cho giá đỡ xoay khi cơ chế được dẫn động di chuyển qua một cung.
So sánh các loại gắn xi lanh thủy lực
| Loại lắp | Cố định hoặc xoay | Dung sai căn chỉnh | Các ứng dụng điển hình | Xem xét thiết kế chính |
|---|---|---|---|---|
| Giá đỡ | Xoay trong một mặt phẳng | Trung bình | Nông nghiệp, xe kéo, máy móc xây dựng | Căn chỉnh chốt và giá đỡ |
| Ống chéo | Xoay trong một mặt phẳng | Trung bình | Máy xúc lật, máy đào, xe nâng, xe kéo | Sức mạnh hỗ trợ chốt và hàn |
| Mấu | Xoay trong một mặt phẳng | Trung bình | Máy móc di động gọn nhẹ | Độ dày của lỗ và hỗ trợ giá đỡ |
| Bạc đạn hình cầu | Xoay theo nhiều hướng | Tương đối cao | Khung linh hoạt và các liên kết phức tạp | Góc bạc đạn và bôi trơn |
| Trunnion | Xoay trong một mặt phẳng | Trung bình | Hệ thống nâng, máy ép và máy móc nặng | Vị trí bạc đạn và uốn pin |
| Bè mặt | Cố định | Thấp | Máy ép, kẹp và máy móc công nghiệp | Bề mặt lắp phẳng và căn chỉnh trục |
| Chân hoặc móc bên | Cố định | Thấp | Cài đặt công nghiệp ngang | Mô men xoắn và độ cứng khung |
Cách chọn loại gắn xi lanh thủy lực phù hợp
Bắt đầu bằng cách nghiên cứu chuyển động của cả hai điểm kết nối xi lanh qua chu trình vận hành hoàn chỉnh. Nếu xi lanh đứng yên và tải trọng di chuyển theo một đường thẳng, được hướng dẫn bên ngoài, thì có thể sử dụng bè hoặc chân lắp. Nếu bất kỳ điểm kết nối nào theo một cung tròn, thì thường dùng giá đỡ, ống chéo, móc hoặc giá đỡ trunnion sẽ phù hợp hơn.
Bước tiếp theo là xác định hướng lực chính. Xác định xem xi lanh chủ yếu đẩy, kéo hay làm việc dưới lực lớn cả hai hướng. Giá đỡ, chốt, đinh tán, hàn và giá đỡ máy phải chịu hết lực tối đa của xi lanh, bao gồm cả sốc và áp lực.
Không gian lắp đặt cũng cần được xem xét. Phong cách lắp đặt ảnh hưởng đến chiều dài đóng của xi lanh, vị trí trục xoay, khả năng tiếp cận cổng và không gian cần thiết cho ống. Một giá đỡ có cơ học phù hợp có thể vẫn gây ra vấn đề nếu nó gây cản trở ống hoặc ngăn cản xi lanh quay tự do.
Đối với các xi lanh có hành trình dài hoạt động ở trạng thái nén, cần kiểm tra độ uốn của thanh piton riêng biệt. Thay đổi vị trí giá đỡ hoặc trục xoay có thể thay đổi chiều dài thanh chưa hỗ trợ hiệu quả và do đó làm giảm khả năng chống uốn của thanh.
Tại sao tải bên là một mối quan tâm lớn
Xi lanh thủy lực được thiết kế chủ yếu để tạo ra lực trục. Khi tải trọng ứng dụng không thẳng hàng với trục trung tâm của xi lanh, một phần lực đó tác động bên cạnh lên thanh, mỡ, piton và các vòng đệm.
Ví dụ, nếu một xi lanh áp dụng một tổng lực FF tại một góc lệch θ\theta, thành phần lực bên cạnh xấp xỉ là:
Fbên = F × sin(θ)
Ngay cả một góc nhỏ cũng có thể tạo ra lực bên có ý nghĩa khi tổng lực của xi lanh cao. Một tải trọng 100 kN tác động ở một góc chỉ 2° sẽ tạo ra khoảng 3.5 kN lực bên.
Lực bên này có thể gây mòn không đều cho bạc đạn, hỏng vòng đệm, xước bên trong ống và uốn cong của trục pít tông. Một khớp xoay hoặc giá đỡ cầu có thể chứa chuyển động góc phù hợp, nhưng không thể sửa chữa hình học liên kết kém hoặc tải trọng bên ngoài không được hỗ trợ.
Những sai lầm phổ biến trong gắn xi lanh thủy lực
Xem xi lanh như một hướng dẫn cấu trúc
Một xi lanh thủy lực nên tạo ra chuyển động và lực; nó không nên thường xuyên là thành phần duy nhất hướng dẫn một tải nặng. Ray, bạc đạn, cơ trượt hoặc tay nối nên kiểm soát con đường tải để xi lanh không bị ảnh hưởng bởi các lực bên tránh được.
Sử dụng gắn cứng cho chuyển động hình vòm
Nếu thành phần được dẫn truyền quay quanh một bản lề, góc của xi lanh sẽ thay đổi trong quá trình hành trình. Việc cố định cứng xi lanh trong tình huống này có thể khiến trục pít tông bị ép sang một bên. Một giá đỡ xoay được định vị chính xác nên được sử dụng.
Hạn chế khớp pivot
Một xi lanh có clevis hoặc ống chữ thập phải có khả năng quay tự do quanh trục của nó. Giá đỡ, ống, phụ kiện hoặc các thành phần khung gần đó không được cản trở chuyển động này.
Sử dụng các chốt không được hỗ trợ hoặc kích thước nhỏ
Đinh vít gắn phải vừa khít với khớp nối và có khả năng chịu lực cắt và uốn đủ. Độ rơ của đinh vít quá mức dẫn đến tải trọng va đập, trong khi hỗ trợ giá đỡ kém cho phép đinh vít bị biến dạng.
Bỏ qua sự biến dạng của khung
Một xi lanh có thể được căn chỉnh chính xác khi máy không tải nhưng có thể bị lệch sau khi khung bị biến dạng dưới tải trọng làm việc. Do đó, hình học gắn nên được kiểm tra dưới điều kiện hoạt động thực tế.
Hàn gần một xi lanh đã lắp ráp
Hàn một giá đỡ gắn trong khi xi lanh đã được lắp ráp có thể truyền nhiệt hoặc dòng hàn qua trục, bạc đạn và vòng đệm. Các quy trình hàn nên bảo vệ các bề mặt chính xác và các thành phần bên trong, và các hướng dẫn của nhà sản xuất xi lanh luôn nên được tuân thủ.
Danh sách kiểm tra lắp đặt gắn xi lanh thủy lực
Trước khi đưa vào sử dụng xi lanh, hãy xác minh rằng:
- Trục trục cơ sở và trục đầu đục là song song khi cần chuyển động một mặt phẳng.
- Xi lanh có thể hoàn thành toàn bộ hành trình của nó mà không bị cản trở cơ học.
- Các đinh vít gắn vừa khít và được giữ chắc chắn.
- Các khớp xoay chuyển động tự do mà không ép trục sang một bên.
- Các mặt gắn cố định phẳng, cứng và thẳng hàng chính xác.
- Bu lông được chỉ định đúng và được siết chặt đến mô-men xoắn yêu cầu.
- Ống có chiều dài đủ và không hạn chế chuyển động của xi lanh.
- Điểm bôi trơn và các thành phần dịch vụ vẫn có thể tiếp cận.
- Tải trọng được hướng dẫn bên ngoài khi cần thiết.
- Các trục pít tông có hành trình dài đã được kiểm tra để tránh uốn.
Bosch Rexroth cũng nhấn mạnh rằng các bề mặt gắn và các thành phần gắn—bao gồm bạc đạn cầu, trunnions, chân và mặt bích—phải có khả năng chịu được các lực phát sinh trong quá trình vận hành. Tài liệu của xi lanh thủy lực Bosch Rexroth
Có thể Có thể tùy chỉnh giá đỡ xi lanh thủy lực?
Có. Các xi lanh thủy lực hàn có thể được sản xuất với các đầu nối, ống ngang, cánh tay, mắt chốt, ổ bi, trunnion và giá đỡ tùy chỉnh. Các kích thước như đường kính chốt, chiều rộng lắp đặt, khoảng cách lỗ, chiều dài trung tâm đóng và hướng cổng có thể được điều chỉnh theo thiết bị.
Tuy nhiên, cấu hình lắp đặt không nên chỉ được sao chép từ một bức ảnh bên ngoài. Để thiết kế hoặc thay thế một xi lanh một cách chính xác, nhà sản xuất thường yêu cầu bản vẽ hoặc thông tin kích thước đã được xác minh, áp suất hoạt động, tải trọng tối đa, hành trình, hình học chuyển động và điều kiện ứng dụng.
Đối với các dự án thay thế, việc xác nhận kích thước trung tâm chốt trong cả hai vị trí rút hoàn toàn và duỗi hoàn toàn là điều đặc biệt quan trọng. Kích thước lắp đặt phải phối hợp với đường kính khoang, đường kính thanh và hành trình - không nên được coi như một thông số độc lập.
