Hydraulischer Zylinder Strukturprinzip, Klassifizierung, Anwendung und Wartung Leitfaden

 

Als Kernbetriebselement eines hydraulischen Systems wandelt der Hydraulikzylinder hydraulische Energie in mechanische Energie um, um lineare Wechselbewegung oder Schwung zu erreichen. Mit seiner einfachen Struktur, stabilen Betrieb und starken Tragfähigkeit wird es in Baumaschinen, metallurgischen Ausrüstungen, Automobilherstellung und anderen Bereichen weit verbreitet. Dieser Artikel wird systematisch die Zusammensetzung der Struktur, Typ-Klassifikation, Auswahlparameter und gemeinsame Fehlerlösungen von Hydraulikzylindern analysieren.

 

Ich. Arbeitsprinzip und Kernkomponenten von hydraulischen Zylindern

Basierend auf Pascal 's Prinzip treibt ein Hydraulikzylinder den Kolben an, um sich durch die Druckänderung des Hydrauliköls in einer geschlossenen Hohlraum zu bewegen und Ausgabe von Schub - und Zugkraft. Zu den Kernkomponenten gehören:

1. Zylinderfass und Enddeckung: Hergestellt aus hochfesten nahtlosen Stahlrohren, ist das Innere präzise geschliffen. Zusammen mit der Enddeckung bilden sie eine versiegelte Hohlraum. Die wichtigsten Materialien sind Stahl Nr. 45 (für Hochdruckumgebungen) oder Stahl Nr. 20 (für Niederdruck-Szenarien), um Druckbeständigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten.

2. Kolben und Kolbenstange: Der Kolben wandelt hydraulische Energie in mechanische Energie um, und der Kolbenstange überträgt Kraft an externe Mechanismen. Sie werden häufig aus Stahl Nr. 35 / 45 oder verschleißfestem Gusseisen hergestellt, und die Oberfläche wird mit Hochfrequenz-Gitter auf eine Härte von 45 - 55 HRC behandelt, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.

3. Dichtungssystem: Es enthält Staubdichtungen, Führungshülsen und mehrstufige Dichtungen, um Ölleck und das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern. Das Dichtungsmaterial sollte entsprechend der Betriebstemperatur (-30 ° C bis 120 ° C) und der Medienverträglichkeit (z. B. Mineralöl und wasserbasierte Flüssigkeiten) ausgewählt werden.

4. Buffering-Gerät: Durch die Gestaltung von Drossellöchern oder variablen Querschnitten wandelt er die kinetische Energie am Kolbenende in Wärmeenergie um, um den Aufprallgeräusch zu reduzieren. Die Konfiguration eines Puffers kann die Lebensdauer des Zylinderkörpers um mehr als 30% verlängern.

5. Ausgasventil: Normalerweise am höchsten Punkt des Zylinderkörpers gelegen, wird es verwendet, um die im Öl gemischte Luft zu vertreiben, um Systemkrabbeln oder Druckschwankungen zu vermeiden.

 

II. Vier Hauptklassifikationen und Anwendungsszenarien von Hydraulikzylindern

1. Hydraulischer Zylinder Piston

- Single-Piston - Rod-Typ: Geeignet für Ein-Wege - Belastungsszenarien (wie Werkzeugmaschinen-Führsysteme), mit einem Schubbereich von 5 - 500 Tonnen.

- Doppel-Kolben - Stangen-Typ: Für die bidirektionelle Bewegung mit konstanten Geschwindigkeiten konzipiert, wird es hauptsächlich in der Form-Klemmvorrichtung von Spritzgießmaschinen verwendet.

2. Teleskopischer Hydraulikzylinder

Mit einer Hülsestruktur von mehr als drei Stufen kann die verlängerte Länge 5 - mal so groß wie im zurückgezogenen Zustand sein. Es wird in Szenarien mit begrenztem Platz verwendet, wie zum Beispiel das Heben von Dump-Lkw und Feuerlöschleiter.

3. Plunger-Zylinder

Es gibt keine Anpassungsanforderung zwischen dem Kolben und dem Zylinderfass. Es eignet sich insbesondere für das Vertikale Heben mit Langstrecken (> 10 Meter), wie z.B. für hydraulische Hubbühnen.

4. Swing Hydraulikzylinder

Die Ein - / Doppelblätter-Konstruktion ermöglicht eine Schwingung innerhalb von 270 ° mit einem Drehmoment von bis zu 20.000 N · m. Es wird in Schiffsteuerungsgängen und Robotergelenken verwendet.

 

III. Schlüsselwahlparameter und Design-Spezifikationen

1. Druckbewertung: Gemäß ISO-Normen ist es in 16 MPa (Leicht-Duty), 25 MPa (Mittel-Duty) und 31,5 MPa (Schwer-Duty) unterteilt. Eine Sicherheitsmarge von 20 Prozent sollte reserviert werden.

2. Zylinderbohr - Kolbenstangen-Durchmesser - Verhältnis: Das konventionelle Verhältnis beträgt 1,33: 1 (Schubtyp) oder 2: 1 (Geschwindigkeitstyp), was sich direkt auf die Ausgangskraft und die Bewegungsgeschwindigkeit auswirkt.

3. Stranggenauigkeit: Bei Zylindern, die in Präzisionswerkzeugmaschinen verwendet werden, muss der Geradeheitsfehler innerhalb von 0,05 mm / m kontrolliert werden. Für die geschlossene Schleifensteuerung wird ein Verschiebungssensor verwendet.

4. Installation Methode: Es umfasst Flansch-Typ (Radiallast ≤ 10 kN), Ohrring-Typ (Schwingwinkel ± 15 °) und Scharnier-Welle - Typ (Multi-Grade - of-Freie - System).

 

IV. Gemeinsame Fehlerdiagnose und Wartungsstrategien

1. Externe Leakage-Behandlung

- Kratzer an der Kolbenstange: Ersetzen Sie den Kolbenkörper durch eine Cr-Beschichtung (Dicke 0,02 - 0,05 mm).

- Alterung der Dichtungen: Ersetzen Sie sie regelmäßig (empfohlener Zyklus beträgt 2000 Arbeitsstunden).

2. Interne Leakage Inspektion

- Ausfall der Kolbendichtungen: Durch die Druckprüfung erkannt. Wenn der Leckbetrag mehr als 5% beträgt, ist eine sofortige Wartung erforderlich.

- Verformung des Zylinderfasses: Die Ovalität mit einem Laserskalier ermitteln (wenn sie mehr als 0,1 mm beträgt, ist eine Schärfereparatur erforderlich).

3. Prävention von strukturellen Schäden

- Flanschbruch: Optimieren Sie den R-Winkel - Übergang (Radius ≥ 5 mm), um Spannungskonzentration zu eliminieren.

- Risse am Zylinderboden: Verwenden Sie die Finite-Element - Analyse, um die Wanddicke zu optimieren, und die Ermüdungsdauer kann um 40% verbessert werden.

4. Kavitationsschutz

Steuern Sie die Öltemperatur unter 60 ° C, wählen Sie Hydrauliköl mit guten Entchaumungseigenschaften aus und halten Sie die Durchflussgeschwindigkeit am Öleingang unter 1,5 m / s.

 

v. Technologische Innovation und Entwicklungstrends

Aktuell entwickeln sich Hydraulikzylinder in Richtung Intelligenz. Intelligente Zylinder, die mit Druck - / Temperatur - / Verdrängungssensoren integriert sind, können den Betriebszustand in Echtzeit überwachen, und das Predictive Maintenance System kann die Ausfallzeit um 70% reduzieren. Die Nano-Coating - Technologie kann die Verschleißfestigkeit der Kolbenstange verdreifachen, und der Keramik-Matrix - Composite-Zylinderkörper kann das Gewicht um 45% reduzieren und gleichzeitig die Drucktragsfähigkeit um 30% erhöhen.

 

Durch wissenschaftliche Auswahl, standardisierte Wartung und technologische Innovation werden Hydraulikzylinder im Zeitalter der Industrie 4.0 weiterhin eine unersetzliche Rolle spielen. Benutzer müssen die Produktspezifikationen an spezifische Parameter der Arbeitsbedingungen anpassen und ein regelmäßiges Inspektionssystem einrichten, um die Anlageneffizienz zu maximieren.