Nếu bạn vận hành máy móc di động—cho dù đó là xe ben, máy xúc nông nghiệp, cần cẩu trên không hay máy nén rác—bạn có thể đã thấy điều này xảy ra:
Một xi lanh hoàn toàn mới được lắp đặt. Áp suất vận hành nằm trong phạm vi định mức của máy bơm. Dầu thủy lực sạch. Tuy nhiên, trong vòng vài trăm chu kỳ, cần gạt nước bị nhai, ống lót đệm bị ghim ở một bên và chất lỏng thủy lực nhỏ giọt qua vòng đệm thanh chính.
Bản năng đầu tiên thường là đổ lỗi cho nhà sản xuất con dấu hoặc cho rằng lớp mạ crom kém. Nhưng khi bạn tháo xi lanh ra, dấu hiệu nhận biết hầu như luôn giống nhau: mòn nhiều ở một bên của ống lót đệm thanh truyền, cùng với độ mòn ở phía đối diện trên vòng mòn pít-tông.
Đó không phải là sự tăng vọt áp suất hoặc lỗi phốt. Đó là tải trọng bên—và ở mức tối đa, nó là sát thủ số một của xi lanh thủy lực.
Xi lanh thủy lực được thiết kế để cung cấp lực đẩy và kéo tuyến tính dọc theo trục trung tâm của chúng. Chúng không phải là dầm đỡ kết cấu. Tuy nhiên, trong máy móc trong thế giới thực, những thay đổi về hình học, độ cong của khung gầm, độ lệch chốt và tải không đồng đều liên tục tạo ra các lực ngang.
Đây là thực tế cơ học:
1. Khoảng cách ổ trục co lại khi mở rộng hoàn toàn: Khi thanh xi lanh được rút lại hoàn toàn, khoảng cách giữa ổ trục piston và ống lót đệm phía trước là tối đa. Xi lanh có sự hỗ trợ bên trong mạnh mẽ.
2. Hệ số đòn bẩy: Khi xi lanh duỗi ra hết mức, pít-tông di chuyển ngày càng gần đến tuyến trước. Khoảng cách bên trong giữa hai ổ trục đỡ (khoảng ổ trục) trở nên rất ngắn, trong khi cánh tay đòn bên ngoài (thanh mở rộng) trở nên rất dài.
3. Áp lực tiếp xúc nghiêm trọng: Ngay cả một lực ngang 200 lb khiêm tốn ở mắt thanh cũng tạo ra mômen uốn lớn. Với khoảng cách ổ trục ngắn, phản lực bên trong giữa thanh truyền và ống lót đệm có thể tăng vọt lên hàng nghìn pound trên mỗi inch vuông, làm nát màng dầu bôi trơn và tạo ra hiện tượng lõm.
Ống chặn là một ống bọc bằng thép hoặc nhôm bên trong được đặt trên cần piston bên trong thùng xi lanh, giữa piston và đầu đệm phía trước.
Về mặt vật lý, nó ngăn không cho pít-tông di chuyển hết cỡ về phía trước ở hành trình hoàn toàn.
Bằng cách dừng piston vài inch trước khi nó chạm tới đệm, ống chặn sẽ khóa trong một khoảng chịu lực tối thiểu.
Không có ống chặn: Xy lanh hành trình 60 inch khi mở rộng hoàn toàn có thể chỉ để lại 3 đến 4 inch giữa ổ bi piston và vòng đệm.
Với ống chặn 6 inch: Khoảng chịu lực tối thiểu khi mở rộng hoàn toàn tăng lên 9 hoặc 10 inch, giảm hơn một nửa ứng suất tiếp xúc bên trong và độ nghiêng của thanh.
Trong hệ thống thủy lực di động và công nghiệp tiêu chuẩn (tuân theo các nguyên tắc kỹ thuật của NFPA và ISO), nên sử dụng ống chặn bất cứ khi nào hành trình hiệu quả vượt quá 40 inch (khoảng 1.000 mm) hoặc khi xi lanh hoạt động theo chiều ngang với chốt hoặc chốt gắn.
Hướng dẫn định cỡ cơ bản:
1. Hành trình dưới 40 inch: Khoảng ổ trục tiêu chuẩn thường đủ cho các chu kỳ hoạt động vừa phải, miễn là căn chỉnh đúng.
2. Hành trình trên 40 inch: Thêm 1 inch ống dừng cho mỗi 10 inch hành trình trên 40 inch
Nếu bạn đang thiết kế một máy mới hoặc khắc phục sự cố tại hiện trường, hãy sử dụng danh sách kiểm tra 4 bước này:
Giá đỡ chân cứng hoặc giá đỡ mặt bích không thể chịu được bất kỳ sai lệch góc nào. Nếu khung máy của bạn bị uốn cong trong khi vận hành (ví dụ: thân đổ bị xoắn dưới tải trọng sỏi không đồng đều), hãy chuyển sang giá đỡ vòng bi hình cầu hoặc khe xoay. Vòng bi hình cầu cho phép tự căn chỉnh từ 3° đến 5°, ngăn chặn thanh dính vào vòng đệm.
Một thanh mảnh bị lệch dưới lực nén của cột trước khi nó bị oằn hoàn toàn. Nếu độ lệch vượt quá 0,002" đến 0,005" trên mỗi foot hành trình, nó sẽ làm biến dạng môi bịt kín. Việc tăng một đường kính thanh tiêu chuẩn (ví dụ: từ 1,50" lên 1,75" hoặc 2,00") sẽ làm tăng đáng kể mô đun tiết diện và khả năng chống uốn.
Sự tiếp xúc tiêu chuẩn giữa kim loại với kim loại dẫn đến hiện tượng co ngót ngay lập tức khi tải trọng bên đẩy qua màng dầu. Vòng chống mài mòn bằng composite cao cấp (chẳng hạn như nylon chứa đầy thủy tinh, nhựa phenolic hoặc đồng phốt-pho) hấp thụ tác động từ bên và nhúng các hạt vi mô mà không cần khoét thanh chrome.
Trong quá trình lắp ráp máy lần đầu, hãy kiểm tra xem cả hai chốt lắp có hoàn toàn song song hay không. Độ lệch góc 1 mm trên nhịp chốt 4 foot có thể tạo ra tải trước bên liên tục hàng trăm pound ngay cả trước khi xi lanh nâng bất kỳ tải trọng nào.
Khi yêu cầu thiết kế xi lanh thủy lực tùy chỉnh hoặc đánh giá thay thế cho các ứng dụng chịu tải cao, việc cung cấp các chi tiết chính này sẽ tăng tốc độ xác minh kỹ thuật:
Môi trường vận hành & Chu kỳ làm việc: Áp suất làm việc tối đa (PSI/bar), tần số chu kỳ, tải đẩy/kéo.
Kiểu lắp & Trung tâm chốt: Kích thước chốt nối chốt được rút lại và mở rộng, đường kính chốt và liệu có cần vòng bi hình cầu hay không. Các lực bên hoặc góc đã biết
Độ lệch: Độ lệch dự kiến của khung, tải trọng gió hoặc các điểm bản lề bù. Các triệu chứng hư hỏng hiện tại: Nếu thay thế một xi lanh hiện có, hãy chia sẻ ảnh về thanh piston bị mòn, ống lót đệm và môi bịt kín.
