Xy lanh thủy lực dạng ống lồng: Cách hoạt động của giai đoạn 3 tầng

Xylanh thủy lực telescopic là gì?

Xylanh thủy lực telescopic là bộ truyền động nhiều cấp được chế tạo từ hai đến năm ống đồng tâm trượt vào bên trong nhau, để một hành trình làm việc dài vừa vặn trong một khung thu gọn ngắn. Không có một thanh piston duy nhất: mỗi ống là một cấp, và mỗi cấp hoạt động như một ống dẫn cho cấp bên trong nó.

Việc lồng vào nhau chính là điểm mấu chốt. Một xe ben cần nâng 1.300 mm (51 in) có thể có 500 mm (20 in) dưới giường xe, trong khi đó xylanh một cấp sẽ cần một thanh piston dài hơn hành trình của nó. Một bộ ba cấp thu gọn lại còn khoảng một phần ba chiều dài kéo ra ở cùng áp suất. Đánh đổi là về kết cấu: mỗi cấp là một ống thành mỏng, nên đường dẫn lực dài hơn và việc dẫn hướng tinh tế hơn.

• Ống ngoài — cấp cơ sở, có cổng dẫn, chịu lực gắn kết.
• Các ống lồng trung gian — được mài nhẵn bên trong, mỗi ống lần lượt làm ống dẫn.
• Pittông cuối cùng — cấp nhỏ nhất, đặc hoặc thành dày.
• Bộ phớt và bạc dẫn hướng — định vị mỗi ống lồng, chứa chắn bụi và phớt.

Xylanh telescopic kéo giãn theo từng cấp như thế nào?

Việc kéo giãn diễn ra tuần tự nghiêm ngặt: cấp lớn nhất di chuyển trước, và mỗi cấp sau chỉ bắt đầu sau khi cấp trước chạm điểm dừng của nó. Không có van điều khiển nào tạo ra trình tự này — chính diện tích hiệu quả mới tạo ra nó.

Dầu vào cổng cơ sở tác động lên toàn bộ diện tích của cấp thứ nhất. Diện tích lớn nhất có nghĩa là lực lớn nhất và, với một lưu lượng nhất định, tốc độ thấp nhất. Khi cấp đó chạm vào vòng chặn của nó, cùng áp suất đó tác động lên diện tích vành của cấp thứ hai: diện tích nhỏ hơn, lực ít hơn, tốc độ cao hơn. Mô hình này lặp lại cho đến khi cấp nhỏ nhất được kéo ra.

1. Dầu vào cổng cơ sở và làm đầy không gian dưới cấp lớn nhất.
2. Cấp 1 kéo ra với toàn bộ cụm lồng phía trước; không có gì khác di chuyển.
3. Cấp 1 chạm vòng chặn và áp suất chuyển sang cấp tiếp theo.
4. Cấp 2 kéo ra nhanh hơn và với lực ít hơn, mang theo các cấp còn lại.
5. Cấp cuối cùng kéo ra hết. Tổng hành trình là tổng chuyển động của mỗi cấp, trừ đi phần chồng lấn dẫn hướng.

Việc thu hồi diễn ra ngược lại: trọng lượng đẩy các cấp về vị trí ban đầu, cấp nhỏ nhất trước, và dầu quay trở lại qua cùng cổng. Đó là lý do tại sao bộ tác động đơn phải được lắp với thanh piston hướng lên — nếu không có trọng lực, nó không có lực hồi về.

Tại sao lực giảm và tốc độ tăng khi các cấp kéo dài

Lực bằng áp suất nhân với diện tích hiệu quả; tốc độ bằng lưu lượng chia cho cùng diện tích đó. Khi các cấp kéo ra, diện tích thu nhỏ, do đó lực giảm và tốc độ tăng lên, luôn nghịch đảo tỷ lệ với nhau.

Đây không phải là một khuyết điểm cần loại bỏ — mà chính là điều khiến sản phẩm hữu ích. Thùng xe ben có tải nặng nhất tại thời điểm khởi động, khi hàng được nén chặt và hình học tạo ra lợi thế cơ khí ít nhất, và đó chính là lúc cấp 1 tạo ra lực đỉnh điểm. Sau khoảng 30° độ nghiêng, trọng lực hỗ trợ, và các cấp nhỏ nhanh chóng hoàn thành việc đổ hàng.

Hệ quả là hai điều. Không bao giờ chỉ tính kích thước theo tổng lực: kiểm tra xem tải có thể di chuyển được không khi cấp nhỏ nhất mang nó. Và nếu cần lực lớn ở cuối hành trình, hãy chỉ định xylanh một cấp hoặc pittông thay vì.

Tác động đơn hay tác động kép: thiết kế nào phù hợp?

Bộ tác động đơn kéo ra bằng thủy lực và thu hồi theo tải hoặc trọng lực, sử dụng một cổng. Bộ tác động kép thêm một cổng thứ hai và mạch hồi lưu, để chúng có thể kéo các cấp về vị trí ban đầu chống lại lực cản.

Trọng lực quyết định. Bất kỳ ứng dụng thẳng đứng nào có trọng lượng phía trên xylanh — thùng xe ben, rơ moóc ben, nắp hầm hàng — đều phù hợp với tác động đơn: đơn giản hơn, rẻ hơn, ít phớt hơn. Trục ngang, hoặc chuyển động mà việc thu hồi thực hiện công việc thực sự, cần tác động kép.

Một lựa chọn thứ ba cho công việc theo phương ngang là bộ tác động đơn với lò xo hồi lưu bên ngoài hoặc đối trọng. Nó chuyển độ phức tạp từ mạch sang cấu trúc máy, do đó đây là quyết định ở cấp độ máy.

Phớt và bạc trượt nào giữ cho các cấp không bị rò rỉ?

Mỗi giao diện cấp đều mang một phớt pittông, một chắn bụi và một vòng đệm mài mòn, và bộ ba này quyết định tuổi thọ dịch vụ hơn bất kỳ yếu tố nào khác. Một xylanh ba cấp có ba giao diện như vậy, ở cùng áp suất nhưng các điều kiện trượt khác nhau.

Mỗi thành phần có một nhiệm vụ. Phớt pittông, thường là polyurethane để chống ép đùn, giữ ranh giới áp suất. Vòng đệm mài mòn, thường chứa PTFE hoặc phenolic, chịu tải bên và giữ cho ống lồng đồng tâm để phớt không bao giờ bị kẹp. Chắn bụi làm sạch các hạt bẩn trên bề mặt đi vào trước khi nó đến môi phớt — trong công việc ở mỏ đá, bộ phận này giúp kéo dài tuổi thọ nhiều hơn chính phớt.

Nguyên nhân gây hỏng hóc xylanh telescopic trong thực địa?

Hầu hết các lỗi liên quan đến bốn nguyên nhân: dầu bị ô nhiễm, tải bên, phớt bị ép đùn do áp suất quá mức, và hư hỏng do va đập vào ống lồng tiếp xúc. Cả bốn đều có thể dự đoán được, và ba có thể ngăn ngừa bằng bảo trì thay vì thiết kế lại.

• Dầu bị ô nhiễm — các hạt di chuyển đến khoảng hở chặt nhất, phớt cấp, làm trầy xước phớt và ống lồng. Một bộ lọc hồi lưu 10 µm và thay dầu định kỳ loại bỏ hầu hết rủi ro.
• Tải bên — cụm kéo ra là một cánh tay dài; lực ngang từ điểm xoay không thẳng hàng nhân lên qua các cấp và biểu hiện là hỏng hóc vòng đệm mài mòn và bong tróc crôm.
• Áp suất quá mức — van giảm áp được đặt trên giới hạn ép đùn của phớt sẽ làm biến dạng môi tại khoảng hở của phớt. Nó không hỏng ngay; nó biến dạng, rỉ nước, rồi hỏng.
• Hư hỏng do va đập — cấp nhỏ nhất nằm bên ngoài ống dẫn, do đó một viên đá đánh trúng tạo ra một ổ ăn mòn mà không chắn bụi nào có thể làm sạch.

Các triệu chứng thường xác định nguyên nhân. Trôi dạt khi giữ nguyên vị trí có nghĩa là rò rỉ nội bộ tại cấp nào đang mang tải; sự tạm dừng tại quá trình chuyển tiếp cấp chỉ ra một ống lồng bị cong hoặc bạc dẫn hướng mòn; việc kéo ra từ từ khi van đóng chỉ ra một van một chiều bị rò rỉ ở phía trước.

Xylanh telescopic được sử dụng ở đâu?

Xylanh telescopic xuất hiện ở bất cứ nơi nào hành trình thẳng dài phải vừa vặn trong một gói quá ngắn để chứa nó. Thiết kế được chọn trước hết vì hình học, sau đó mới đến lực.

Ứng dụng lớn nhất là nghiêng: xe ben, rơ moóc ben và rơ moóc chuyển chở rác nâng thùng qua 45–60° với xylanh dưới sàn. Một bộ ba cấp với chiều dài thu gọn dưới 600 mm (24 in) cung cấp một hành trình mà nếu không sẽ cần một xylanh dài gấp đôi chiều dài cho phép của khung gầm. Các ứng dụng khác bao gồm thang kéo và thang nâng, nơi mà việc phân cấp đạt được chiều cao mà không cần cột buồm; nắp hầm hàng trên tàu, được dẫn động bởi một bộ tác động kép theo phương ngang; máy nén rác, nơi mà hành trình đẩy dài phải vừa vặn trong khung cố định; và các dụng cụ kẹp, nơi chiều cao thu gọn ngắn giản hóa bao máy.

Làm thế nào để đặt thông số kỹ thuật cho xylanh telescopic?

Bắt đầu từ hình học máy và đường cong tải, sau đó để những yếu tố đó quyết định số cấp — không bao giờ là ngược lại. Một nhà cung cấp được cho biết số cấp trước khi có đường cong tải sẽ báo giá thứ gì đó hoạt động trên giấy và bị đình trệ trong thực địa.

Sáu điểm dữ liệu quyết định thiết kế; không thể báo giá chính xác nếu thiếu tất cả chúng:

1. Chiều dài thu gọn có sẵn trong bao lắp đặt, tính bằng mm.
2. Hành trình tại điểm tải, và cho biết hành trình hình học hay hành trình xylanh được báo giá.
3. Đường cong tải — lực tại thời điểm khởi động, giữa hành trình nâng và kéo ra đầy, với cánh tay đòn tại mỗi vị trí.
4. Áp suất vận hành, và cho biết van giảm áp phía trước có bảo vệ phớt không.
5. Định hướng và loại lắp đặt: tác động đơn thẳng đứng, tác động kép ngang, hoặc điểm xoay nghiêng.
6. Chu kỳ làm việc: số chu kỳ mỗi ngày, mục tiêu độ sạch của dầu, cơ chế mài mòn chủ đạo.

Ba điểm thương mại cũng đáng để giải quyết. Hãy hỏi danh sách đường kính cấp, không chỉ đường kính lỗ, bởi vì lực cấp cuối cùng giới hạn ứng dụng. Hãy hỏi tiêu chuẩn nào được tuân theo cho việc lắp đặt, ISO 6020/2 hoặc bản vẽ của khách hàng. Và xác nhận thử nghiệm áp suất bao gồm những gì: một bộ được kiểm tra độ bền chỉ tại cấp cơ sở chưa được kiểm tra tại cấp bị rò rỉ.