Захиалгат металлургийн хүнд даацын цилиндрүүд: Өндөр даралт, температур, урт хөдөлгөөнтэй

Металлургийн салбарт хэрэглэх өндөр даралттай гидроцилиндрийн загварчлал

Ган болон металл боловсруулахад даралтыг өндөр байлгах нь тулгарч буй бэрхшээлүүд

Гидравлик цилиндрүүд нь улсын хэмжээнд орших металл тавилгын дэлгүүрүүдэд ерөнхийдөө 400 бар эсвэл ойролцоогоор 5800 psi-с дээш даралтанд тогтвортой ажилладаг. Түүхий эдийг дарах пресст машинууд болон гаднах тоног төхөөрөмжүүд нь үйл ажиллагааны үед заримдаа 10000 psi-с дээш даралт шаарддаг. Энэхүү хүчтэй даралт нь цилиндрийн хэсгүүдэд хурдан хохирол учруулдаг. Силд нь энгийнээсээ хурдан дээш элэгдэж, металлын шургууд нь давтагдах цикл бүрт гадаргуугийн хохирол үлдээдэг. Байнгын стресс нь баррел дээрх бөмбөлгийн холболтыг хугацааны явцад хөндий трещинүүд үүсэхэд илүү өртөөлтэй болгодог. Боловсруулалт явагдах үед халуун ихсэх нь даралтын бүрэн байдалд тогтоох үед дахин нэгэн хүндрэл болдог. Шингэний урсгалыг зөвшөөрөгдөхгүй газраар нь сэргийлж байхын тулд үйлдвэрлэгчид зүгээр л +/- 0.05 мм-ийн маш нарийн зөвшөөрөгч хазайлтанд байлгах ёстой байдаг.

Даралтын үр ашигтай ажиллагааг урт хугацаагаар баталгаажуулах инженерийн шийдлүүд

Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд инженерүүд олон шатлалт поршеньгийн сэлбэгт төрөл, хүчтэй баррель цагаан тугал, хоорондоо зөвшөөрөгдсөн стрессийн цэгүүдийг тархаж байрлуулдаг цав хэлбэрийн бүтцийг хөгжүүлсэн. Хязгаарын элементийн шинжилгээ (FEA) ашиглан үйлдвэрлэгчид турбины доторх эвдэрлийг бууруулахад систэмын даралтын үсрэлтийг хуучин хийцийн төрлөөс 27% бууруулж болох цонхны хэлбэрийг нарийвчлан тохируулж болно. Үйлдвэрлэлийг зогсоож болохгүй байх урт хугацаат үйл явцад төхөөрөмжийн бүрэн гэмтэл аливаа боломжгүй байхын тулд даралтын нөөцийн хоёр дахь хамгаалалтын вентиль нь чухал аюулгүй байдлын шинж чанарын нэг болон үйл ажиллагааны давтамжийн үед нөөцийн системийн үүрэг гүйцэтгэнэ.

Аюулгүй байдлын болон бат бөх чанарын тулд материал сонгох ба ханын зузааны хэмжээ

Өндөр даралттай цилиндрүүд нь 850 МПа-ийн хүлээн зөвшөөрөх бат бөх чанартай ASTM A519 гулдмай хайлш ашиглан хийсэн цилиндр цөмүүдийг ашигладаг бөгөөд ховилын эсэргүүцэлд тэсвэлтэй, хатуу хөнгөнцөртэй поршень шургуудтай (60–62 HRC) хослуулдаг. Одоо үйлдвэрлэгчид даралтын шаардлагад үндэслэн ханын зузааны оновчтой утгыг тооцоолохын тулд компьютерийн загваруудыг ашигладаг:

Даралтын үнэлгээ	Хамгийн бага ханын зузаан (мм)	Сонголт Түгшрэл
300 Бар	25	4:1
500 бар	38	3.5:1
700 бар	54	3:1

Энэ мэдээлэлд суурилсан хандлага нь бүтцийн бат бөх байдал хангасан бөгөөд материал ашиглах хэмжээг хамгийн ихээр багасгадаг.

Туршлагын жишээ: 400 Бар даралтанд ажилладаг цохилтын прессын цилиндрүүд

Нэг томоохон автомашины хэсгүүдийн үйлдвэр нийт 40 MN татлага хүчтэй давхраа цохилтын төхөөрөмжийг онцгой бүтэцтэй цилиндрүүдээр саакарав. Эдгээр цилиндрүүд нь бат бөх байхын тулд хатуулагч 42CrMo4 хайлшны цилиндрүүдээс бүтэж байв. Мөн давхрааны шахалтанд даралт, температурыг утасгүй сенсэрээр хянах болон PTFE цагирагаар дэмжигдсэн 3 давхар хураасан унжигтай байв. Эдгээр өөрчлөлтүүдийг хэрэгжүүлсний дараа компанид гайхалтай нэг зүйл болсон байна - төлөвлөгөөгүй тоног төхөөрөмжийн зогсолт 18 сарын дотор 62% буурчээ. Түүнээс ч гайхамшигтай нь бүх төхөөрөмж хэт элэгдэлтэй нөхцөлд хэр сайн ажилласан явдал юм. Систем нь өдөрт 1,200 удаа шахалт хийх үед дотоод даралтын алдагдлыг 400 бар даралтанд 0.1%-аас бага байлгаж чаджээ. Хэрэглээний дараах тосны түүвэр нь мөн нэг онцлог түүхээр баяжуулжээ. Өмнөхтэй харьцулахад тосонд ууссан 83% бага хэмжээний төмөр байсан нь детальд тогтмол их ачаалал өгсөн ч өмнөхөөс илүүтэй тэсвэрлэж байгааг илтгэнэ.

Цөмийн дулааныг тэсвэрлэх гидравлик цилиндрүүд экстремал температурын нөхцөлд

Хайлсан металлын болон дулааны цацрагийн цилиндрийн ажиллагаанд нөлөөлөх нөлөө

Металлургийн орчинд гидравлик цилиндрүүд тогтмол экстремал нөхцөлд тулгардаг. Хайлсан металлын ванн орчмын температур 300 хэмээс дээш хүрч болох бөгөөд ойрхонхонд байрлах дулааныгаас цацардаг дулаан маш их байдаг. Үр дүнд нь стандарт герметикжуулах материал нь ердийн инженерийн байгууламжтай харьцулахад дунджаар 40 хувь хурдан задардаг. Ганганы толгойн шахуурга ч сайн байдалд биш бөгөөд 200°C-аас дээш температур дахь температурын 50 хэмийн өсөлтөнд таталтын бат бэх чанар нь 0.5-1 хувь хүртэл буурдаг. Асулыг илүү муудаар хийдэг нь цацрагийн дулаан нь гадаргуугийн исэлдэлтийг ердийн хурдаас гурван дахин ихэсгэдэг явдал юм. Энэ бүхэн инженерүүдийг эд ангиудыг төлөвлөхдөө илүү бүтээлч байхыг шаарддаг.

Дулааны тогтвортой байдалд зориулсан өндөр түвшний давхар хучилт ба сэлбэг хэрэгслүүд

Дулааныг тусгаарлах давхарга эсвэл ерөнхийдөө TBC гэгддэг эд наран чухал хэсгүүд рүү дулаан дамжуулахыг 55%-иос 70% хүртэл бууруулдаг. Эдгээр давхаргууд нь давхаргат бүтэцтэй ажилладаг бөгөөд төмөрлөгийн дээд давхаргууд нь дулааныг тусгаарлачихад холбооны давхаргууд нь дулааны тэлэлтийн зөрүүг тохируулдаг. Дулааныг даах чадвартай шахалт хийх материалыг авч үзэхэд перфторэластомер шахалтууд нь маш сайн хувилбар болж байна. Чухам хэдийгээр эдгээр шахалтууд нь 315 хэмийн температурт ч тэсвэрлэж чаддаг. Шалгахад эдгээр шахалтууд нь энгийн нитрил шахалтуудаас дунджаар дөрөв дахин илүү урт хугацаагаар ажилладаг байв. Судлаачдын одоогоорх мэдээллээс үзвэл плазмаар шүршиж бэлдсэн иттрийн баталгаат цирконийн давхаргууд мөн чухал үр дүнтэй байна. Урт хугацаагаар зууханд байсны дараа эдгээр давхаргыг хэрэглэсэн гадаргуу нь эмх цэгцгүй гадаргуунаас ойролцоогоор 182 хэм хүйтэн байх нь тогтоогдсон. Ийм чадвар нь тоног төхөөрөмжийн амьдралын хугацааг чухалчилдаг үйлдвэрлэлийн салбарт маш чухал ач холбогдолтой.

Инконел, Церамик бүрдэл болон Дулааныг тусгаарлах технологи

Материал	Температурын хязгаар	Чухал хүрээлэн
Инконел 718	700°C	Халуунд хүрэх тулалдааны үндэсний байдал
SiC-Si3N4 церамик	1,200°C	Ойролцоогоор тэлэхгүй байх
Нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгч	2,000°C	Хурдан дулаан алдалт

ХфТаЗрNb)C шиг өндөр энтальпийн церамикууд 1,000°C температурт өрөөний температурын хатуу чанарын 94% -ийг хадгалж байдаг тул поршень шургаар бүрхэхэд тохиромжтой. Аэрогель дулаан тусгаарлалтай нэгтгэсэн дулааныг тусгаарлах бүрхүүл нь хайлмалыг зөөвөрлөх үед дотоод гидравлик шингэний температурыг 80–100°C-аар бууруулдаг.

Туршлагын жишээ: 300°C амьсгалалтын температурт хайлмалыг налуулах цилиндрүүд

Нэг арматур үйлдвэрт тийрэлтийн цилиндрийн системийг шинэчилснээр үйлчилгээний хугацаа гурвалсан ихэссэн байна. Шинэчлэлт нь Cr3C2-NiCr материалыг агуулсан HVOF давхаргаар эмэгтсэн Inconel 625 поршень шурга, мөн 330 хэм хүртэлх температурыг даах чадамжтай цахиуржсан гилбэр уурын сэлгүүрүүдийг суурилуулсан байв. Мөн олон давхар дулааны доторлуулагч цонхнууд нь гадаад гадаргуугийн температурыг 285 хэмээс 67 хэм хүртэл бууруулж чадсан байна. 18 сарын турш үзүүлэлтүүдийг хянах явцад үр ашиг маш сайн байсан бөгөөд үйлчилгээний бичилтээс харахад сэлгүүрийн солилт 82%-иар буурч, шургын гулзах үзэгдэл 80%-иар багассан байна. Эдгээр сайжруулалтууд нь зардлыг эдийн засгийн хэмнэлттэй болгох, ажиллагааны явцад засварын улмаас үүдэлтэй зогсолтыг багасгасан байна.

Металлургийн машин механизмд зориулсан урт нүүрүүлэгч гидроцилиндрийн системүүд

Хавтан шахмал болон экструзийн пресстэй холбоотой урт нүүрүүлэх шаардлага

Өнөөгийн металл боловсруулах үйл ажиллагаанд гидравлик цилиндрүүд нь ихэвчлэн 1.5 метрээс дээш урттай сийрэг хөдөлгөөн шаарддаг, ялангуяа хөнгөн цагааны экструзийн шугамын том бөмбөлгүүдийг эсвэл ган цөлдөх үйлдвэрийн хавтгайн деформацийг удирдахын тулд л юм. Тэдгээрийн системүүд хөдөлгөөний хүрээндээ тогтмол хүчээрээ ажиллаж байх нь бодит даралттай асуудал болдог. Халуун үнжих үйлдвэрүүд нь минутанд дунджаар 12 цагийн хурдтай ажилладаг бөгөөд хүрээний дунд хурдны бууралт харахыг хүү ч хүсэхгүй. Тиймээс одоо ихэнх байгууламжууд сүүлийн үеийн гидравлик удирдлагын системд хөрөнгө оруулдаг. Бид үүнд даралттай нөхөн үйлчилгээний вентильтэй хослуулсан олон шатлалтай акумуляторын цангуудыг хэлж байна. Ийм төрлийн төхөөрөмжүүд цилиндр хамгийн их хэмжээндээ сунгах үед ч чухал 350 бар ажиллагааны даралтыг барьж чаддаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулах, тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг уртасгахад маш их нөлөө үзүүлдэг.

Урт хөдөлгөөнт дизайн дахь хугарлын эсэргүүцэл ба баганын бат бөх байдал

Хэрэв хэмжээний харьцаа 20:1-ээс хэтэрвэл гулзах асуудал үүсэх бодит эрсдэлтэй болно. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд инженерүүд хэд хэдэн стратегийг ашигладаг. Тэд ихэвчлэн 34CrMo4 шиг ойролцоогоор 1,100 МПа хүчтэй бөгөөд эсэргүүцэл ихтэй материалыг ашигладаг. Нөгөө нэг арга бол цилиндрийн диаметрийг нэмэгдүүлэх явдал юм. 2 метрээс урт хэмжээтэй цохидог үед ихэвчлэн 320 мм-с дээш диаметртэй цилиндр ашигладаг. Зарим төслийн хувьд дотор талыг нарийн боловсруулж, гадна талыг цуврал хайлштай гангаар хийсэн нийлмэл ханыг оруулж ирсэн байдаг. Энэ нь эргэлтийн хүчний эсэргүүцлийг сайжруулдаг. Эдгээр бүх сайжруулалтууд нь гулзах үед дунджаар 28% илүү багтаамжийг хангаж өгдөг. Энэ нь тасралтгүй хийх ажиллагааны үед тонн хүчний 18 МН хүртэлх тэнхлэгийн хүчийг тэсвэрлэж чаддаг бөгөөд индустрийн орчинд илүү найдвартай ажиллагааг хангаж өгнө.

Удирдамжийн хөдөлгөөний систем болон дундын тулгуурын дэлгүүр

0.05 мм/м хураангуй байдалтай тэгш барилгын тулгууртай цилиндрүүд нь 4 өндөртэй үрэлтэнд хажуугийн ачааллын хэлбэлзлийг саатуулдаг. Дунд хэсгийн тулгууршилтийн гулзах тулгуурууд нь 1.2 поршень диаметрийн зайтай байршдаг бөгөөд тулгуургүй уртын нөлөөллийг бууруулж, хажуугийн хэлбэлзлийн далайцыг 73%-иар бууруулдаг (SAE J1467). Интеграллагдсан хүрэлдүүлгийн датчикууд нь урьдчилан сэргийлэх засварыг боломжлуулж, солих хоорондох ажиллагааны цагийг 400 цагаар нэмэгдүүлдэг.

Туршлагын тохиолдол: Алчуур экструзийн шугамын 2 метртэй цилиндр

Сүүлийн үед Север Америкийн нэг түүхий талс боловсруулах үйлдвэр 25 меганьютон хүчтэй экструзийн прессыг томоохон шинэчлэлтэнд хувьсгаж, 2 метр хөдөлгөөнтэй цилиндруудыг суурилуулсан. Эдгээр шинэ агрегатууд нь төмөр замын өртөөгийн дагуу хоёр шуургатай хос цилиндр, конусны хөлдөөнтэй бөгөөд, поршень шургыг 4140 найралтай гангаар хийж, хатуулагийг нь 60 HRC хүртэл нь хийсэн байна. Мөн тэд хөдөлгөөний замын дунд тусгай 12 цэгийн дэмжлэг үзүүлж байна. Энэ шинэчлэлтийг ажиллуулсны дараа техникийн үзлэгийн бүртгэл нь дараачийн техникийн үзлгээ хийх хүртэл хугацааг 25 хувь уртасгасан байна. Түүнээс болж тэд температурын халуун нь 700 градус Целсий хүртэл хүрдэг боловч байршил нарийвчлалыг 0.2 мм-ийн нарийвчлалаар хадгалж чаджээ. Энэ нь нийт дээр нь материал ашиглалтыг сайжруулж, одоо орц ашиглалт нь 98.5 хувийн үр ашигтай болжээ.

Гидроцилиндрүүдийн захиалгат интеграц, бат бөх чанарын тохируулга

Уулзварын төлөвлөгөөнд зориулсан модуль болон захиалгат цилиндрүүд

Ган түүхийдэл үйлдвэрлэх үйлдвэрүүд болон бусад металл боловсруулах үйлдвэрүүд нь ихэвчлэн хязгаарлагдмал зай, хуучин тоног төхөөрөмжтэй ажилладаг бөгөөд тэдгээрийн гидравлик цилиндрүүд нь оршин байгаа бүх төлөвлөгөөнд таарч байх шаардлагатай байдаг. Модуль систем нь энэ асуудлыг сайн шийддэг, учир нь эдгээр системүүдийг янз бүрийн аргаар суурилуулж, алхам алхмаар цуглуулж болох бөгөөд суурилуулах үед их хэмжээний цаг хэмнэнэ. Стандарт тоног төхөөрөмж нь тохирохгүй үед захиалгат гидравлик нэгжүүд нь онцгой чиглэлд үйлчлэх хүч, онцгой материал зөөх загвар, үе тутмын үйлчилгээ шалгалтанд хялбар нэвтрэх цэгүүд гэх мэт янз бүрийн шаардлагыг хангах чадвартай байдаг. Эдгээр онцгой шийдлүүд нь анхны бүтээгдэхүүн нь өөрчлөлт оруулсны улмаас ажиллагаа нь бууралгүйгээр бүх зүйл гладкоор ажилладаг байх боломжийг олгодог.

Интеграц хийх болон OEM-тэй хамтран ажиллах замаар ажиллагааг нэгтгэх

Цилиндрийн хуучин системийг шинэчлэхэд үйлдвэрлэгчид болон уурхай ажиллуулагчдын хамтын ажиллагаа нь тоноглолын зохицоо шалгахад дижитал симуляцийг ашиглан баталгаажуулж, нийцэл муу байдалтай холбоотой ажлын хоцрогдлыг бууруулдаг. Стандартчилсан интерфейс хавтан болон бэхэлгээний систем нь цилиндрүүдийг цацрагийн одоогийн гидравлик архитектурастаа зохицоход тусгаж, төслийн хоцрогдлын нэг гол шалтгааныг арилгадаг.

Урьдчилан сэргийлэх засвар, байдал хянах замаар үргэлжлүүлэх

Багт бүхий IoT сенсүүд нь бодосны зууны чанар болон штокны сэлбэгийн элэгдлийг бодит цагт хянах замаар өгөгдөлд суурилсан засварын төлөвлөлтийг дэмждэг. Машин сургалтын алгоритм нь даралтын өөрчлөлтийг шинжилж, алдааны цонхыг ±3% нарийвчлалтай урьдчилан таамагладаг. Энэхүү идэвхтэй стратеги нь цилиндрийн ажиллах хугацааг 20–35% уртасгаж, цагийн хуваарийн дагуу хийдэг засвараас хамаарахгүйгээр төлөвлөгөөгүй зогсолтыг 60%-иар бууруулдаг.

НӨАТ-ын хэсэг

Өндөр даралттай гидравлик цилиндрүүдийг юунд ашигладаг вэ?

Өндөр даралтын гидравлик цилиндрүүдийг ихэвчлэн металлургийн дунд тавигдах чиглэлээр, жишээ нь түлхэгч прессын төхөөрөмж, шахагч төхөөрөмж, эргэлтийн машинд ашигладаг. Цаашид металл хэлбэрлэх, деформацийг хөнгөвчлөх зэрэг үйл явцыг хийхэд маш их даралтыг тэсэн зогино.

Инженерүүд гидравлик цилиндр дэх дулааны тэлэлтийг хэрхэн удирдах вэ?

Дулааны нөлөөг бууруулах зорилгоор инженерүүд дэвшилтэт будаг, сэлбэг, материалын сонголтыг ашигладаг. Жишээлбэл, дулааныг тусгаарлах будаг, перфторэластомер сэлбэг нь өндөр температурын нөхцөлд цилиндрийн ажиллагааг хангахад чухал үүрэгтэй.

Урт нүүрэлттэй цилиндрүүдийн хөндийн эсэргүүцэх материалыг юу сайжруулах вэ?

34CrMo4-ийн шиг материалыг ашиглан нийлмэл ханыг бүхий төсөллөгийг хэрэглэдэг урт нүүрэлттэй цилиндрүүдийн хөндийн эсэргүүцлийг сайжруулахад. Эдгээр аргууд нь цилиндрийн ажил үйлдвэрлэл явуулж байхад тэнхлэгийн хүчийг тэсэн зогино.

Урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ нь гидравлик цилиндрийн амьдралыг хэрхэн сунгах вэ?

Уг урьдчилан таамаглах засварын арга нь IoT сенсорууд болон машин сургалтын алгоритмыг ашиглан гидравлик цилиндрүүдийн байдалыг бодит цагт хянах боломжийг олгодог. Энэ мэдээлэлд суурилсан арга нь эвдрэлийн цонхыг нарийн таамаглаж, тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг уртасгах, ажилгүйдлийн цагийг бууруулах зорилгоор цаг тухайд нь оролцох боломжийг олгодог.