Пистон шулууны үрэлтийг тэг орчимд хүртэл бууруулах: Шингэн статик даралттай өндөр давтамжийн хэлбэлзэлтэй серво цилиндр

Гидроцилиндрийн систем дэх үрэлтийн асуудал

Энгийн гидроцилиндрийн загварчлалын пистон шулууны үрэлтийг ойлгох

Ердийн гидравлик цилиндрүүд нь поршень хийдэвчийн доторх сэлбэгтэй шууд хүрэлцэх замаар ажилладаг бөгөөд энэ нь үрэлтийг үүсгэдэг. Систем эхэлж, зогсож байх үед энэ нь тухайн агшинд хөдөлгөөнгүй байгаа үеийн анхны үрэлт нь хөдөлж байгаа үеэс ойролцоогоор хоёр дахин их хүч шаарддаг тул тодорхой мэдрэг болно. Хил хязгаарын тослолт явагдаж байх үед бид металл хэсгүүд нь полимер материалуудыг үрж байгааг ажиглана. Энэ хүрэлцээ нь хугацааны явцад их хэмжээний дулаан үүсгэх бөгөөд систем дэхь тосны чанар сайн байсан ч хэсгүүдийг хурдан гэмтээнэ.

Механик хүрэлцээний үр ашгийг, нарийвчлалыг, үйлчилгээний насыг нөлөөлөх нь

Тогтмол үрэлт нь ажиллагааны томоохон дутагдалд хүргэдэг:

• Энерги алдагдал: оруулж буй хүчний 10–15% нь дулааныг ашиглахгүйгээр алдагддаг
• Нарийвчлалын бууралт: Статик-динамик үрэлт нь нарийн хяналтын үед байршлын алдааг ±5 мкм-ээс илүүгээр үүсгэдэг
• Хурдасгасан элэгдэл: Тасралтгүй элэгдэл нь өндөр давтамжтай үйл ажиллагааны үед үйлчилгээний насыг 30–40%-иар бууруулдаг

Ажиллагааны үзүүлэлт	Үрэлтийн нөлөөлөл
Системийн ашиглалтын хямдрал	12% (дундаж)
Байршлын нарийвчлал	65% бага хурдтай үед
Компонентын ажиллах хугацаа	35,000 цикл

Гидравлик цилиндрүүдэд үрэлтээс үүдэлтэй ихэвчлэн тохиолддог гэмтлийн хэлбэрүүд

Гидравлик системд үрэлт хроник болох үед асуудлын цаашид өргөжих эхний шат эхэлдэг. Эхлээд шурангийн гадаргуу гэмтэх бөгөөд дараа нь сэлбэгтэй холбоотой дотоод дэвээгүй болох ба минут тутамд 15 куб см-ээс дээш хэмжээтэй дотоод дэвээ үүсгэдэг. Энэ нь бодитоор төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй системүүдийн ихэнх нь техникийн зааварчилгааны хүрээнээсээ гарах цэг юм. Энэ процессоор үүсэх жижиг хэмжээний элэгдэл гидравлик шингэнд орж цаашид цилиндрийн хөндийд зэврүүлэх үйлчилгээ үзүүлдэг. Янз бүрийн салбарын үйлчилгээний тайлангуудыг судлавал гидравлик төхөөрөмжийн таамагдаагүй зогсолтын ойролцоогоор хоёрны нэг нь энэ төрлийн үрэлтийн асуудлаас үүдэлтэй байдаг. Ийм асуудалтай тулгарч буй үйлдвэрүүд нь тогтмол шүүлтүүрүүдийг цэвэрлэх, хүрэлцэхээс өмнө хэсгүүдийг солих шаардлагатай болдог.

Шингэн статик даралтын дээжинд гидравлик цилиндрүүдийн үрэлтийг хэрхэн арилгах вэ

Серво гидравлик цилиндрүүдэд гидростатик шингэн бүрхүүлийг ашиглан хүрэлцэхгүй дэмжих зарчим

Статик даралтын дээлийн хөндий нь поршень шаант ба цилиндр хоонд 5-20 мкм зузаан тосны бүрхүүл үүсгэх замаар ажилладаг. Энэ төрлийн тослох нь тосны цацралыг хянах замаар хэсгүүдийг тусгаарлан барьж чаддаг бөгөөд энэ нь ISO стандартын 2018 онд заасан 70 МПа-аас дээш даралтанд ч ажиллах чадвартай байдаг. Энэ төрлийн систем нь бүх тэнхлэгийн ачааллыг детальд нь шууд металл хүрэлцэхгүйгээр даах чадвартай. Мөн 2024 онд хэвлэгдсэн судалгаа нь юм бас гайхалтай юм байлаа. Энэ технологийг ашигласан серво гидравлик цилиндрүүд нь үрэлтийн түвшинг ойролцоогоор 97%-иар бууруулсан бөгөөд энэ нь автомжуулсан төхөөрөмжийн үйл ажиллагааны үед ихэвчлэн тохиолддог чиглэлээ эргүүлэх үед шалгагдсан юм.

Гидростатик болон гидродинамик тослох: өндөр давтамжтай гидравлик цилиндр ашиглахад давуу тал

Гидростатик систем нь хөдөлгөөн нь тосны клин үүсгэдэг гидродинамик тослолтоос өөр ажилладаг. Гидростатик тохижуулгаар тосны бүрхүүлний зузаан нь поршень хэр хурдан хөдөлж байгаагаас үл хамааран ижил байх бөгөөд 200 Гц-ээс дээш давтамжтай хэрэглээнд маш тохиромжтой. Нэг том давуу тал нь бага хурдтай эсвэл чиглэл өөрчлөх үед сэргэлэн уртнаас болж үүсэх зүйлээс салгах юм. Лабораторийн туршилтын үр дүнгээс харахад гидростатик дэлгэвэр нь 0-ээс 3 метр/секунд хүртэл хурдны хэлбэлзэл нь тренийн коэффициентийг хагасаас бага хувьд л хэлбэлздэг байв. Гидродинамик системүүд нь дунджаар 8%-ийн хэлбэлзэл өгдөгтэй харьцуулахад энэ нь маш бага юм. Энэ юу гэсэн үг вэ? Хаалт нь 10 дахин урт хугацаагаар үлдэх бөгөөд нарийвчлал нь зөвхөн нэг микрометрт л байна. Ийм нарийвчлал нь жижиг тусгай заавар бүхий үйлдвэрлэлийн орчинд маш чухал байдаг.

Чухал зураг төслийн хүчин зүйлс: Завсарын хяналт, Тосны даралт, Бүрхүүлийн тогтвортой байдал

Гурван чухал параметр нь шилдэг ажиллагааг баталгаажуулдаг:

• Зөвшөөрөгдөх нарийвчлал: 0.02–0.05 мм завсар хонингийн цоонх ба хатуу хольт хоолойгоор хийгдсэн
• Машины тосны даралт: 20–100 МПа-ыг пропорциональ вентиль хянадаг ба ℏ±0.5% хазайлттай
• Давирхайн тогтвортой байдал: ISO VG 32–68 шингэнтэйгээр Рейнольдсын тоо < 2,000 байх давирхайн урсгал

Чип үйлдвэрлэлд эдгээр загварын хяналт нь цахилгаан хэрэглээг 40–60%-иар бууруулдаг ба 50,000 цагийг давах MTBF-ийг боломжжуулдэг.

Үрэлтгүй серво гидравлик цилиндр системийн өндөр давтамжийн динамик ажиллагаа

Хариу үйлдлийн хурдны сайжруулалт ба саатлыг багасгалт: Статик даралттай тулгуурт байдалд 8мс-аас <0.5мс хүртэл

Статик шингэн даралтын дэлгэцүүд нь механик саатлыг ихэд багасгадаг бөгөөд энгийн цилиндрүүдэд орж байгаа 8 миллисекунд хугацаагаас түүний хагас милисекундэд хүртэл бууруулдаг бөгөөд энэ нь 16 дахин сайжруулалт хийсэн гэсэн үг юм. Ойролцоогоор шуурхай хариу үйлдэл нь роботын баганын бэхэлгээ эсвэл нарийн штампын үйл ажиллагаанд маш их чухал байдаг инерцийн саатлыг арилгадаг. Нэг миллисекундаас бага хэмжээний ялгаа ч эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулахад ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Вентиль ажиллагааны талаарх судалгаа нь гидростатик дэлгэцийн систем нь 500 Гц-ийн переключениягийн хурдтай ажиллаж байх үед байршлын алдааг 3 хувь бага байлгаж чаддаг. Энэ нь стандарт сервожинжүүдтэй харьцуулахад туршилтын орчинд бид үзсэнээр 82 хувь сайжруулдаг.

Хэлбэлзэл мэдрэг үйлчилгээнд 200Гц+ давтамжтай ачаалал үед тогтвортой байдал, нарийн байдлыг хадгалж байх

Ачааллын эсрэг чиглэлд хувиргах үед гидростатик давхарга нь ихээхэн үр дүнтэй байдаг нь эргэлтийн ачааллыг бүрэн арилгаж чаддагтай холбоотой. Энэ нь инженерүүд газар хөдлөлтийн хүчийг имитацилэх эсвэл нисдэг онгоцны далавч цаг хугацаанд дахин давтагдах стрессыг яаж тэсвэрлэж буйг шалгах шаардлагатай үед тэдэнд онцгой ач холбогдолтой болгодог. Цилиндрүүд нь 200Гц-ээс дээш давтамжинд ч тосны давхаргыг нь шулуун байлгаж чаддаг тул микрон түвшинд хүртэл хөдөлгөөнийг давтаж чадна. Мөн 5кН хүртэлх хэлбэлзэх ачааллыг даах чадвартай. Онгоцны шинжилгээний салбарт нарийн туршилт шаардлагатай бол энэ нь маш гайхалтай юм. Бодит судалгааны өгөгдлүүдийг харвал системүүдийн хооронд том зөрүү байгаа нь харагддаг. 250Гц синусоид хөдөлгөөний профилд эдгээр тогтоц нь ойролцоогоор 97.4% далайцын тогтвортой байдлыг хангаж чаддаг. Энэ нь гидродинамик загвараас ихэвчлэн 68.9% хүртэл л байдагтай харьцуулахад маш сайн үзүүлэлт юм. Иймд олон салбарт энэ технологийг шилжин ашиглаж буй нь мэдэгдэж байна.

Туршлагын жишээ: Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжинд вибрацийг удирдах чадварыг сайжруулах

Давхарга зөөвөрлөгч роботуудад түүхий цилиндрүүдийг гидро-тээгч загваруудаар солиход үйлдвэрлэлийн гарц 18%-аар нэмэгдсэн байна. Үрэлтгүй загвар нь хурдан 300мм-ийн давхаргыг зөөх үед 40–60нм байрлалын хэлбэлзлийг арилгасан байна. Хэрэгжүүлсний дараах шинжилгээ нь серво моторын эргэлтийн моментын хэлбэлзэл 92%-иар буурсан бөгөөд, үүний дүнд 700-аас 2500 цаг хүртэл ажилласан байна.

Бага үрэлттэй гидроцилиндрүүдийн инженерчлэлийн интеграци болон системийн шаардлага

Шингэн статик даралтын тээгч технологийн тусламжтайгаар цилиндрийн системийг шинэчлэх

Хуучин системийг шинэчлэхэд ихэвчлэн эдгээр шинэ гидростатик шингэний бүрхүүл солих шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь байгууламжийг өөрчлөх шаардлагыг бууруулдаг. Системийг шинэчлэх арга нь деталь хоорондын шууд механик харилцан үйлчлэлийг үндсэнд нь арилгадаг ч 2021 оны ISO 5597-ийн дагуу 10-30 МПа шахалтын шаардлагыг хангахын тулд илүү сайн насосуудыг ашиглах шаардлагатай болгодог. Компаниуд юу зарцуулж байгааг харвал ихэнх нь бүх зүйлийг устгаж шинээр эхлэхтэй харьцуулахад өөрчлөлт оруулах зардлыг 60 хувь бууруулсан гэж мэдэгдэж байна. Түүнээс бүр системүүд зохих ёсоор ажиллах үед үрэлт бараг үгүй болдог.

Шүргэлтгүй Пистон шураг дэмжихийн төвөгтэй шийдэл

Орчин үеийн олон шатлалт сэлбэгч системүүд нь ихэвчлэн термопластик полиуретаныг гол сэлбэгч материал болгон ашигладаг бөгөөд хоёрдогч хамгаалалтанд нь нитрил бутадиен резин ашигладаг. Эдгээр системийг тийм чанартай болгож буй нь хөдөлгөөн нь секундэд 5 метр хурдтай үед ч 0.005 мм завсарыг барьж чаддаг чадвартай байдаг. Мөн 25 мегапаскаль даралтанд ч түр зуурын гидростатик давхаргыг хадгалж чаддаг. Салбарт сүүлд гарсан шинэ технологийн нэг бол температурын өөрчлөлттэй даган өөрөө зохицох геометрийн загвар юм. Энэ нь тухайн хэрэглээний үед жижиг хэмжийн бохирдол ч том асуудалд хүргэж болох тул хувьд ISO 4406:2021 стандартын дагуу тосыг цэвэр байлгахад тусалдаг.

Итгэл үнэмшилтэй ажиллах гидравлик цилиндрийн насос, шүүлтүүр болон тос цэвэр байх стандарт

Гидростатик филмийн тогтвортой ажиллагааны тулд 1 мкм-ийн нарийн шүүлтийн чадвар бүхий цэвэр гидравлийн шингэн (ISO 18/16/13 эсвэл түүнээс дээр) шаардлагатай. Хоёр дахин давхар насос нь 0.1% урсгалын тогтвортой байдлыг хангах ба бодит цагт үзүүлэгдэх зуурмаг үзүүлэлтийг хянах нь термалын хэлбэлзлийн үед филмийн үүсэлтээс сэргийлнэ. Хагас дамжуулагчийн хувьд эдгээр арга хэмжээнүүд нь түгээмэл мазутны системтэй харьцуулахад үйлчилгээний давтамжийг 75%-иар бууруулна.

Ойролцоогоор тэгтэй тэнцэх хүчдэлийн гидравлик цилиндрийн технологийн аж ахуйн салбар дахь хэрэглээ болон ашиг

Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл: Микро хэлбэрийн хүчдэлийн хөдөлгөөнийг хэвийн байлгах

Ойролцоогоор тэгтэй тэнцэх хүчдэлийн цилиндрүүд нь дэд микрон нарийц, хэлбэлзлийн далайц нь 5 нанометрээс бага байхад чухал бөгөөд 3 нм-ийн чип үйлдвэрлэлд чухал ач холбогдолтой. Механик хүчлийг арилгах нь жижиг хэсгүүдийг үүсгэхээс сэргийлэх ба хүртэл 740 мянган ам.доллар/цаг зардалд хүрэх боломжтой (Sematech 2023). Энэ нь гарц болон үйл явцын итгэл үнэнд хүрэх боломжийг сайжруулна.

Агаарын туршилт: Өндөр давтамжтай серво гидравлик цилиндрүүд нь бодит ачааллыг туршихад

200Гц-ийн хүрээнд хийгдэх бүтцийн хөндийн туршилтанд шингэн статик даралтын дээл нь 0.5 мс-аас бага хүчний шилжилтийг хангах бөгөөд наалдах үзэгдэл үл гарах боломжийг олгодог. Эдгээр систем нь далавчийн ачааллын туршилтанд аэродинамик стрессийг нарийвчлан имитаци хийх боломжийг олгох бөгөөд конвенционал цилиндрүүдтэй харьцуулахад агаарын туннелийн орчинд энерги хэрэглээг 23%-иар бууруулдаг.

Эмнэлгийн төхөөрөмжийн автоматжуулалт: Цэвэр, гладкий, үрэлтгүй цилиндрээр ажиллуулах систем

Хүрэлцээгүй дэмжлэг нь сэл хэсгийн элэгдэл болон шингэний нэгтгэлтийг арилгах бөгөөд эдгээр цилиндрүүдийг хагалгааны роботын систем, МРТ-тэй зовшилцох системд ашиглахад тохиромжтой болгодог. Эмнэлгийн зэрэглэлийн загвар нь 50,000 циклээс дээш ажилласан ч бөөмс үүсгэдэггүй бөгөөд ISO Class 5 цэвэр өрөөний стандартыг хангах бөгөөд микро-хагалгааны багажийн хөдөлгөөний нарийвчлалыг 1¼m-ээс бага хэмжээнд хангах боломжийг олгодог.

Индустрийн гидравлик системд энерги хэмнэлттэй ажиллагаа болон нийт ашиглалтын зардлыг бууруулах

Үрэлтгүй технологи нь дулаан алдагдлыг багасгаж өндөр циклтэй үйлдвэрлэлд цахилгаан хэрэглээг 28%-иар бууруулдаг. Металл хэсгүүдийн үрэлтгүй болох нь шингэний солилтын интервалыг 4 дахин, ажиллагааны нийт 10 жилийн хугацаанд нийт циклийн зардлыг 34%-иар бууруулдаг (Parker Hannifin Efficiency Study).

Гидравлик цилиндрийн системийн талаарх асуулт хариулт

Гидравлик цилиндрт үрэлт яагаад үүсдэг вэ?

Цилиндрийн доторх поршень шовхны шүүлтийн хэсэгт шууд хүрэхэд үрэлт үүсэх бөгөөд энэ нь элэгдэл, дулаан үүсгэх, ажиллагааны алдагдлыг бий болгодог.

Шингэн статик даралтын тулгуур хэрхэн үрэлтийг багасгадаг вэ?

Тэдгээр нь хэсгүүдийн хооронд тосны бүрхүүл үүсгэж шууд металл хүрэлцээгүйгээр үрэлтийг ихэд багасгадаг.

Гидростатик болон гидродинамик тослолтын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

Гидростатик тослолт нь хурдны өөр өөр утганд тогтмол зурвасны зузааныг хадгалж байх бөгөөд наалдах-улзрах үзэгдлийг арилгаж, шүүлтүүрийн ажиллах хугацааг уртасгадаг.

Оршин буй гидравлик системд бага үрэлттэй технологийг суурилуулж болох уу?

Тийм, устөрөгчийн шингэний бүрхүүлийн сувгийг ашиглан үрэлт багасгахын тулд хуучин бронзыг солиход өөрчлөлт, зардлыг бага байлгаж болно.