EN
Czym jest synchroniczny cylinder rozdzielający i dlaczego umożliwia on precyzyjną kontrolę objętości w układach hydraulicznych
Te cylindry współpracują z układami hydraulicznymi, zapewniając dostarczanie odpowiedniej objętości cieczy hydraulicznej do każdego siłownika. Realizowane jest to za pomocą rozdziału przepływu opartego na wypieraniu. To, co odróżnia synchroniczne cylindry rozdzielcze od dzielników przepływu z kompensacją ciśnienia, to możliwość wykorzystania komór tłoczyskowych do podziału jednego przepływu na kilka równych przepływów. Każda z tych komór pobiera część przepływu wyjściowego i w każdej cyklu wypiera tę samą jego objętość, co oznacza, że każdy siłownik połączony z takim cylindrem otrzymuje identyczną objętość cieczy hydraulicznej, niezależnie od obciążenia, z którym pracuje. Dzięki temu w wielu zastosowaniach eliminuje się potrzebę sterowania elektronicznego. Synchroniczne cylindry rozdzielcze umożliwiają precyzyjną kontrolę położenia – wymóg ten występuje w procesach produkcyjnych. Nawet odchylenie położenia o 1% może spowodować awarię testowanego lub produkowanego systemu.
Zasada podstawowa: Rozdział przepływu na podstawie przemieszczenia zapewnia równy rozdział objętości pomiędzy dwoma a ośmioma cylindrami.
Podstawowym mechanizmem jest seria tłoków połączonych z wspólną wałkiem. Gdy ciecz hydrauliczna wpływa do komory wlotowej, wałek napędza wszystkie tłoki rozdzielacza. Każdy tłok wypycha ustaloną objętość cieczy do odpowiadającego mu otworu wylotowego. Gdy tłoki są połączone ze sobą i mają jednakowe wymiary, to przy każdym obrocie (lub suwie) do każdego otworu wylotowego dopływa ta sama objętość cieczy. Projekt ten automatycznie uwzględnia wahania ciśnień w układzie wtórnym. Jeśli w którymś z cylindrów występuje wysokie ciśnienie, tłok rozdzielacza generuje dodatkowe ciśnienie, a następnie ciecz przepływa do tego cylindra – przy zachowaniu niezmienionej objętości. W efekcie siłowniki w poszczególnych cylindrach poruszają się synchronicznie z dokładnością do ±0,5% objętości w dobrze zrównoważonych systemach. Ta metoda działa skutecznie w szerokim zakresie przepływów – od 10 do 150 litrów na minutę – oraz dla do ośmiu cylindrów bez istotnego narastania błędów. Tego typu rozdzielacze stosuje się m.in. w zastosowaniach związanych z ciężkimi podnoszeniami, zsynchronizowanym podnoszeniem za pomocą podnośników oraz kształtowaniem metali, gdzie kluczowe znaczenie ma precyzyjna kontrola i powtarzalne pozycjonowanie.
Dlaczego dzielniki przepływu z kompensacją ciśnienia ulegają awarii przy nierównomiernym obciążeniu
Dzielniki przepływu kierują przepływ poprzez zamykanie i kontrolowanie wielkości otworów przepływowych w zależności od ciśnienia w obwodzie wtórnym. W warunkach zrównoważonego obciążenia dzielniki przepływu zazwyczaj działają dobrze. W przypadku nierównomiernego obciążenia, np. w zastosowaniu prasy z przesuniętym środkiem nacisku, dzielnik zamyka otwór prowadzący do cylindra o niższym ciśnieniu i otwiera otwór prowadzący do cylindra o wyższym ciśnieniu. Ta reakcja jest powolna i nieliniowa, co skutkuje bardzo nierównomiernym przepływem do tłoków. Błąd ten rośnie proporcjonalnie wraz ze wzrostem liczby cylindrów i może przekroczyć 5% w układach czterocylindrowych przy nierównomierności obciążenia wynoszącej 30%. Ponadto dzielniki z kompensacją ciśnienia są wrażliwe na zmiany lepkości oraz zanieczyszczenia oleju hydraulicznego, co dodatkowo obniża ich dokładność. W przeciwieństwie do nich synchroniczny cylinder rozdzielczy kompensuje wewnętrzny stosunek objętości. Oznacza to, że nawet 50-procentowa nierównomierność obciążenia nie wpłynie na wartość objętościową wyjściową układu. Dla dokładnej i powtarzalnej synchronizacji w wielu układach hydraulicznych ta technologia stanowi jedyną bierną metodę osiągnięcia błędu poniżej 1% w przypadku braku aktywnej korekcji elektronicznej.
Osiąganie dokładności objętościowej ±0,5% w zakresie od 2 do 8 cylindrów: wytyczne dotyczące instalacji i testowania wydajności
Metoda: surowe standardy symetrii przewodów, odpowietrzania powietrza oraz wyrównania cylindrów w celu kontrolowania błędów objętościowych pochodzących od elementów pobocznych
Osiągnięcie pożądanej dokładności objętościowej wynoszącej ±0,5% wymaga uwzględnienia każdego elementu obwodu hydraulicznego. Pierwszym krokiem jest symetria układu rurociągów. Długości i średnice przewodów oraz ich zakrzywienia pomiędzy cylindrem rozdzielającym a poszczególnymi siłownikami muszą być identyczne. Różnica długości wynosząca 2% spowoduje błędy objętościowe na poziomie 1%. Po zapewnieniu symetrii konieczne jest całkowite usunięcie powietrza z przewodów i cylindrów. Powietrze uwięzione w przewodach zostanie skompresowane pod wpływem obciążenia cylindra i spowoduje niestabilne przemieszczenia oraz pozorne ubytki objętości. Ostatnim krokiem tej metody jest wycentrowanie wszystkich tłoczysk i tłoków cylindrów względem uchwytów montażowych z dokładnością do 0,1 mm na każdy metr skoku. Niewłaściwe wycentrowanie tłoczysk i tłoków powoduje obciążenia boczne, które odkształcają uszczelki i zmieniają skuteczną objętość przesuwu. Trzy opisane kroki — zapewnienie symetrii, odpowietrzenie oraz wycentrowanie — eliminują mechaniczne czynniki zakłócające wierność objętościową.
Metodologia walidacji: testy zgodne ze standardem ISO 10770-1 oraz wyniki badań terenowych wykazujące błędy pomiaru na poziomie ±0,3% w zastosowaniach do pras czterocylindrowych
W ramach walidacji wydajności zastosowano zasadę ścisłego przestrzegania normy ISO 10770-1, mierząc rzeczywistą objętość medium dostarczanego do każdego z cylindrów w ciągu 10 kolejnych suwów przy maksymalnym nominalnym ciśnieniu i przepływie. Układy uznawano za dopuszczone, jeśli osiągały wartość docelową objętości z odchyleniem ±0,5%. W jednym z badań terenowych prasy czterocylindrowej obwody zrealizowane zgodnie z dokumentacją techniczną osiągnęły średni błąd wynoszący ±0,3%, czyli połowę dopuszczalnego tolerancji. Jest to bezpośredni skutek wykonania montażu z należytą dyscypliną. Większość tych samych obwodów, w których montaż nie został przeprowadzony z taką samą dyscypliną, wykazała średni błąd na poziomie ±1,2% z powodu nierównomiernego obciążenia prasy. Wyciągnięto wniosek, że w przypadku układów zawierających komponenty o wysokiej wydajności i wysokiej precyzji takie komponenty nie będą działać z zaplanowaną dokładnością, chyba że zostaną zainstalowane z takim samym stopniem precyzji.
Często zadawane pytania
Czym jest synchroniczny cylinder rozdzielający?
Synchroniczny cylinder rozdzielacza to cylinder hydrauliczny dostarczający taką samą objętość cieczy do wielu siłowników w sposób zsynchronizowany i zdolny do kompensowania różnic ciśnień bez wykorzystania elektroniki.
W jaki sposób synchroniczny rozdzielacz zapewnia precyzję?
Synchroniczny rozdzielacz wykorzystuje system mechanicznego połączenia tłoków, zapewniający kontrolowany przepływ. Taki system gwarantuje, że do każdego z wyjść rozdzielacza dostarczana jest taka sama objętość niezależnie od ciśnień występujących po stronie wylotowej.
Jakie są zalety w porównaniu z rozdzielaczami przepływu z kompensacją ciśnienia?
Synchroniczne cylindry rozdzielaczy zapewniają błąd objętościowy poniżej 1% i są całkowicie odporno na nierównomierności obciążenia, lepkość oleju oraz korekty elektroniczne w porównaniu z rozdzielaczami przepływu z kompensacją ciśnienia.
Jakie są najlepsze praktyki montażu?
Aby osiągnąć maksymalną dokładność przy użyciu rozdzielacza synchronicznego, konieczne jest zastosowanie symetrii układu rurociągów, odpowietrzenie obwodu oraz wyważenie cylindrów w celu wyeliminowania błędów mechanicznych.
W jaki sposób określa się dokładność?
Badania zgodne z normą ISO 10770-1 oceniają objętość cieczy dostarczanej do każdego cylindra, aby stwierdzić, czy mieści się ona w zakresie docelowym z dopuszczalnym błędem ±0,5%.
