EN
Что такое синхронный распределительный цилиндр и почему он обеспечивает точное объемное управление в гидравлических системах
Эти цилиндры работают в гидравлических системах, обеспечивая подачу необходимого объёма гидравлической жидкости каждому исполнительному устройству. Это достигается за счёт распределения потока на основе объёмного вытеснения. Отличительной особенностью синхронных распределительных цилиндров по сравнению с делителями потока с компенсацией давления является возможность использования поршневых камер для разделения одного потока на несколько равных потоков. Каждая камера подключается к выходному потоку и вытесняет одинаковый объём жидкости за каждый цикл, что означает, что каждое исполнительное устройство, подключённое к цилиндру, получает одинаковый объём гидравлической жидкости независимо от нагрузки, с которой оно работает. Это устраняет необходимость в электронном управлении во многих применениях. Синхронные распределительные цилиндры обеспечивают точный контроль положения — требование, предъявляемое в производственных процессах. Даже отклонение положения на 1 % может привести к отказу тестируемой или изготавливаемой системы.
Основной принцип: распределение потока на основе рабочего объёма обеспечивает равномерное распределение объёма между двумя и восемью цилиндрами.
Основной механизм состоит из ряда поршней, соединенных с общим валом. Когда гидравлическая жидкость поступает в входную камеру, вал приводит в движение все распределительные поршни. Каждый поршень вытесняет заранее заданный объем жидкости к соответствующему выходному отверстию. Если поршни соединены между собой и имеют одинаковые размеры, то при каждом обороте (или ходе) каждый выход получает одинаковый объем жидкости. Такая конструкция автоматически компенсирует колебания давления на стороне потребителя. Если в одном из цилиндров давление повышено, распределительный поршень создает дополнительное давление, после чего жидкость поступает в цилиндр, однако объем остается неизменным. В результате исполнительные устройства в каждом цилиндре перемещаются синхронно с точностью до ±0,5 % по объему в хорошо сбалансированных системах. Этот метод эффективен в широком диапазоне расходов — от 10 до 150 литров в минуту — и позволяет обслуживать до восьми цилиндров без существенной накопленной погрешности. Такие распределители применяются, например, в задачах тяжелого подъема, синхронного домкратирования и обработки металлов давлением, где чрезвычайно важны точный контроль и воспроизводимое позиционирование.
Почему делители потока с компенсацией давления выходят из строя при дисбалансе нагрузки
Распределители потока направляют поток, перекрывая и регулируя размеры отверстий для потока в зависимости от давления на выходе. При сбалансированных нагрузках распределители потока, как правило, работают хорошо. В условиях дисбаланса нагрузок, например при использовании пресса с эксцентричной нагрузкой, распределитель перекрывает отверстие, ведущее к цилиндру с низким давлением, и открывает отверстие, ведущее к цилиндру с высоким давлением. Такая реакция происходит медленно и нелинейно, что приводит к крайне неравномерному распределению потока между поршнями. Эта ошибка возрастает пропорционально увеличению числа цилиндров и может превышать 5 % в четырёхцилиндровых системах при дисбалансе нагрузок в 30 %. Кроме того, распределители потока с компенсацией давления чувствительны к изменениям вязкости и загрязнению гидравлического масла, что дополнительно снижает их точность. Напротив, синхронный распределительный цилиндр корректирует внутреннее соотношение объёмов. Это означает, что даже 50 %-ный дисбаланс нагрузок не повлияет на объёмную подачу системы. Для точной и воспроизводимой синхронизации в многочисленных гидравлических системах данная технология является единственным пассивным методом достижения погрешности менее 1 % при отсутствии активной электронной коррекции.
Достижение точности объема ±0,5 % для двигателей с 2–8 цилиндрами: руководство по установке и методы испытаний производительности
Метод: строгие стандарты симметрии трубопроводов, продувки воздухом и выравнивания цилиндров для контроля погрешности паразитного объема
Достижение требуемой точности объёма ±0,5 % требует учёта каждого элемента гидравлической схемы. Первым шагом является симметрия трубопроводов. Длины и диаметры трубопроводов, а также изгибы трубопроводов между распределительным цилиндром и каждым из исполнительных механизмов должны быть одинаковыми. При разнице в длинах на 2 % возникнут погрешности объёма в 1 %. После обеспечения симметрии необходимо полностью удалить весь воздух из трубопроводов и цилиндров. Захваченные в трубопроводах пузырьки воздуха будут сжиматься под нагрузкой цилиндра, что приведёт к нестабильным перемещениям и «фантомным» потерям объёма. Завершающим этапом данного метода является выравнивание всех штоков и поршней цилиндров относительно монтажных креплений с точностью до 0,1 мм на каждый метр хода. При несоосности штоков и поршней возникают боковые нагрузки, которые деформируют уплотнения и изменяют эффективный рабочий объём. Три указанных шага — обеспечение симметрии, продувка и выравнивание — позволяют устранить механические паразитные факторы, влияющие на объёмную точность.
Методология валидации: испытания, соответствующие стандарту ISO 10770-1, и результаты полевых испытаний, демонстрирующие погрешность ±0,3 % в применении к прессам с 4-цилиндровым двигателем
В рамках проверки производительности строго соблюдался стандарт ISO 10770-1: измерялся фактический объём жидкости, подаваемый в каждый из цилиндров, за 10 последовательных ходов при максимальном номинальном давлении и расходе. Системы принимались, если достигалось целевое значение объёма с отклонением не более ±0,5 %. В одном из полевых испытаний четырёхцилиндрового пресса контуры, установленные в точном соответствии со спецификацией, продемонстрировали среднюю погрешность ±0,3 % — вдвое меньше допустимого отклонения. Это напрямую связано с дисциплинированным выполнением монтажа. Большинство аналогичных контуров, смонтированных без соблюдения такой дисциплины, показали среднюю погрешность ±1,2 % из-за неравномерной нагрузки на пресс. Следовательно, можно сделать вывод, что в системах, содержащих высокопроизводительные и высокоточные компоненты, такие компоненты не будут функционировать на заявленном уровне, если их монтаж не выполнен с той же степенью точности.
Часто задаваемые вопросы
Что такое синхронный распределительный цилиндр?
Синхронный распределительный цилиндр — это гидравлический цилиндр, который подаёт одинаковый объём жидкости нескольким исполнительным механизмам синхронно и способен компенсировать перепады давления без применения электроники.
Как синхронный распределитель обеспечивает точность?
Синхронный распределитель использует систему механической связи поршней для регулируемого потока. Такая система гарантирует подачу одинакового объёма жидкости к каждому из выходов распределителя независимо от давления в нижестоящих участках гидросистемы.
Какие преимущества синхронных распределительных цилиндров по сравнению с расходными делителями с компенсацией давления?
Синхронные распределительные цилиндры обеспечивают объёмную погрешность менее 1 % и полностью устойчивы к дисбалансу нагрузок, изменению вязкости масла и необходимости электронной коррекции по сравнению с расходными делителями с компенсацией давления.
Каковы наилучшие практики монтажа?
Для достижения максимальной точности при использовании синхронного распределителя необходимо соблюдать симметрию трубопроводов, удалить воздух из гидросистемы и точно выровнять цилиндры, чтобы исключить механические погрешности.
Как определяется точность?
Испытание, соответствующее стандарту ISO 10770-1, оценивает объём жидкости, подаваемой в каждый цилиндр, чтобы определить, находится ли он в пределах заданного значения с погрешностью ± 0,5 %.
