A hydraulische cilinderkan het grootste deel van zijn slag soepel doorlopen en aan het einde van de rit nog steeds een machine beschadigen. Het falen komt vaak tot uiting in de vorm van een harde klap, een trillend frame, een drukpiek, een losse montagepin of een afdichting die eerder begint te lekken dan verwacht.
Het probleem is meestal niet dat de cilinder kracht mist. Het is dat de bewegende massa niet op een gecontroleerde manier is afgeremd voordat de zuiger het einddeksel bereikt.
Hydraulische cilinderdemping is de technische methode die wordt gebruikt om die uiteindelijke impact te verminderen. Een kussen creëert een beperkt stroompad nabij het einde van de slag. Wanneer de zuiger de kussenzone binnengaat, wordt olie door de restrictie geperst. De resulterende weerstand absorbeert een deel van de bewegende energie en vertraagt de zuiger vóór mechanisch contact.
Die verklaring is eenvoudig. Het juiste ontwerp is dat niet. Als het kussen te open is, kan de zuiger de hoes raken. Een kussen dat te strak is, kan een drukpiek, overmatige hitte of een onaanvaardbare cyclusvertraging veroorzaken. De juiste instelling is afhankelijk van toerental, belasting, olieviscositeit, druk, temperatuur, montage en het volledige circuit.
Een kussen maakt de cilinder niet overal tijdens de slag “zacht”. Het werkt alleen tijdens het laatste deel van het uitschuiven, intrekken of beide, afhankelijk van het cilinderontwerp.
Het kussen bestuurt drie verbonden gebeurtenissen:
Als een van deze drie voorwaarden wordt genegeerd, wordt de aanpassing een kwestie van vallen en opstaan. De operator kan de naaldklep sluiten om de impact op te heffen, maar om ergens anders een drukprobleem te creëren.
De belasting die het einde van de slag nadert, draagt kinetische energie met zich mee. In vereenvoudigde vorm:
waarmis de effectieve bewegende massa envis de zuigersnelheid aan het begin van de vertraging.
Het kwadraat van snelheid is belangrijk. Als de snelheid toeneemt, stijgt de energie die moet worden beheerst sneller dan de snelheid zelf. Een cilinder die twee keer zo snel beweegt, heeft niet simpelweg twee keer zoveel dempingscapaciteit nodig; de bewegingsenergie kan ongeveer vier keer hoger zijn als de effectieve massa onveranderd is.
Dit is de reden waarom een kussen dat op een onbelaste testbank werkt, kan falen als de cilinder is aangesloten op een giek, glijbaan, plaat of hefconstructie. De machine voegt bewegende massa toe en kan ook zwaartekracht, opgeslagen mechanische energie en veranderende hefboomwerking toevoegen.
De berekening is slechts een eerste controle. Bij echte apparatuur moet ook rekening worden gehouden met de effecten van wrijving, belastingsrichting, ingesloten lucht, samendrukbaarheid van olie en kleprespons.
Een gebruikelijke kussenopstelling maakt gebruik van een kussenspeer of -huls die in een bijpassende boring in de eindafdekking terechtkomt. De zuigerbeweging sluit het normale retourpad af en laat een kleinere gecontroleerde doorgang voor de olie achter.
De volgorde is normaal gesproken:
- De zuiger beweegt met relatief lage restrictie door de hoofdslag.
- De kussenspeer komt de holte van het einddeksel binnen.
- Het beschikbare olie-uitlaatoppervlak neemt af.
- De tegendruk stijgt aan de kussenzijde van de zuiger.
- De zuiger vertraagt vóór mechanisch contact.
- Tegen het einde van de rit maakt een terugslagklep of bypass-pad een snellere beweging in de tegenovergestelde richting mogelijk, afhankelijk van het ontwerp.
De geometrie moet schoon en concentrisch zijn. Een beschadigde speer, vervuilde holte of onjuiste speling verandert het stroomgebied. De cilinder kan dan ongelijkmatig dempen, zelfs als de externe verstelling niet is bewogen.
Dankzij een verstelbaar kussen kan de technicus de beperking aanpassen aan de machine. Dit is nuttig wanneer de belasting, de olietemperatuur of de cyclussnelheid veranderen. Het is niet toegestaan om buiten de cilinder- en circuitspecificaties te werken.
Een praktische aanpassingsprocedure moet een gecontroleerde volgorde volgen:
Gebruik voor het verstellen van het kussen de goedgekeurde uitgangspositie. Begin niet met de regelaar volledig gesloten. Een volledig beperkte doorgang kan een drukstijging genereren voordat de operator begrijpt wat er gebeurt.
Als het ontwerp van de machine dit toelaat, test dan de beweging met lagere snelheid en zonder onnodig personeel in de buurt van de bewegende constructie. Bevestig de bewegingsrichting, de locatie van het einde van de slag en de beschikbare noodstopmethode.
Noteer de oorspronkelijke instelling. Breng een kleine verandering aan, herhaal dezelfde beweging en observeer impact, stoptijd, drukgedrag en temperatuur. Als de operator het pompdebiet, de kussenafstelling en de kleptiming samen wijzigt, kan het resultaat niet tot één oorzaak worden herleid.
Uitschuiven en intrekken hebben niet altijd dezelfde effectieve belasting. Een verticale cilinder kan in de ene richting door de zwaartekracht worden ondersteund en in de andere richting door de zwaartekracht worden tegengewerkt. Een kussen dat tijdens het uitstrekken acceptabel is, kan tijdens het intrekken te agressief zijn.
| Veld symptoom | Mogelijke reden om te onderzoeken | Eerste controle |
|---|---|---|
| Harde klop bij volle slag | Kussen te open, kussen werkt niet, te hoge snelheid | Bevestig de contactmarkeringen van het kussen en de eindafdekking |
| Langzame laatste beweging | Restrictie te strak, koude olie, te klein stroompad | Vergelijk de olietemperatuur en -druk tijdens de demping |
| Drukpiek nabij de eindslag | Overmatige beperking, ingesloten lucht, slechte respons van het circuit | Controleer de druk met het juiste testpunt en de juiste classificatie |
| Ander gedrag als het warm is | De viscositeit van de olie verandert afhankelijk van de temperatuur, interne lekkage of instelgevoeligheid | Herhaal de test bij stabiele bedrijfstemperatuur |
| Het kussen werkt slechts in één richting | Eenzijdig kussen, probleem met terugslagklep of ongelijke belasting | Inspecteer zowel de kussencircuits als de belastingsrichting |
| Klop blijft na aanpassing | Er kan sprake zijn van mechanische speling of framebeweging | Inspecteer pennen, bussen, steunen en harde stops |
De tabel is een gids voor het oplossen van problemen, geen diagnose. Hetzelfde symptoom kan meer dan één oorzaak hebben. Een cilinder mag niet worden gewijzigd voordat de oorzaken aan de machinezijde zijn gecontroleerd.
Een kussen kan een ongeschikt regelcircuit niet compenseren. De volgende items kunnen het gedrag aan het einde van de slag veranderen:
Het stroomregelapparaat bepaalt hoe snel de cilinder de kussenzone nadert. Meter-in- en meter-uit-opstellingen gedragen zich anders wanneer de belasting wordt overschreden. De juiste keuze hangt af van de richting van de belasting en het risico op ongecontroleerde bewegingen.
Wanneer de kussenweerstand stijgt, kan de druk snel toenemen. De ontlastklep moet het circuit beschermen zonder dat de zuiger op onvoorspelbare wijze stopt. De klepinstelling, respons en locatie moeten worden beoordeeld aan de hand van de cilinderdruk.
Voor verticale of hangende lasten kan een lastcontrolevoorziening nodig zijn. Een kussen is een vertragingsapparaat; het is geen vervanging voor een goed ontworpen lasthoudende of tegenwichtsfunctie.
Lucht kan de laatste beweging veerkrachtig, luidruchtig en inconsistent maken. Voordat u het kussen beoordeelt, moet u het systeem ontluchten volgens de machineprocedure en controleren op luchtindringing aan de zuigzijde of een laag reservoirniveau.
De restrictie wordt beïnvloed door de viscositeit van de vloeistof. Een instelling die met koude olie is ingesteld, kan zich anders gedragen nadat de machine de bedrijfstemperatuur heeft bereikt. De inbedrijfstelling moet een controle van de warme cyclus omvatten, en niet alleen een eerste-starttest.
Bij het bestellen van een hydraulische cilinder op maat moeten de volgende gegevens naar de cilinderfabrikant worden gestuurd:
- Effectieve bewegende massa
- Vereiste snelheid vóór de kussenzone
- Uitschuif- en intreklastrichting
- Slag en beschikbare kussenlengte
- Werk- en piekdruk
- Type hydraulische vloeistof en temperatuurbereik
- Pompstroom en klepopstelling
- Montagestijl en uitlijningsvoorwaarden
- Vereiste cyclustijd
- Of er nu demping nodig is bij het uitschuiven, intrekken of beide
Een tekening moet de locatie van het kussen, de toegang tot de afstelling, de poortpositie, de montageafmetingen en eventuele mechanische aanslagen identificeren. “Met kussen” is geen volledige technische specificatie.
Als een machine heeft gewerkt met herhaalde botsingen aan het einde van de slag, inspecteer dan meer dan alleen de cilinderafdichting. Rekening:
- Bevestigingspennen aan het stang- en dopeinde
- Bussen en gaffelboringen
- Gelaste montagebeugels
- Mechanische eindstoppen
- Slangaansluitingen en buisklemmen
- Rechtheid van de cilinderstang en toestand van het oppervlak
- Markeringen op de eindafdekking rond de kussenholte
- Olietemperatuur- en drukregistraties
Een harde stop brengt energie over naar de volledige structuur. Als u de cilinder vervangt zonder een losse pen, een verkeerd uitgelijnde beugel of een onjuiste klepinstelling te corrigeren, kan de storing alleen maar naar de volgende vervangende eenheid worden verplaatst.
Sommige machines hebben een andere oplossing nodig. Als de lading op verschillende posities moet stoppen, kunnen externe proportionele bediening, hydraulisch remmen of een speciaal bewegingsbesturingscircuit geschikter zijn. Als de cilinder als structurele stop wordt gebruikt, moet mogelijk een mechanische stop opnieuw worden ontworpen in plaats van het kussen te vragen een abnormale belasting te absorberen.
De juiste vraag is niet: “Kan het cilinderkussen de impact verbergen?” Het is: “Waar moet de bewegende energie worden gecontroleerd, en hoe zal het systeem bewijzen dat deze consistent wordt gecontroleerd?”
Hydraulische cilinderdemping is een klein onderdeel van een cilinder, maar bevindt zich op het punt waar beweging kracht wordt. Een correct ontwerp begint met bewegende massa en snelheid, en gaat vervolgens verder via kussengeometrie, stroombeperking, circuitbescherming, temperatuur en machine-uitlijning.
Geef bij een OEM- of vervangingsproject de daadwerkelijke belasting, snelheid, slag, druk, olie en montagegegevens op. Een cilinderfabrikant kan dan de kussenbehoefte beoordelen als onderdeel van de complete hydraulische assemblage in plaats van deze als een standaardoptie te behandelen.
Als uw cilinder aan het einde van de slag hard slaat, stuur dan de cilindertekening, werkdruk, debiet, slag, cyclussnelheid en een korte beschrijving van de belasting mee. HCIC kan de cilinderspecificatie en de toepassingsomstandigheden beoordelen voordat een vervangend of aangepast ontwerp wordt geoffreerd.
