กระบอกสูบไฮดรอลิกเป็นตัวกระตุ้นเชิงเส้นหลักในระบบอุตสาหกรรมมือถือและการก่อสร้าง - แปลงความดันของไฮดรอลิกเป็นแรงกลที่ควบคุมและการเคลื่อนไหวในการยกผลักดันดึงหรือวางตําแหน่งของหนัก (จาก 100 กิโลกรัมถึง 100 ตันขึ้นไป)ความน่าเชื่อถือของพวกเขาเกิดจากการออกแบบที่เรียบง่าย แต่แข็งแกร่งที่ฝังรากลึกในกฎหมายของปาสคาล แต่ประสิทธิภาพของพวกเขาขึ้นอยู่กับการจับคู่ประเภทกระบอกสูบที่เหมาะสมกับความต้องการของแอพพลิเคชัน (เช่นเดี่ยวทําหน้าที่สําหรับการยกกล้องโทรทรรศน์สําหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ จํากัด พื้นที่)เพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถของพวกเขาอย่างเต็มที่มันเป็นสิ่งสําคัญที่จะเข้าใจไม่เพียง แต่วิธีการทํางานของพวกเขา แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบโครงสร้างการเปลี่ยนแปลงประเภทการพิจารณาการออกแบบและความต้องการในการบํารุงรักษาคู่มือนี้จะแบ่งหลักการทํางานหลักของกระบอกไฮดรอลิกสํารวจประเภทที่สําคัญของพวกเขาและสรุปแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสําหรับการออกแบบและการบํารุงรักษาเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพในระยะยาว

ส่วนประกอบหลักของ กระบอกไฮดรอลิก  

ก่อนที่จะดําน้ําเข้าไปในหลักการทํางานมันเป็นสิ่งสําคัญที่จะระบุชิ้นส่วนโครงสร้างของกระบอกสูบแต่ละคนมีบทบาทสําคัญในการแปลงความดันของของเหลวในการเคลื่อนไหวเชิงเส้น:

 

| ส่วนประกอบ | ฟังก์ชัน |

|-------------------------|--------------------------------------------------------------------------|

| หลอดกระบอกสูบ (บาร์เรล)| ภาชนะแรงดันที่แข็งและกลวง (โดยปกติแล้วเป็นเหล็กหรือสแตนเลส) ที่มีลูกสูบและของเหลวไฮดรอลิกพื้นผิวด้านใน (รู) ของมันถูกเครื่องจักรกลที่แม่นยํา (Ra <0.8μm) เพื่อลดแรงเสียดทานและป้องกันความเสียหายของซีล|

| ลูกสูบ Piston | ส่วนประกอบทรงกระบอกที่เลื่อนภายในหลอดแบ่งกระบอกเป็นสองห้องปิดสนิท (ปลายฝาและปลายก้าน)มันมีร่องสําหรับซีล (เช่นแหวนลูกสูบ, ถ้วย U) เพื่อป้องกันการรั่วไหลของของเหลวระหว่างห้อง|

| ก้านลูกสูบ | แท่งโลหะที่เป็นของแข็ง (ติดอยู่กับลูกสูบ) ที่ยืดผ่านฝาปลายด้านหนึ่งเพื่อเชื่อมต่อกระบอกสูบกับโหลดพื้นผิวด้านนอกของมันชุบโครเมี่ยมเพื่อต้านการกัดกร่อนและการสึกหรอ|

| ฝาปิด | สองแผ่นปิดผนึก (ปลายฝาและปลายก้าน) ที่ปิดท่อกระบอกสูบฝาปิดปลายก้านประกอบด้วยต่อมก้าน (พร้อมซีลปัดน้ําฝนและแหวนนําทาง) เพื่อป้องกันการรั่วซึมของเหลวและป้องกันก้านจากสารปนเปื้อน|

| ซีล | สําคัญสําหรับการเก็บรักษาความดัน:

- ซีลลูกสูบ: ป้องกันการไหลของของเหลวระหว่างสองห้องกระบอกสูบ

- ซีล Rod: หยุดการรั่วไหลของของเหลวจากฝาปิดปลายก้านไปยังสิ่งแวดล้อม

- ซีลปัดน้ําฝน: ปิดกั้นสิ่งสกปรกฝุ่นหรือเศษซากจากการเข้าสู่กระบอกสูบ (หลีกเลี่ยงความเสียหายของเจาะ / ก้าน) |

| พอร์ต | ช่องเปิดเกลียวในฝาปิดท้ายที่ช่วยให้ของเหลวไฮดรอลิกสามารถเข้า / ออกจากกระบอกสูบ (ควบคุมโดยวาล์วในระบบไฮดรอลิก) |

 

 

หลักการทํางาน: กฎหมายของปาสคาลในการดําเนินการ

การทํางานของกระบอกสูบไฮดรอลิกถูกควบคุมโดยกฎของปาสคาล - หลักการกลศาสตร์ของของเหลวพื้นฐานที่ระบุว่าความดันที่ใช้กับของเหลวที่ไม่สามารถอัดอัดได้จะถูกส่งอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทางกฎหมายนี้ช่วยให้กระบอกสูบสามารถสร้างแรงสูงจากความดันของเหลวที่ค่อนข้างต่ํานี่คือวิธีที่หลักการแปลเป็นการเคลื่อนไหวเชิงเส้นโดยใช้กระบอกสูบแบบสองเท่า (ชนิดที่พบมากที่สุด) เป็นตัวอย่าง:

 

ขั้นตอนที่ 1: ขยายกระบอกสูบ (การเคลื่อนไหวแบบดัน)

1.ปั๊มของระบบไฮดรอลิกจะดันของเหลวไฮดรอลิก (โดยปกติแล้วน้ํามันแร่) ให้เป็นแรงดันที่ต้องการ (เช่น10-35 MPa สําหรับระบบอุตสาหกรรม)

2.วาล์วควบคุมทิศทางจะส่งของเหลวแรงดันผ่านพอร์ตปลายฝา (พอร์ตบนฝาปลายตรงข้ามกับก้านลูกสูบ) เข้าสู่ห้องปลายฝา (ช่องว่างระหว่างลูกสูบและปลายฝา)

3.ความดันของเหลวทําหน้าที่บนพื้นที่เต็มรูปแบบของลูกสูบ (เนื่องจากห้องปลายฝาไม่มีก้านครอบครองพื้นที่)โดยใช้สูตร Force = Pressure × พื้นที่ลูกสูบ ความดันจะสร้างแรงเชิงเส้นที่ผลักลูกสูบ (และแท่งที่ติดอยู่) ออกไปข้างนอก

4.เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ของเหลวในห้องปลายก้าน (ช่องว่างระหว่างลูกสูบและฝาปิดปลายก้าน) จะถูกแทนที่และไหลกลับไปที่อ่างเก็บน้ําไฮดรอลิกผ่านพอร์ตปลายก้าน (ควบคุมโดยวาล์วทิศทาง)

 

ขั้นตอนที่ 2: การถอนกระบอกสูบ (การเคลื่อนไหวแบบดึง)

1.วาล์วควบคุมทิศทางเปลี่ยนเส้นทางของเหลวแรงดันผ่านพอร์ตปลายก้านเข้าไปในห้องปลายก้าน

2.ตอนนี้ความดันทําหน้าที่บน * พื้นที่แหวน * ของลูกสูบ (พื้นที่ทั้งหมดของลูกสูบลบพื้นที่ของก้านลูกสูบซึ่งครอบครองพื้นที่ในห้องปลายก้าน)ในขณะที่แรงที่เกิดขึ้นในระหว่างการหดตัวต่ํากว่าในระหว่างการขยาย (เนื่องจากพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพขนาดเล็ก) ก็ยังคงเพียงพอที่จะดึงก้านกลับเข้าไปในกระบอกสูบ

3.ของเหลวในห้องปลายฝาถูกแทนที่และกลับไปที่อ่างเก็บน้ําผ่านพอร์ตปลายฝา

 

หมายเหตุสําคัญ: การเคลื่อนไหวแบบ Single-Acting vs. Double-Acting

- กระบอกสูบเดี่ยวใช้แรงดันไฮดรอลิกเพียงทิศทางเดียว (เช่น,ส่วนขยาย).การหดตัวขึ้นอยู่กับแรงภายนอก (แรงโน้มถ่วงสปริงหรือน้ําหนักของโหลด) แทนการออกแบบแรงดันของเหลวที่เรียบง่าย แต่ จํากัด เฉพาะการใช้แรงทิศทางเดียว (เช่นเตียงรถบรรทุกถ่ายโอนเครื่องมือหนีบ)

- กระบอกสูบแบบ Double-acting ใช้แรงดันของเหลวสําหรับทั้งการขยายและการหดตัวช่วยให้สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยําในทั้งสองทิศทาง (เช่นแขนรถขุดโรงงานกด)

 

 

ประเภททั่วไปของกระบอกไฮดรอลิก

กระบอกสูบไฮดรอลิกถูกจัดประเภทตามการออกแบบเพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการการใช้งานเฉพาะสี่ประเภทที่แพร่หลายมากที่สุดคือ:

 

1.กระบอกสูบเดี่ยว

- การออกแบบ: พอร์ตของเหลวหนึ่งพอร์ต (สําหรับการขยาย); สปริงหรือแรงโน้มถ่วงขับรถหดตัว

- ข้อดี: ง่ายค่าใช้จ่ายต่ําน้ําหนักเบา (ส่วนประกอบน้อยลง)

- การใช้งานที่เหมาะ: ยกโหลด (เช่น,ยกกรรไกร) การยึดหรือการเอียงเตียงรถบรรทุก (ที่แรงโน้มถ่วงช่วยหดตัว)

 

2.กระบอกสูบ Double-Acting

- การออกแบบ: สองพอร์ตของเหลว (หนึ่งสําหรับการขยายหนึ่งสําหรับการหดตัว); ความดันของเหลวขับเคลื่อนทั้งสองทิศทาง

- ข้อดี: อเนกประสงค์การควบคุมความเร็วและแรงที่แม่นยําทั้งสองทิศทาง

- แอพพลิเคชันที่เหมาะ: เครื่องกดอุตสาหกรรมแขนหุ่นยนต์ถังรถขุดหรือแอพพลิเคชันใด ๆ ที่ต้องมีการเคลื่อนไหวแบบผลักดัน / ดึง

 

3.กระบอก Telescopic

- การออกแบบ: หลายขั้นตอนหลอดรวมศูนย์ (เหมือนกล้องโทรทรรศน์) ที่ขยายตามลําดับเฉพาะขั้นตอนที่ใหญ่ที่สุดเท่านั้นที่มีพอร์ตของเหลว ขั้นตอนขนาดเล็กจะขยายออกไปเมื่อความดันของเหลวเพิ่มขึ้น

- ข้อดี: ความยาวจังหวะยาว (เช่น, 2-5 m) จากขนาดหดตัวที่กะทัดรัด (สําคัญสําหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ จํากัด พื้นที่)

- การใช้งานที่เหมาะ: กระบอกสูบยกรถบรรทุกดัมพ์บูมเครนหรือแขนรถบรรทุกขยะ (ที่จังหวะยาวเป็นสิ่งจําเป็น แต่พื้นที่ จํากัด)

 

4.กระบอกสูบไฮดรอลิกสั่น (ตัวกระตุ้นโรตารี่)

- การออกแบบ: ลูกสูบที่มีฟันเกียร์ตาข่ายกับเกียร์คงที่; ความดันของเหลวขับรถลูกสูบในโค้งเชิงเส้น (แทนเส้นตรง) หมุนเกียร์ (และภาระที่แนบมา) 90-180 °

- ข้อดี: แปลงความดันของของเหลวเป็นการเคลื่อนไหวแบบหมุนโดยไม่มีการเชื่อมโยงภายนอก

- การใช้งานที่เหมาะ: การกระตุ้นวาล์วการเปลี่ยนแปลงทิศทางของสายพานลําเลียงหรือการหมุนข้อต่อหุ่นยนต์

 

 

การพิจารณาออกแบบที่สําคัญสําหรับกระบอกไฮดรอลิก

เพื่อให้แน่ใจว่ากระบอกสูบไฮดรอลิกทํางานได้อย่างน่าเชื่อถือการออกแบบจะต้องสอดคล้องกับความต้องการของแอพพลิเคชันปัจจัยสําคัญที่ต้องจัดลําดับความสําคัญ:

 

1.การจัดอันดับแรงและความดัน

- คํานวณแรงที่จําเป็นโดยใช้ Force = Pressure × Effective Piston Areaตรวจสอบความดันสูงสุดของกระบอกสูบ (เช่น35 MPa) เกินความดันในการทํางานของระบบเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลว

- สําหรับกระบอกสูบที่ทําหน้าที่สองครั้งจะช่วยลดแรงหดตัว (เนื่องจากพื้นที่วงแหวนของลูกสูบ) เมื่อปรับขนาดสําหรับการใช้งานดึง

 

2.ความยาวจังหวะ

- กําหนดระยะทางขั้นต่ํา / สูงสุดที่โหลดต้องเคลื่อนที่ (ความยาวจังหวะ)หลีกเลี่ยงขนาดเกิน: จังหวะที่ยาวนานกว่าที่จําเป็นจะเพิ่มน้ําหนักกระบอกสูบต้นทุนและความเสี่ยงของการดัดก้านลูกสูบ (จากแขนคันโยกที่เพิ่มขึ้น)

 

3.สไตล์การติดตั้ง

- เลือกวิธีการติดตั้งที่ตรงกับประเภทโหลด (แกนเทียบกับรัศมี) และการเคลื่อนไหว:

- หน้าแปลนติดตั้ง: สําหรับโหลดแกน (เช่นกด); ให้การสนับสนุนที่มั่นคงและแข็งแกร่ง

- Trunnion Mount: สําหรับการเคลื่อนไหวแบบหมุน (เช่นแขนขุด); กระจายโหลดรัศมีอย่างสม่ําเสมอ

- Clevis Mount: สําหรับการใช้งานที่มีการจัดตําแหน่งเล็กน้อย (เช่นลิฟท์ลําเลียง); ช่วยให้สามารถปรับมุมได้

 

4.การเลือกวัสดุ

- หลอดกระบอกสูบ: เหล็กกล้า (ความแข็งแรงสูงสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม), สแตนเลส (ความต้านทานการกัดกร่อนสําหรับการใช้งานด้านอาหาร / การแพทย์) หรืออลูมิเนียม (น้ําหนักเบาสําหรับอุปกรณ์การบินและอวกาศ / มือถือ)

- ก้านลูกสูบ: เหล็กชุบโครเมี่ยม (มาตรฐาน) หรือสแตนเลส (สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน)

- ซีล: ไนไตรล์ (อุณหภูมิมาตรฐาน 0-80 ° C), Viton (อุณหภูมิสูง 80-200 ° C) หรือ EPDM (อุณหภูมิต่ํา -40-120 ° C)

 

5.ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม

- สําหรับสภาวะที่รุนแรง (เช่นการก่อสร้างทางทะเล) เพิ่มรองเท้าบูทก้าน (เพื่อปิดกั้นเศษซาก) หรือเคลือบทนการกัดกร่อน (เช่นการชุบสังกะสีสําหรับท่อเหล็ก)

- สําหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (เช่นหล่อ) ใช้ซีลทนความร้อนและวัสดุท่อ (เช่น,โลหะผสม Inconel)

 

 

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการบํารุงรักษาเพื่อประสิทธิภาพในระยะยาว

ความล้มเหลวของกระบอกไฮดรอลิก (เช่นการรั่วไหลแท่งโค้งงอหรือความเสียหายของซีล) มักเกิดจากการบํารุงรักษาที่ไม่ดีซึ่งนําไปสู่การหยุดทํางานที่มีค่าใช้จ่ายสูงทําตามแนวทางปฏิบัติเหล่านี้เพื่อยืดอายุการใช้งาน:

 

1.การตรวจสอบการรั่วซึมเป็นประจํา

- ตรวจสอบซีล (ก้านลูกสูบ) และการเชื่อมต่อพอร์ตสําหรับการรั่วไหลของของเหลวทุกสัปดาห์แม้กระทั่งการรั่วไหลเล็กน้อย (1 หยด / นาที) ของเหลวเสียและลดความดันระบบเปลี่ยนซีลที่สึกหรอทันที (ใช้ซีล OEM เพื่อความเข้ากันได้)

 

2.การบํารุงรักษา Rod และ Bore

- ตรวจสอบพื้นผิวโครเมียมของแกนลูกสูบเป็นประจําทุกเดือนหากมีรอยขีดข่วนบุบหรือการกัดกร่อน (ซีลความเสียหายเหล่านี้)รอยขีดข่วนเล็กน้อยด้วยกระดาษทรายกรวดละเอียด แทนที่แท่งที่มีความเสียหายลึก

- สําหรับท่อกระบอกสูบให้ตรวจสอบรูสําหรับการสึกหรอหรือการให้คะแนนในระหว่างการเปลี่ยนซีลเจาะรู (เครื่องจักรกลที่แม่นยํา) ถ้าความหยาบของพื้นผิวเกินกว่า Ra 1.6μm

 

3.การดูแลของเหลวไฮดรอลิก

- รักษาความสะอาดของของเหลว: ใช้ตัวกรองขนาด 10-25 ไมโครเมตรในระบบไฮดรอลิกเพื่อกําจัดสิ่งปนเปื้อน (สิ่งสกปรก, เศษโลหะ) ที่มีรอยขีดข่วนในรูเจาะหรือทําลายซีล

- ตรวจสอบระดับของเหลวและอุณหภูมิ: เก็บของเหลวไว้ระหว่างเครื่องหมายขั้นต่ํา / สูงสุดของอ่างเก็บน้ํา หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป (ขีด จํากัด ที่ <60 °Cเนื่องจากอุณหภูมิสูงทําให้ซีลและของเหลวย่อยสลาย)

 

4.การหล่อลื่นป้องกัน

- จุดติดตั้งหล่อลื่น (เช่นหมุด trunnion, สลักเกลียว) รายเดือนด้วยจาระบีลิเธียมเพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ

 

5.การซ่อมแซมทันเวลา

- แก้ไขปัญหาทันที: ก้านโค้งงอหรือซีลรั่วจะแย่ลงเมื่อเวลาผ่านไปนําไปสู่ความเสียหายที่กว้างขวางมากขึ้น (และมีค่าใช้จ่ายสูง) (เช่นการให้คะแนนเจาะ)สําหรับการซ่อมแซมที่ซับซ้อน (เช่นการขัดท่อ) ปรึกษาช่างเทคนิคไฮดรอลิกที่ได้รับการรับรอง