Почему в цилиндре гидравлического цилиндра со сверхдлинным ходом используется процесс скребкового и раскачивающего растачивания? Первое рекомендуемое направляющее кольцо из фенольной ткани позволяет избежать шума и вибрации?

2025,09,17

При производстве телескопических гидроцилиндров со сверхдлинным ходом (>8 метров) часто возникают тряска и шум цилиндра. Путем обширного анализа данных было установлено, что после исключения других факторов были выявлены следующие типичные проблемы:

1. Вероятность тряски и шума в трубке цилиндра, обработанной по технологии шабрения и раскатки с использованием направляющих колец из ПОМ, высока, тогда как замена их направляющими кольцами из фенольной ткани позволяет в основном устранить тряску и шум;

2. Вероятность тряски и шума при использовании опорных колец из ПОМ для цилиндров, обработанных по технологии хонингования и скребкового растачивания внутренних отверстий, очень мала.

Тесная интеграция технологии изготовления гидроцилиндров, трибологии материалов и практического применения в основном обусловлена микроструктурой поверхности внутренней стенки цилиндра и ее совместимостью с различными парами трения из материалов направляющих колец.

Давайте вместе проанализируем и выясним причины:

一、 Основная причина заключается в том, что микроморфология поверхности цилиндра, обработанная внутренним хонингованием, скребком и растачиванием, полностью отличается от морфологии внутренней стенки.

1. Процесс растачивания шабрением и прокаткой · Характеристики поверхности: Шабрение и прокатка – это единоразовый сложный процесс (расточка, прокатка). Инструменты для прокатки используют огромное давление, чтобы сгладить и уплотнить выступающие части металлической поверхности, создавая пластическое течение и заполняя впадины, образуя таким образом очень гладкую, зеркальную поверхность.

·Преимущества: Чрезвычайно низкая шероховатость поверхности (обычно до Ra0,2-0,4 мкм и ниже), хорошие уплотняющие свойства и износостойкость.

·Недостаток: Плохая емкость поверхностного хранения нефти. Потому что поверхность слишком гладкая и на ней отсутствуют микроямки (масляные долины) для хранения смазочного масла. Парам трения трудно образовать устойчивую и непрерывную масляную пленку при относительном движении.

2. Процесс внутреннего хонингования · Характеристики поверхности: Хонингование достигается за счет медленного вращения и возвратно-поступательного движения масляного камня, встроенного в хонинговальную головку, который выполняет поперечную резку на внутренней стенке.

·Преимущества: Образует типичную структуру «перекрестной сетки». Эти сетчатые узоры состоят из бесчисленных крошечных канавок одинаковой глубины, образующих идеальный резервуар для хранения масла.

·Недостатки: Шероховатость поверхности относительно высокая (но контролируемая, обычно для гидроцилиндров подходит Ra0,4-0,8 мкм). Точность хонингования может достигать 0,2 мкм.

二、 Характеристики материала направляющего кольца: ПОМ или фенольная сэндвич-ткань.

1. Направляющее кольцо из ПОМ (полиоксиметилена).

Преимущества: 1) Чрезвычайно высокая механическая прочность и жесткость: ПОМ — один из материалов с самой высокой прочностью и жесткостью среди инженерных пластиков, способный выдерживать большие радиальные нагрузки и устойчивость к сжатию, предотвращающий прямой контакт между штоком поршня или поршнем и цилиндром и обеспечивающий отличную поддержку. 2). Низкое трение и самосмазывающиеся свойства: ПОМ имеет очень гладкую поверхность и естественную смазывающую способность, а также низкий коэффициент трения с металлическими поверхностями. Это может снизить пусковое сопротивление, повысить общую эффективность гидроцилиндра, а также снизить износ и потребление энергии. 3). Отличная износостойкость: ПОМ обладает превосходной износостойкостью и длительным сроком службы при чистом масле и хороших условиях работы. 4). Хорошая стабильность размеров: ПОМ имеет низкое водопоглощение и не легко расширяется в масле, сохраняя хорошую стабильность размеров и обеспечивая стабильное уплотнение зазоров. 5). Хорошая экономичность: по сравнению с фенольными сэндвич-опорными кольцами материал ПОМ имеет более низкую стоимость и более простую обработку (обычно литье под давлением), поэтому цена продукта обычно более выгодна. 6). Масло- и химическая стойкость: Обладает хорошей устойчивостью к гидравлическому маслу, смазочному маслу и большинству растворителей.

Недостатки: 1) Плохая устойчивость к высоким температурам: это самый большой недостаток ПОМ. Его непрерывная рабочая температура обычно не превышает 90°C (194°F), а кратковременное пиковое значение также предпочтительно ниже 100°C. При высоких температурах он размягчается, а его прочность и жесткость резко уменьшаются, что приводит к деформации и разрушению. 2). Не устойчив к сильным кислотам и щелочам: может подвергаться коррозии в некоторых специальных химических средах. 3). Чувствительность к зазорам: в конструкциях с острыми угловыми зазорами под ударными нагрузками может возникнуть растрескивание. 4). Характеристики сухого хода средние: хотя и обладает хорошими самосмазывающимися свойствами, но имеет сильную зависимость от условий смазки. При отсутствии непрерывной смазочной масляной пленки его коэффициент трения значительно увеличивается, и он склонен к явлению «прерывистого скольжения», что приводит к тряске и ненормальному шуму. Текстура материала относительно однородна.

2. Направляющее кольцо из фенольной сэндвич-ткани.

Преимущество: 1) Чрезвычайно превосходная устойчивость к высоким температурам: это наиболее заметное преимущество опорных колец из фенольного сэндвича. Он может стабильно работать в течение длительного времени в условиях высоких температур выше 120 ° C, даже 150–200 ° C, без значительного ухудшения производительности. Гидравлический цилиндр, который очень подходит для условий работы при высоких температурах. 2). Отличная устойчивость к сжатию и несущая способность: структура ламинированной волокнистой ткани придает ей чрезвычайно высокую механическую прочность и устойчивость к ударным нагрузкам, способную выдерживать экстремальное мгновенное ударное давление без разрывов или остаточной деформации. 3). Отличные характеристики сухого хода и граничной смазки: даже в суровых условиях, таких как повреждение смазочной масляной пленки или чрезмерная нехватка масла, его волокнистая структура может обеспечить определенную степень смазки и хранения масла, обеспечивая относительно стабильные характеристики трения и предотвращая серьезные явления прерывистого проскальзывания. Разрушение и износ самих волокон также могут в определенной степени играть роль в твердой смазке. Предотвратите блокировку и сильный износ благодаря чрезвычайно высокой надежности. 4). Хорошая заделываемость: материал относительно мягкий, что позволяет мелким твердым загрязнениям проникать в материал, а не царапать соответствующую ему металлическую поверхность, тем самым защищая дорогие поршневые штоки и цилиндры. 5). Гибкие спецификации размеров: обычно изготавливаются путем токарной обработки стержней или труб, особенно подходят для изготовления по индивидуальному заказу больших размеров, небольших партий или нестандартных размеров.

Недостатки: 1) Высокая стоимость: стоимость сырья и обработки (ламинирование+токарная обработка) выше, чем у колец из ПОМ, полученных методом литья под давлением. 2. Водопоглощение и расширение. Фенольные сэндвич-тканевые материалы обладают определенной степенью водопоглощения, поэтому следует уделять внимание во время хранения и установки, так как после поглощения влаги могут произойти небольшие изменения размера. Но оно имеет тенденцию стабилизироваться после длительного погружения в масло. 3. Относительно высокий коэффициент трения: при нормальных условиях эксплуатации коэффициент трения обычно выше, чем у POM, что может привести к несколько большему пусковому сопротивлению гидроцилиндра. 4. Высокие требования к чистоте. В процессе износа могут образовываться мелкие волокна, поэтому необходимо тщательно продумывать системы со строгими требованиями к чистоте масла (но эта проблема больше не является существенной для высококачественных фенольных сэндвич-материалов).

Комплексный анализ: почему процесс и материалы должны соответствовать друг другу? Теперь давайте объединим поверхность электрогидравлического цилиндра с материалом опорного кольца, чтобы увидеть:

Сценарий 1: Царапины и растачивание (зеркальная поверхность) + опорное кольцо из ПОМ = склонность к шуму и тряске

Зеркальный цилиндр, изготовленный методом шабрения и прокатки, имеет крайне низкую емкость для хранения масла.

Когда длинный гидравлический цилиндр (более 8 метров) крана выдвигается и втягивается, ход длинный, скорость может быть неравномерной, а пленка смазочного масла легко повреждается или не может сформироваться.

Материал ПОМ напрямую контактирует с гладкой металлической поверхностью в условиях бедного масла, коэффициент трения резко увеличивается, и очень легко возникает явление «прерывистого скольжения».

Липкий»: сила статического трения высока, и для мгновенного запуска штока поршня требуется большая сила.

Скольжение: после активации сила динамического трения внезапно уменьшается, и шток поршня внезапно скользит.

Схема движения «одна карта, одна карта» приводит к заметной тряске и ненормальному шуму.

Вес и деформация длинного цилиндра усугубят неравномерность движения.

Сценарий 2: Зачистка и растачивание (зеркальная поверхность) + опорное кольцо для зажима ткани = плавная работа

При тех же условиях плохого масла волокнистая структура зажимного опорного кольца лучше справляется с плохой смазкой.

Его материал мягче и обладает большей прочностью, что позволяет поглощать и гасить небольшие вибрации, возникающие в результате «прерывистого скольжения», не допуская их перерастания в сильную тряску.

Таким образом, даже на гладких поверхностях процессов шабрения и прокатки зажимное опорное кольцо может обеспечить плавную работу.

Сценарий 3: Внутреннее хонингование (сетчатая поверхность) + опорное кольцо из ПОМ = плавная работа.

Поперечная сетка, полученная в результате внутреннего хонингования, представляет собой естественный микромасляный резервуар, который может непрерывно подавать смазочное масло для пары трения.

Отличные самосмазывающиеся свойства ПОМ во многом зависят от хорошей смазки. При наличии достаточной масляной пленки коэффициент трения между ПОМ и металлическими поверхностями может поддерживаться на очень низком и стабильном уровне.

Стабильная масляная пленка предотвращает возникновение «феномена прерывистого проскальзывания», обеспечивая плавную, тихую работу без вибрации.

В этих идеальных условиях смазки преимущества износостойкости POM и низкого трения полностью используются, а его характеристики обычно превосходят характеристики зажимного опорного кольца.

Подводя итог, основная причина заключается в обеспечении условий смазки:

Процесс шабрения и растачивания: сам по себе не может обеспечить хорошие условия смазки, относится к среде трения с «бедным маслом». Поэтому для компенсации необходимо использовать зажимное опорное кольцо, нечувствительное к смазке и обладающее хорошими антивибрационными свойствами.

Внутренний процесс хонингования: сетчатая структура позволяет активно создавать и поддерживать хорошие условия смазки. Таким образом, оно идеально подходит для опорных колец из ПОМ, которые требуют хорошей смазки, но имеют лучшие характеристики трения. Для гидроцилиндров со сверхдлинным ходом (более 8 метров) большее влияние оказывают плоскостность и деформация собственного веса цилиндра цилиндра, а также выше требования к устойчивости пары трения. Поэтому правильный выбор этого процесса и материалов имеет решающее значение.

Конечно, реальные условия работы сложны и запутаны, и для разумного выбора направляющего кольца требуется специальный анализ, основанный на таких факторах, как условия труда и технология обработки. Эта статья предназначена только для справки.

Свяжитесь с нами

Автор:

Mr. guoyue

Электронная почта:

ph-chen@163.com

Phone/WhatsApp:

13961666146