Თავი 8: შემოწმების ვალვები, აკუმულატორები და ჰიდრავლიკური ცილინდრები

Შემოწმების ვალვი

Შემოწმების ვენტილის კონსტრუქცია

Შემოწმების ვენტილი ძირითადად შედგება ვენტილის სხელისგან, რომელსაც აქვს შესასვლელი და გამოსასვლელი პორტები, ასევე სპრინგით დატვირთული მოძრავი ნაკეთობისგან. მოძრავი ნაკეთობა შეიძლება იყოს დისკი, ფირფიტა ან პოპეტი — ჰიდრავლიკურ სისტემებში ჩვეულებრივ ბურთი ან პოპეტის სასადგურია.

Როგორ მუშაობს შემოწმების ვენტილი

Სითხე შემოწმების ვენტილში შეიძლება გაივლოს მხოლოდ ერთი მიმართულებით — თავისუფალი გატეკილობის მიმართულებით. როდესაც სისტემის წნევა შესასვლელ პორტში საკმარისად იზრდება, რათა преодолოს პოპეტის სპრინგით გამოწვეული ძალა, პოპეტი ამოიხრილება სასადგურიდან და სითხე გაივლის მის მეშვეობით. ეს არის თავისუფალი გატეკილობის მიმართულება. როდესაც სითხე ცდილობს უკან გაივლოს გამოსასვლელი პორტიდან, პოპეტი დაჭერილება სასადგურზე, რაც სრულად ახურავს გასასვლელს და აკრძალავს უკან გატეკილობას.

Ნახაზი 8-1. შემოწმების ვენტილი. სპრინგით დატვირთული პოპეტი უკან გატეკილობის დროს სასადგურზე ეჯახება და სრულად აკრძალავს უკან გატეკილობას. შემოწმების ვენტილი ჰიდრავლიკური ეკვივალენტია ერთმიმართული გზის.

Შემოწმების ვენტილების გამოყენება ჰიდრავლიკურ სქემებში

Უკუსვლის ვენტილს აქვს როგორც მიმართულების, ასევე წნევის კონტროლის ფუნქციები — ის საშუალებას აძლევს სითხის გადის მხოლოდ ერთი მიმართულებით. ჰიდრავლიკურ სისტემებში უკუსვლის ვენტილები ხშირად გამოიყენება როგორც გადასატანი ვენტილები, რომლებიც საშუალებას აძლევენ სითხის გადის კომპონენტის გარეშე. მაგალითად, სითხის კონტროლის ვენტილთან პარალელურად მოთავსებული უკუსვლის ვენტილი საშუალებას აძლევს სითხის უკუმიმართულებით გადის სითხის კონტროლის ვენტილის გარეშე.

Უკუსვლის ვენტილები შეიძლება ასევე გამოყოს სისტემის რომელიმე შტო ან კომპონენტი. მაგალითად, აკუმულატორთან ერთად: უკუსვლის ვენტილი აკუმულატორის გამოტაცების საწინააღმდეგოდ დაცვის ფუნქციას ასრულებს რელიეფ ვენტილის ან ჰიდრავლიკური პომპის მეშვეობით.

Შემოწმების ვენტილი ჩვეულებრივ დაბალი გაჟღენტის მოწყობილობაა; ფაქტობლად, ის შეიძლება იყოს სრულიად გაჟღენტის გარეშე დიზაინირებული. შემოწმების ვენტილი შეძლებს ტვირთის მოთავსებას თითქმის უსასრულოდ. თუმცა, გახსოვეთ, რომ შემოწმების ვენტილი ერთმიმართული ვენტილია — ტვირთის გათავისუფლებისთვის მოძრავი ნაკეთობა სავალდებულოა გადაადგილდეს მისი საჯდომიდან. ამისთვის სჭირდება სპეციალური ტიპის შემოწმების ვენტილი, რომელსაც პილოტით მართვადი შემოწმების ვენტილი ეწოდება.

Ნახაზი 8-2 ჰიდრავლიკურ წრედებში შემოწმების ვენტილების სამი გავრცელებული გამოყენება: სითხის დინების კონტროლის გარშემო გადასვლა, აკუმულატორის იზოლაცია და სპრინგით დატვირთული წნევის ზღვარი.

Გამოკიდებული ტვირთის მოთავსება

Უმეტესობა სპულის ტიპის ჰიდრავლიკური კომპონენტების შიგნით არსებობს რაღაც შიგა გადასვლის დინება — ეს არ ნიშნავს დაბალი ხარისხის პროდუქტს, რადგან ამ გადასვლის დინების უმეტესობა ფაქტობლად დაპროექტებულია კომპონენტის სითხით შელევების მიზნით. თუმცა, თუ სისტემა მოითხოვს ცილინდრის ტვირთის გამოკიდებული მდგომარეობის შენახვას გადაადგილების გარეშე, გაჟღენტი პრობლემას წარმოადგენს. ამ შემთხვევაში საჭიროებულია შემოწმების ვენტილი სიმკვრივის უზრუნველყოფის შესაძლებლობით.

Პილოტით მართვადი შემოწმების ვენტილი

Პილოტით მარეგულირებელი შემოწმების ვალვა საშუალებას აძლევს თავისუფალი გადასვლის ერთი მიმართულებით; როცა პილოტის წნევა აძალებს მოძრავ ნაკეთობას მის სასადგურზე გადახვევას, შესაძლებელია მიმართულების შეცვლა და გადასვლა საპირისპირო მიმართულებით.

Მშენებლობა

Ჩვეულებრივი შემოწმების ვალვის მსგავსად, პილოტით მარეგულირებელი შემოწმების ვალვა შეიცავს ვალვის სხეულს შესასვლელი და გამოსასვლელი პორტებით, სპირალურად დატვირთულ პოპეტს (მოძრავ ნაკეთობას) სასადგურზე. დამატებით, სასადგურის საპირისპირო მხარეს პოპეტი აღჭურვილია წამლის ძაფით და მხელის სპირალურად დატვირთული პილოტის პისტონით. პილოტის პორტიდან მომავალი პილოტის წნევა მოქმედებს პისტონზე. პისტონის სპირალური სივრცე აღჭურვილია გამოშვების პორტით.

Როგორ მუშაობს

Პილოტით მარეგულირებელი შემოწმების ვალვა საშუალებას აძლევს თავისუფალი გადასვლის შესასვლელიდან გამოსასვლელში ისევე, როგორც ჩვეულებრივი შემოწმების ვალვა. გამოსასვლელიდან შესვლის სცადება იძალებს პოპეტს დაჯდეს სასადგურზე და დახუროს გასავლელი. როცა საკმარისი პილოტის წნევა მოქმედებს პილოტის პისტონზე, პისტონი მოძრაობს და აწევს შემოწმების პოპეტს სასადგურიდან. იმ დროს, სანამ პილოტის პისტონზე მოქმედება საკმარისი ძალა იქნება, შესაძლებელია გადასვლა გამოსასვლელიდან შესასვლელში.

Ნახაზი 8-3 — პილოტით მართვადი შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვა. პილოტის წნევის გარეშე ის მუშაობს ჩვეულებრივი შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვის მსგავსად (თავისუფალი გატეკვის მიმართულება მხოლოდ ერთი მხრიდან). პილოტის წნევის მოქმედების დროს შესაძლებელია საწინააღმდეგო მიმართულებით გატეკვაც — რაც საშუალებას აძლევს ტვირთის გათავისუფლებას.

Სქემის გამოყენება

Ერთი პილოტით მართვადი შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვის გამოყენებით ცილინდრის B-პორტიდან ნაკადის დახურვა საშუალებას აძლევს ტვირთის შეკავებას, როგორც კი ცილინდრის სიმაგრე ეფექტურია და არ არსებობს ნებისმიერი დაკარგვა მილებში, ცილინდრში ან შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვაში. ტვირთის დაშვებისთვის საკმარისია A ხაზიდან კონტროლის პისტონზე პილოტის წნევის მიწოდება.

Პილოტით მართვადი შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვის პილოტის წნევა იღება ჰიდრავლიკური ცილინდრის მუშაობის ხაზიდან — როგორც კი A ხაზში წნევა საკმარისად მაღალია, შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვა ღეჭილი რჩება. როდესაც ტვირთი ამაღლებულია, სითხე მარტივად გადის შემობრუნების საწინააღმდეგო ვალვაზე, რადგან ეს არის თავისუფალი გატეკვის მიმართულება.

Ზოგიერთ შემთხვევაში ცილინდრის პისტონის ძაბურღილზე მიმაგრებული ტვირთი უნდა დაიბლოკოს მოძრაობის გარეშე. ამის მისაღწევად შეიძლება დაყენდეს პილოტით მართვადი შემოწმების ვენტილი ცილინდრის თითოეულ მუშაობის ხაზში — პილოტით მართვადი შემოწმების ვენტილები აფარავენ ცილინდრიდან გამომავალ ნაკადს. როგორც კი ცილინდრის სიმაგრეები ეფექტური რჩება და სადმე არ ხდება ნებისმიერი დაკარგვა, ტვირთი შეიძლება დაიჭიროს მოცემულ პოზიციაში.

Ჰიდრაულიკური აკუმულატორი

Აკუმულატორი ინახავს ჰიდრავლიკურ წნევას. ეს ჰიდრავლიკური წნევა პოტენციური ენერგიაა, რომელიც შეიძლება გადაიქცეს სამუშაო ენერგიად (ნაკადი და წნევა).

Აკუმულატორების ტიპები

Აკუმულატორები შეიძლება გაიყოს გრავიტაციურად დატვირთულებად, სპირალურად დატვირთულებად და სითხის/გაზის ტიპის. ისინი ერთმანეთისგან განსხვავდებიან იმით, თუ როგორ ახდენენ აკუმულატორები სამუშაო ძალის მოქმედებას შენახულ ზეთზე.

Გრავიტაციურად დატვირთული აკუმულატორი

Გრავიტაციულად დატვირთული აკუმულატორი იყენებს მძიმე სხეულის წონას, რომელიც მოქმედებს პისტონზე ან პლუნჟერზე, რათა შეინახულ ზეთზე მოახდინოს მუშაობის ძალა. წონა შეიძლება მომზადებული იყოს ნებისმიერი მძიმე მასალისგან — რკიდან, ბეტონიდან ან საერთოდ წყლიდან. გრავიტაციულად დატვირთული აკუმულატორები ჩვეულებრივ ძალიან დიდი ზომის არის, ზოგჯერ ასობით გალონის მოთავსების შესაძლებლობას იძლევა. ისინი ერთდროულად მომსახურებენ რამდენიმე ჰიდრავლიკურ სისტემას და გამოიყენება როლინგ მილებში და ცენტრალურ ჰიდრავლიკურ სისტემებში.

Გრავიტაციულად დატვირთული აკუმულატორის სურველი თვისება არის ის, რომ ის ზეთს შეინახავს შედარებით მუდმივ წნევაში — მიუხედავად იმისა, სავსეა თუ თითქმის ცარიელია კონტეინერი, შეინახული წნევა ძირითადად არ იცვლება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ზეთზე მოქმედებული ძალა არის გრავიტაცია (წონა), რომელიც მუდმივია — არ არის მნიშვნელოვანი, რამდენი ზეთია აკუმულატორში, გამოყენებული ძალა იგივე რჩება.

Გრავიტაციურად დატვირთული აკუმულატორების სურველიერი მახასიათებელია შოკის წარმოქმნა. როდესაც გრავიტაციურად დატვირთული აკუმულატორი სწრაფი ნაკადის გამოტანის დროს უცებ იჩერება, მძიმე წონის ინერცია სისტემაში მნიშვნელოვნად ამაღლებს წნევას. ეს შეიძლება გამოიწვიოს სადენებისა და შეერთების ნაკადი და მეტალური დატვირთვა, რაც იწვევს კომპონენტების ადრეულ დაზიანებას.

Ნახაზი 8-6. გრავიტაციურად დატვირთული აკუმულატორი. მუდმივი წონა უზრუნველყოფს მუდმივ წნევას ნებისმიერი ზეთის მოცულობის დროს. გამოიყენება დიდი ინდუსტრიული სისტემებში, მაგალითად, ფოლადის მილების ჰიდრავლიკურ სისტემებში.

Სპირალურად დატვირთული აკუმულატორი

Სპირალური აკუმულატორი იყენებს პისტონზე მოქმედებას ახდენ სპირალს შეგროვებული ზეთის წნევის შესანარჩუნებლად. სპირალური აკუმულატორები ჩვეულებრივ მცირე ზომის არიან გრავიტაციული ტიპის აკუმულატორებთან შედარებით და რამდენიმე გალონ ზეთს ინახავენ. ისინი ჩვეულებრივ ერთი ჰიდრავლიკური სისტემის მომსახურებას ასრულებენ და ჩვეულებრივ დაბალ წნევაზე მუშაობენ. როდესაც წნევის ქვეშ მყოფი ზეთი შედის სპირალურ აკუმულატორში, შეგროვებული ზეთის წნევა განისაზღვრება სპირალის რამდენად შეკუმშვას მიხედვით. როდესაც პისტონი ავდის და სპირალს 10 ინჩით (25,4 სმ) შეკუმშავს, შეგროვებული წნევა მაღალია იმ შემთხვევაში შედარებით, როდესაც სპირალი 4 ინჩით (10,2 სმ) არის შეკუმშული.

Გაჟონვისგან გათავისუფლების მიზნით, გაზაფხულის ღრუში არის სანიაღვრე პორტი, რომლის საშუალებითაც გაჟონვა შეიძლება გათავისუფლდეს. გაზაფხულზე დატვირთული აკუმულატორები არ უნდა გაჟონოს გარედან რეზერვუარში, რადგან ეს გამოიწვევს ზეთის ფუმფულა. მიუხედავად იმისა, არის თუ არა სადრენაჟო მილის ბოლო რეზერვუარის სითხის დონის ზემოთ ან ქვემოთ, აკუმულატორი ყოველთვის წარმოქმნის ფუმფულას მუშაობისას. როდესაც აკუმულატორი სწრაფად გამოყოფს ნაკადს, ჟანგბადის ზემოთ მდგომი ზეთი ვერ შეინარჩუნ როდესაც აკუმულატორი იტენება, პისტონი იძვრის და ჰაერით სავსე ზეთს ტანზანში უბრუნდება. ჰაერის ბუშტები რეზერვუარში არასასურველია, ამიტომ გაზაფხულზე დატვირთული აკუმულატორები, როგორც წესი, არ იშლება გარედან.

Გაზაფხულზე დატვირთული აკუმულატორებისათვის გარე გაზაფხულის ღრუში გამავალი, თუ მუშტის გამკვრივება იხლართება, საჭიროა დაუყოვნებლივი ყურადღება. თუკი დროულად არ გაასწორებთ, შეიძლება საჭირო გახდეს გაწმენდა.

Ნაკრები სპირალური სპრინგით (სურათი 8-7). სპრინგის ძალა — და შესაბამად, შენახული წნევა — იზრდება პისტონის ზევით მოძრაობის შემდეგ. გამოიყენება პატარა და დაბალი წნევის სისტემებში.

Სითხის/გაზის ნაკრები

Სითხის/გაზის ნაკრები არის ყველაზე გავრცელებული ტიპი სამრეწველო ჰიდრავლიკურ სისტემებში. ის გამოიყენებს შეკუმშულ გაზს შენახული ზეთის მუშაობის ძალის შესანარჩუნებლად.

Სითხის/გაზის ნაკრებები გამოყოფილია პისტონურ ტიპად, დიაფრაგმურ ტიპად და ბლადერულ ტიპად, მიხედვად იმ მოწყობილობის ტიპის, რომელიც გამოიყენება გაზის და ზეთის გამოყოფისთვის.

Პისტონური ტიპის ნაკრები

Პისტონური აკუმულატორი შედგება ცილინდრის და მოძრავი პისტონისგან, რომელსაც ელასტიური სილიკონის სახურავები აქვთ. პისტონის ზედა სივრცე შევსებულია შეკუმშული აირით. როდესაც ზეთი შეიყვანება ცილინდრში, აირი შეიკუმშება. როდესაც ზეთი აკუმულატორიდან გამოიტანება, აირის წნევა კლებულობს. როდესაც ყველა ზეთი გამოიტანება, პისტონი მიაღწევს სვლის ბოლოს და დახურავს გამოსატანი პორტს, რაც აირს აკუმულატორში შეინახავს.

Დიაფრაგმური ტიპის აკუმულატორი

Დიაფრაგმური ტიპის აკუმულატორი წარმოადგენს სფეროს, რომელიც შედგება ორი მეტალური ნახევარსფეროს ერთმანეთზე დაკერძების შედეგად. შიგა სივრცე გაყოფილია სინთეტიკური რეზინის დიაფრაგმით — ზედა კომპარტიმენტი შევსებულია აირით. როდესაც წნევის ქვეშ მყოფი ზეთი შეიყვანება მეორე კომპარტიმენტში, აირი შეიკუმშება. როდესაც ყველა ზეთი გამოიტანება, დიაფრაგმა დახურავს გამოსატანი პორტს და აირს აკუმულატორში შეინახავს; დიაფრაგმა არ გამოიხატება თავისი სისქის გარეთ.

Ბლადერული ტიპის აკუმულატორი

Ბლადერის ტიპის აკუმულატორი შედგება მეტალური გარეგნული გარსისგან და შიგა სინთეტიკური რეზინის ბლადერისგან. ბლადერი გასით არის სავსე. როდესაც ზეთი შედის გარეგნულ გარსში, ბლადერში არსებული გაზი შეიკუმშება და ზეთი გარეგნული გარსიდან გამოიდის. როდესაც ყველა ზეთი გამოიტანება, გაზის წნევა ცდილობს ბლადერს გამოტანოს გამოსასვლელი პორტის მეშვეობით — მაგრამ როდესაც ბლადერი შეხების გამოსასვლელზე მდებარე სასადგურის საჭიროებელ ნაკეთობას, გარეგნულ გარსში არსებული ზეთი ავტომატურად დაიხურება.

Ნახაზი 8-8: სითხის/გაზის აკუმულატორის სამი ტიპი. ყველა მათგან ჰიდრავლიკური ენერგიის შესანახად იყენებს შეკუმშულ აზოტს. პისტონის ტიპი (ზედა), დიაფრაგმის ტიპი (შუა) და ბლადერის ტიპი (ქვედა) ერთმანეთისგან განსხვავდება იმით, თუ როგორ იყოფა გაზი და ზეთი.

Აკუმულატორის წრედის გამოყენების სფეროები

Აკუმულატორებს შეიძლება ჰიდრავლიკურ სისტემებში რამდენიმე ფუნქცია შეასრულონ: ნაკადის მიწოდება, წნევის შენარჩუნება და შოკის შეწევა.

Ნაკადის მიწოდება

Აკუმულატორის ერთ-ერთი გამოყენება არის სითხის მიწოდების უზრუნველყოფა. დატენილი აკუმულატორი არის ჰიდრავლიკური პოტენციური ენერგიის წყარო. როდესაც სისტემას სჭირდება სითხის მეტი ნაკადი, ვიდრე პომპა შეძლებს მიწოდებას, აკუმულატორში შენახული ენერგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას სისტემის ნაკადის გენერირებისთვის. მაგალითად, თუ მანქანა ისეა დიზაინირებული, რომ მისი მუშაობის ციკლის განმავლობაში ფაქტობრივი მუშაობის ხანგრძლივობა ძალიან მცირეა, პატარა განტვირთვის მქონე პომპა შეძლებს აკუმულატორის დატენვას რამდენიმე ხანის განმავლობაში. როდესაც მანქანა მუშაობს, მიმართულების რეგულირების ვალვა გადაინაცვლება მუშაობის პოზიციაში და აკუმულატორი დასაჭირებლად დახმარების მომენტში დაუყოვნებლივ გამოსცემს წნევით შევსებულ ზეთს მოქმედების ელემენტზე. ამ მეთოდით აკუმულატორის გამოყენება პატარა პომპასთან ერთად საშუალებას აძლევს მაღალი სიმძლავრის შენახვას — სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის ჩანაცვლებს დიდი ნაკადის/სიმძლავრის მქონე დიდი პომპის/მოძრავის მოკლე დროში მოცემას პატარა პომპის/მოძრავის საშუალებით გრძელი პერიოდის განმავლობაში საშუალო ნაკადის/სიმძლავრის მოცემით.

Წნევის შენარჩუნება

Აკუმულატორები შეიძლება გამოყენებულ იქნან წნევის შენარჩუნებისთვის. როდესაც პომპა/მოძრავი სითხის ნაკადს სისტემის სხვა ნაკადებს მიაწოდებს, აკუმულატორი შეძლებს წნევის შენარჩუნებას წრედის ერთ-ერთ შტოში.

Როდესაც სისტემას სჭირდება შეკავების ცილინდრის A დაბრუნება, შეკავების ცილინდრი B-ს უნდა შეინარჩუნოს წნევა. როგორც მიმართულების სადგური A გადაინაცვლებს, ჰიდრავლიკური პომპისა და A ცილინდრის ხაზებში წნევა სწრაფად იკლებს, ხოლო B ცილინდრის წნევა შეინარჩუნება აკუმულატორის მეშვეობით, რომელიც უკვე შეინახა საკმარისი რაოდენობის წნევის ქვეშ მყოფი სითხე B ცილინდრის ხაზებში გაჟონვის კომპენსაციისთვის.

Სხვა გამოყენებაში ღუმელთან მდებარე მუშაობის ცილინდრი იძლევა მაღალი გარემოს ტემპერატურის გამო სითხის თერმული გაფართების გამო. აკუმულატორი შთაინახავს მოცულობის გაზრდას და შეინარჩუნებს წნევას შედარებით მუდმივ დონეზე. აკუმულატორის გარეშე ხაზებში წნევის მატება უკონტროლო იქნებოდა და შეიძლება გამოეწვიოს კომპონენტების კორპუსების, მილების ან შეერთების ნაკელების დაშლა.

Ნახაზი 8-10 აკუმულატორი წნევის შენარჩუნებისთვის. (ზედა) შეინარჩუნებს წნევას ერთი წრედის შტოზე, ხოლო პომპი მომარაგებს სხვა წრედს. (ქვედა) შთაინახავს მოცულობის ცვლილებებს სითბოს წყაროებთან მდებარე სითხის თერმული გაფართების გამო.

Შეკრეხვის შთანახვა

Სითხის/გაზის აკუმულატორები ასევე შეიძლება გამოყენებული იქნას სისტემის შოკის შესაწყობად. ჰიდრავლიკურ სისტემაში შოკი შეიძლება გამოიწვიოს ცილინდრს ან მოტორს დაკავშირებული ტვირთის ინერციით ან სითხის სიჩქარის სudden შეწყვეტით ან მიმართულების გადამრთველი ვალვის სწრაფი გადართვით, რაც სითხის ინერციის გამო შოკს იწვევს. წრედში მოთავსებული აკუმულატორი შეიძლება შოკის ნაკლები ნაწილი შეიწოვოს და მის სისტემის მთელ ნაკრებში გავრცელებას შეაჩეროს.

Გარეგნული მექანიკური ძალებიც შეიძლება ჰიდრავლიკურ შოკს შექმნან. ჰიდრავლიკურ ცილინდრს დაკავშირებული ტვირთი, რომელსაც აღდგენის ტენდენცია აქვს, პისტონს უკან აბიძგებს და ჰიდრავლიკურ შოკს იწვევს. ცილინდრის ხაზში მოთავსებული აკუმულატორი, სწორად შევსების შემთხვევაში, შოკის ეფექტის შემცირებას ხელს უწყობს. არასწორად შევსების შემთხვევაში ის ასევე შეიძლება ზედმეტი წნევის გამოწვევას გამოიწვიოს.

Იზოთერმული და ადიაბატური შევსება

Რადგან სითხის/გაზის აკუმულატორები იყენებენ შეკუმშულ გაზს სითხის წნევის შესანახად, გაზის თვისებები მოქმედებენ აკუმულატორის მუშაობაზე. როდესაც სითხის/გაზის აკუმულატორს ატენიან, გაზი შეკუმშება და მისი ტემპერატურა იზრდება. მუდმივი წნევის პირობებში ცხელი გაზი იკავებს მეტ ადგილს, ვიდრე გაცივებული გაზი.

Იზოთერმული პროცესი აღწერს აკუმულატორის მუშაობის მდგომარეობას, როდესაც აირის ტემპერატურა მუდმივად ინარჩუნება. შევსების დროს იზოთერმული მუშაობა ნიშნავს, რომ აირი იმდენად بطელი იკუმშება, რომ კუმშვის დროს წარმოქმნილი ყველა სითბო სრულად გამოიყოფა. ადიაბატური პროცესი აღწერს აკუმულატორის მუშაობის მდგომარეობას, როდესაც აირის ტემპერატურა იცვლება. შევსების დროს ადიაბატური მუშაობა ნიშნავს, რომ აირი იმდენად სწრაფად იკუმშება, რომ ყველა სითბო შენახული რჩება.

Სითხის/გაზის აკუმულატორის შემთხვევაში, რომელსაც ერთი და იგივე წნევაზე ატენიან, იზოთერმული პროცესი სითხის მეტ რაოდენობას ინახავს, ვიდრე ადიაბატური პროცესი.

Რიცხვითი მაგალითი: პისტონური აკუმულატორის გაზის საწყისი წნევა არის 500 psi (34.48 ბარ), ტემპერატურა — 70°F (21°C). თუ მისი შევსება ხდება ადიაბატურად (სწრაფად) 1000 psi-მდე (68.97 ბარ), ტემპერატურა და წნევა ერთად იზრდება. 1000 psi-ზე (68.97 ბარ) ზეთის შესვლა ჩერდება; ტემპერატურა არის 150°F (65.6°C), ხოლო აკუმულატორი ინახავს 135 in³ (2215.65 cm³) ზეთს. თუ შევსება ხდება იზოთერმულად (ნელა), ტემპერატურა მთლიანად რჩება 70°F (21°C)-ზე; 1000 psi-ზე (68.97 ბარ) ზეთის შესვლა ჩერდება და აკუმულატორი ინახავს 150 in³ (2458.5 cm³) ზეთს.

Ნახაზი 8-12: იზოთერმული და ადიაბატური შევსება. ნელი (იზოთერმული) შევსება იგივე საბოლოო წნევაზე უფრო მეტ ზეთს ინახავს, ვიდრე სწრაფი (ადიაბატური) შევსება, რადგან ტემპერატურა დაბალი რჩება და გაზი ნაკლებ ადგილს იკავებს.

Იზოთერმული და ადიაბატური განტვირთვა

Სითხის გატაცების დროს აირი ვრცელდება და გაგრილდება. მუდმივ წნევაზე გაგრილებული აირი იკავებს ნაკლებ სივრცეს, ვიდრე გათბული აირი. პრაქტიკაში აკუმულატორის მუშაობა ჩვეულებრივ ადიაბატურია — არ არის იზოთერმული. შემდეგ განყოფილებებში ძირითადი საკითხი არ არის ის, თუ რამდენი სითხე შეიძლება აკუმულატორში შეინახოს, არამედ ის, თუ რამდენი სითხე გამოიტაცება მისგან წნევის დაბალ დონემდე გადასვლამდე, რაც ძალზე მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული წინასწარ შევსების წნევაზე.

Წინასწარ შევსების წნევა

Როდესაც აკუმულატორი სრულიად ცარიელია სითხით, სითხის/აირის აკუმულატორში შეყვანილი აირის წნევა წარმოადგენს წინასწარ შევსების წნევას. ეს წნევა მნიშვნელოვნად მოახდენს გავლენას აკუმულატორის ეფექტურ მოცულობასა და შეჯახების შემსუბუქების შესაძლებლობაზე.

Წინასწარ შევსების წნევის გავლენა ეფექტურ მოცულობაზე

Სითხის/გაზის აკუმულატორები, რომლებიც გამოიყენება სისტემის ნაკადის წარმოებლად ან წნევის შენარჩუნებლად, ჩვეულებრივ მუშაობენ მაქსიმალური და მინიმალური სამუშაო წნევებს შორის. როდესაც აკუმულატორი სრულად შევსებულია ზეთით, ის აღწევს მაქსიმალურ სამუშაო წნევას. როდესაც ეს სჭირდება, სამუშაო წნევა კლებულობს და აკუმულატორი გამოსაშვებს ზეთს მინიმალურ სამუშაო წნევამდე. აკუმულატორის მაქსიმალური და მინიმალური სამუშაო წნევებს შორის გამოშვებული ზეთის მოცულობა არის ეფექტური მოცულობა.

Წინარჩევის წნევა ზემოქმედებს ეფექტურ მოცულობაზე. მაგალითად: 231 in³ (3,786 см³) სითხის/გაზის აკუმულატორი სისტემაში მცირე პომპის გამოყენებით იტვირთება ზეთით სისტემის 2,000 psi (137.9 bar) წნევამდე. ნაკადის მიწოდების მიზნით წნევას აძლევენ დაეცეს 1,500 psi (103.4 bar)-მდე. არჩეული წინარჩევის წნევა განსაზღვრავს იმ ზეთის რაოდენობას, რომელსაც აკუმულატორი სისტემას აწოდებს.

Შესატანი ცხრილიდან ჩანს, რომ 231 in³ (3,786 cm³) ტევადობის აკუმულატორი 100 psi (6.89 bar) წინასწარი შევსებით შეძლებს შეინახოს 210 in³ (3,441.9 cm³) ზეთი 1,000 psi იზოთერმული შევსების დროს (ზედა ზღვარი = იზოთერმული მნიშვნელობები). 1,500 psi (103.4 bar)-ზე ის შეინახავს 202 in³ (3,310.8 cm³)-ს და ამ ორი წნევის შორის გამოსაცემად მიიღება 8 in³ (131 cm³). ამ დაბალი წინასწარი შევსების აკუმულატორი ბევრ ზეთს ინახავს, მაგრამ ძალიან ცოტა გამოსაცემად აძლევს.

Წინასწარი შევსების გაზრდით 1,000 psi (68.96 bar)-მდე, აკუმულატორი 2,000 psi (137.9 bar)-ზე შეინახავს 93 in³ (1,524.3 cm³)-ს და 1,500 psi (103.4 bar)-ზე — 59.5 in³ (975 cm³)-ს, რაც 33.5 in³ (594.1 cm³) გამოსაცემად მიიღება. უფრო მაღალი წინასწარი შევსება ნაკლებ ზეთს ინახავს, მაგრამ გაცილებით მეტს გამოსაცემად აძლევს. 1,400 psi (96.6 bar) წინასწარი შევსების შემთხვევაში შენახული ზეთი მინიმალურია, ხოლო გამოსაცემად მისაღები ზეთი — მაქსიმალური.

Ნახაზი 8-13. აკუმულატორის სამუშაო ცხრილი (231 in³ ტევადობით). უფრო მაღალი წინასწარი შევსების წნევა მოცემული წნევის ზღვრებს შორის ყოველ ციკლში უფრო მეტ ზეთს გამოსაცემად აძლევს, მაგრამ სულ მცირე ზეთს ინახავს. წინასწარი შევსება უნდა აირჩეს საჭიროების შესაბამებად ეფექტური მოცულობის მიხედვით, არ არის საჭიროების შესაბამებად სრული ტევადობის მიხედვით.

Ეფექტური მოცულობის გამოტანის კონტროლი

Აკუმულატორის ეფექტური მოცულობის გამოტანა უნდა კონტროლდეს ნაკადით. წნევის შენარჩუნების შემთხვევაში კონტროლირებადი ნაკადი განისაზღვრება იმ დაკარგვით, რომელსაც კომპენსირება სჭირდება. წნევის ზეთის მიწოდებისთვის გამოყენებული აკუმულატორების შემთხვევაში, როდესაც ქვემოდან მიმართული გადამრთველი ვალვა გადაინაცვლებს, ეფექტური მოცულობის გამოტანა ძალიან სწრაფია. ამ მიზეზით ამ ტიპის აკუმულატორებს ხშირად აკრეფენ ნაკადის რეგულირების ვალვები და გარემოების შემოვლადი შემომართების ვალვები მათი შესასვლელ/გამოსასვლელ პორტებზე.

Თუ სითხის/გაზის აკუმულატორი გამოიყენება როგორც შოკის შემამსუბუქებელი, მისი წინასწარ შევსება ჩვეულებრივ დაყენებულია ცირკუიტში მაქსიმალური სამუშაო წნევის მცირედ მაღალ დონეზე (დაყენებულია დაახლოებით 100 psi / 6.896 bar-ით მაღალ დონეზე, ვიდრე სარეზერვო ვალვის დაყენება). თუ მაქსიმალური სამუშაო წნევა დაყენებულია სარეზერვო ვალვით, წინასწარ შევსება შეიძლება დაყენდეს დაახლოებით 100 psi-ით მაღალ დონეზე, ვიდრე სარეზერვო ვალვის დაყენება.

Წინასწარ შევსების გავლენა შოკის შემამსუბუქებელზე

Სითხის/აირის აკუმულატორის წინარე შევსების წნევა ზემოქმედებს მის შეძლებაზე შოკის შესამსგავსებლად. ჰიდრავლიკურ სისტემაში შოკი იწვევა ცილინდრის ან მოტორის ზედაპირზე გარე მექანიკური ძალების მოქმედებით, რაც წნევის სწრაფ მატებას იწვევს, ან ჰიდრავლიკური ვენტილის საერთოდ დახურვის შემდეგ სითხის ინერციით.

Აკუმულატორი შეძლებს შოკის წნევის ნაკლები ნაკვეთის შეწოვას და გადაცემას, რომელსაც ის შეძლებს შეკუმშვას და გადაცემას. აკუმულატორით დამაგრებული ხაზი გარკვეული წნევის ზემოთ ხდება შეკუმშვადი. თუ აკუმულატორის წინარე შევსების წნევა ძალიან დაბალია, ის უკვე შეიცავს რაღაც რაოდენობის ზეთს შოკის მისვლამდე, ამიტომ შეძლებს მხოლოდ 4 in³ (65.6 cm³) შეწოვას. თუ წინარე შევსების წნევა 2,500 psi (172.4 bar)-ია — ძალიან მაღალი — წნევა 4 in³ შეწოვამდე თითქმის 2,800 psi (193 bar)-მდე იზრდება. შოკის შემსგავსებლებისთვის წინარე შევსების წნევა საკმაოდ მნიშვნელოვანია.

Წინარე შევსების წნევის დაკარგვა

Სითხე/გაზის აკუმულატორი ერთხელ იტენება გაზით შესაბამისი წინასწარი დატენვის წნევით. ეს ნიშნავს, რომ ერთი და იგივე წინასწარი დატენვა შეუძლებელია განუსაზღვრელ პერიოდში. როდესაც აკუმულატორი მუშაობს, გაზქურაში ჩასმული გაზი გაჟონავს. ეს შეიძლება განპირობებული იყოს გაზქურაში ჩავარდნილი ან ცუდი გამკვრივებით, ან პრობლემით, რომელიც შეინიშნება ღუმელის სავარძელში მდგომი ღუმელის ბირთვის კოპირ გაზის წნევა ასევე თანდათანობით მცირდება შარდის ბუშტის და დიაფრაგმის აკუმულატორების ზეთის გამონადენის დროს. ეს ჩვეულებრივ კატასტროფულად ხდება, რის გამოც სინთეზური რეზინის დიაფრაგმის მასალა იშლება. მუშტებით დამონტაჟებული აკუმულატორებისათვის, გამონაბოლქვის პროცესის დროს, დამუხტული გაზი შეიძლება გაქრეს დაქსოვილი ბოჭკების მიღმა, მუშტის არედან. წინასწარი დამუხტვის თანდათანობითი დაკარგვა შეიძლება მიუთითოს პისტონის ტიპის აკუმულატორზე გარკვეული ხარისხის დაქვეითებით.

Წინასწარი დატენვის წნევის შემოწმება

Სწორი წინარე შევსების წნევა სითხის/გაზის აკუმულატორის მუშაობისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია, ამიტომ მისი რეგულარული შემოწმება საჭიროებს. წინარე შევსების წნევის შემოწმებისთვის საჭიროებს წნევის მანომეტრით დასაკავშირებლად მოწყობილობას. ეს მოწყობილობა ძირითადად შედგება შევსების ჩანჩალისგან, გამოტაცების ვალვისგან და წნევის მანომეტრისგან.

Შემოწმების პროცედურა: აკუმულატორიდან სრულიად ამოიღეთ სითხე, მოაცილეთ დაცვითი ფარდელი (ჩვეულებრივ გაზის ვალვაზე მდებარეობს აკუმულატორის ზედა ნაწილში). ჩანჩალის მაკაული სრულიად გამოყვანილი მდგომარეობაში დარწმუნდით, რომ გამოტაცების ვალვა დაკეტილია. შევსების ჩანჩალი დააკავშირეთ აკუმულატორის გაზის ვალვას, დააბექეთ ჩანჩალის ფრთიანი სახელური, დარწმუნდით, რომ გაზის ვალვასთან დაკავშირება სანდოა. ჩანჩალის სახელური შეაბრუნეთ ისე, რომ აკუმულატორის გაზის ვალვის ცენტრალური ნაკელი სრულიად დაიჭიროს; წაიკითხეთ მანომეტრის მაჩვენებელი — ეს არის აკუმულატორის წინარე შევსების წნევა.

Თუ წინარე შევსება სწორია, გადააბრუნეთ ჩაკის მანქანის მართვის ძაბლი გარეთ, რათა დახუროთ აკუმულატორის გაზის სარეგულაციო ვალვა, გახსენით გამოტარების ვალვა შევსების მოწყობილობის წნევის გასათავისუფლებლად, გაასუსტეთ ჩაკის ფრთიანი სახელური, მოაცილეთ მოწყობილობა აკუმულატორიდან და ხელახლა დააყენეთ გაზის ვალვის დაცვის ფარდა.

Თუ წინარჩევა ძალიან მაღალია, გახსენით გამოტაცების ვალვა ზედმეტი წნევის გასათავისუფლებლად. თუ წინარჩევა უნდა გაიზარდოს, ჯერ კიდევ გამოიყვანეთ ჩაკის მანქანის მართვის ლილვი, რათა დახუროთ აკუმულატორის აირის ვალვა, შემდეგ გახსენით გამოტაცების ვალვა შევსების მოწყობილობის წნევის გასათავისუფლებლად, შემდეგ დახურეთ გამოტაცების ვალვა და შეაერთეთ შევსების მოწყობილობა აზოტის ბალონთან. შეაბრუნეთ ჩაკის მანქანის მართვის ლილვი ისე, რომ აკუმულატორის აირის ვალვის ცენტრალური ნაკეთობა სრულად დაიჭიროს, შემდეგ გახსენით აზოტის ბალონის ვალვა, რათა აირი ნელა შევიდეს აკუმულატორში. როდესაც მანომეტრი აჩვენებს სასურველ წნევას, დახურეთ აირის ვალვა. როდესაც მანომეტრი აჩვენებს სწორ წინარჩევას, დახურეთ აზოტის ბალონის ვალვა, გამოიყვანეთ ჩაკის მანქანის მართვის ლილვი, რათა დახუროთ აკუმულატორის აირის ვალვა, გახსენით გამოტაცების ვალვა, შემდეგ გაანახლეთ მოქნილი შევსების საშუალება და შევსების მოწყობილობა.

Ნახაზი 8-15: აკუმულატორის წინარჩევის შემოწმება და დაყენება. (ზედა) გამოყენებული პისტონის სილიკონის სეგმენტები იწვევს ნელა მიმდინარე წინარჩევის კარგვას. (ქვედა) სტანდარტული აზოტის შევსების კომპლექტი — ყოველთვის გამოიყენეთ მშრალი აზოტი, არ გამოიყენოთ შეკუმშული ჰაერი.

Ჰიდრავლიკური პომპის განტვირთვა აკუმულატორის წრედში

Ტიპიკურ ჰიდრავლიკურ წრედში აკუმულატორით, როდესაც აკუმულატორი სრულად არის დატენებული და სისტემის არც ერთი ნაკრები არ მუშაობს, პომპის/მოძრავის ნაკადი უნდა იყოს განტვირთული რეზერვუარში რაც შეიძლება დაბალი წნევით. ნაჩვენებ წრედში განტვირთვის ვალვა გამოიყენება განტვირთვის მიზნით. როდესაც აკუმულატორი აღწევს განტვირთვის ვალვის დაყენებულ მნიშვნელობას, ვალვა ხსნება და პომპის ნაკადს რეზერვუარში მიადევნებს.

Ჩვეულებრივ, ამ ტიპის განტვირთვა მხოლოდ რამდენიმე წამის განმავლობაში შეიძლება გაგრძელდეს, რადგან შემოწმების ვალვის ქვემოთ ყოველთვის არსებობს რაღაც დაკარგვა. აკუმულატორმა უნდა კომპენსირდეს ეს დაკარგვა — წნევა თანდათან ეცემა — განტვირთვის ვალვა თანდათან იხშნება და რეზერვუარში მიმავალი ხვრელი უფრო და უფრო პატარავდება, სანამ აკუმულატორის წნევა ვალვის გახსნის წნევაზე დაბალი არ გახდება. როდესაც ვალვა იხშნება, პომპას/მოძრავას უნდა განავითაროს უფრო მეტი სიმძლავრე აკუმულატორის ხელახლა დასატენებლად განტვირთვის ვალვის დაყენებულ მნიშვნელობამდე.

Აკუმულატორის ხელახლა შევსებამდე პომპის/მოტორის სრული განტვირთვის უზრუნველყოფად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას წნევის გადამრთველი. წრედში წნევის გადამრთველი აღიქვამს აკუმულატორის წნევას და დაყენებულ წნევის წერტილზე აძლევს ელექტრო გადართვის სიგნალს. ელექტრო სიგნალი მიდის ჩვეულებრივ დახურულ რვაკუთხედ ელექტრომაგნიტურ ვალვაზე — ეს ელექტრომაგნიტური ვალვა შეიძლება მართოს პილოტით მართვად განთავისუფლების ვალვას განტვირთვის მიზნით. როცა აკუმულატორი ივსება წნევის გადამრთველის დაყენებულ წნევამდე, რელე აძლევს სიგნალს ელექტრომაგნიტურ ვალვას, რათა განთავისუფლების ვალვა განტვირთოს და პომპის/მოტორის ნაკადი განთავისუფლების ვალვის მეშვეობით რეზერვუარში მიადინოს.

Ნახაზი 8-16. აკუმულატორის განტვირთვის წრედები. (ზედა) მარტივი გადაყარვის ვალვა — აკუმულატორის დაყენებულ წნევამდე მისვლის შემდეგ ტანკში განტვირთავს, მაგრამ ტენდენცია აქვს ციკლურად მუშაობის მიმართ. (ქვედა) წნევის გადამრთველი პილოტით მართვად განთავისუფლების ვალვასთან — უზრუნველყოფს სრული განტვირთვის და სიზუსტით წნევის საზღვრების მართვას.

Სხვაობის წნევის განტვირთვის ვალვა

Აკუმულატორის დატენვის შემდეგ დიფერენციალური წნევის განტვირთვის ვალვა შეიძლება ჩაანაცვლოს წნევის გადამრთველით და ელექტრომაგნიტური ვალვით, რათა განეთავისუფლოს სახარჯი ვალვა და განტვირთოს პუმპა/მოტორი. დიფერენციალური წნევის განტვირთვის ვალვა არის ჰიდრავლიკური ვალვა, რომელიც სპეციალურად შეიმუშავეს აკუმულატორის გამოყენებისთვის. როგორც მისი სახელწოდება მიუთითებს, ეს ვალვა გამოიყენებს წნევის სხვაობას პუმპის/მოტორის განტვირთვის მიზნით.

Მშენებლობა

Დიფერენციალური წნევის განტვირთვის ვალვა შედგება პილოტით მართვადი სახარჯი ვალვისგან, შემომავალი ვალვისგან და დიფერენციალური პისტონისგან — ერთ ვალვის სხელში. ვალვის სხელს აქვს სამი პორტი: წნევის პორტი, დაბრუნების პორტი და აკუმულატორის პორტი.

Როგორ მუშაობს

Დიფერენციალური წნევის განტვირთვის ვენტილში შემოწმების ვენტილი და პილოტის მიერ მართვადი განთავისუფლების ვენტილი ნორმალურად მუშაობს. სადგურის გამომავალი ზეთი შეიძლება შეავსოს აკუმულატორი შემოწმების ვენტილის მეშვეობით. დიფერენციალური პისტონი მოთავსებულია პილოტის განთავისუფლების ვენტილის სპულის საპირისპირო მხარეს და შეიძლება თავისუფლად მოძრაოს მის ბორბალში. პისტონის ორივე ბოლო ერთნაირი ფართობის წნევის ქვეშ იმყოფება. როდესაც აკუმულატორი იტვირთება, პისტონის ორივე მხარეს წნევა თითქმის ტოლია (შემოწმების ვენტილში წნევის დაკლება გარდა გამორიცხულია), ამიტომ პისტონი არ მოძრავს. როდესაც პილოტის ვენტილის სპულზე მოქმედების წნევა საკმარისად დიდია, პილოტის სპული გადაინაცვლება მისი სასადგუროდან — როგორც უკვე ცნობილია, ეს პილოტის მოძრაობა შეიძლება შეამოკლებოს ძირითადი ვენტილის სპრინგის სივრცეში არსებულ წნევას. რადგან ძირითადი ვენტილის სპრინგის სივრცე და დიფერენციალური პისტონის ერთ-ერთი ბოლო წნევის შეზღუდვის ქვეშ იმყოფება, პისტონი მოძრავს პილოტის ვენტილის სპულის მიმართ და სრულიად გადაანაცვლებს პილოტის სპულს მისი სასადგუროდან, რითაც ეფექტურად ათავისუფლებს ძირითადი სპულის სპრინგის სივრცეში არსებულ კონტროლის წნევას, განთავისუფლებს განთავისუფლების ვენტილს და განთავისუფლებს სადგურს/მოძრავს. ამავე დროს შემოწმების ვენტილი ერთდროულად იხურება, რათა აკუმულატორის ზეთი არ გამოიტაცოს განთავისუფლების ვენტილის მეშვეობით.

Დიფერენციალური პისტონის ფართობი, რომელიც წნევის ქვეშაა, 15%-ით მეტია პილოტური ვალვის სპულის ფართობზე. რადგან ძალა = წნევა × ფართობი, პილოტური სპულის სასადილოს გარეთ შეკავების ძალა 15%-ით მეტია პილოტური სპულის აწევის ძალაზე. ეს ნიშნავს, რომ სპრინგს საჭიროებს 15%-ზე მეტი ძალა სხვა საიდანმე, რათა პილოტური სპული ხელახლა დაჯდეს სასადილოზე — ან სისტემის წნევა უნდა შემცირდეს 15%-ით, სანამ პილოტური სპული ხელახლა დაჯდება.

Ეს უზრუნველყოფს დიფერენციალური წნევის განტვირთვის ვალვას პომპის/მოტორის განტვირთულ მდგომარეობაში შენახვას აკუმულატორის შევსების შემდეგ, სანამ წნევა არ შემცირდება განსაკუთრებული პროცენტით — ჩვეულებრივ დაახლოებით პილოტური ვალვის დაყენების 15%-ით. მაგალითად, პილოტური ვალვის დაყენების 1000 psi (69 bar) შემთხვევაში, განტვირთვა ხდება 1000 psi (69 bar)-სა და 850 psi (59 bar)-ს შორის; პილოტური ვალვის დაყენების 2000 psi (138 bar) შემთხვევაში, განტვირთვის დიაპაზონი არის 2000 psi (138 bar) დან 1700 psi (117 bar)-მდე.

Ჰიდრავლიკური ცილინდრი — დეტალური კონსტრუქცია და მუშაობა

Ნებისმიერ აპლიკაციაში, ჰიდრავლიკური მუშაობის ენერგიის სასარგებლო მუშაობის შესასრულებლად, ის უნდა გადაიქცეს მექანიკურ ენერგიად. ჰიდრავლიკური ცილინდრები ჰიდრავლიკურ ენერგიას ართვლიან წრფივ მექანიკურ მოძრაობაში.

Ცილინდრის კონსტრუქცია

Ჰიდრავლიკური ცილინდრი შედგება სხეულისგან, მოძრავი პისტონისგან მოქნილი დამუშავების ბარებით, რომელიც დაკავშირებულია პისტონის ღერძზე, და ორი ბოლო ფარდისგან. ბოლო ფარდები შეიძლება იყოს მოჭრილი, ფლანცებით დამაგრებული, გადახურული ან სველი სხეულზე. სამრეწლო ჰიდრავლიკური ცილინდრები ხშირად იყენებენ მოკლე ღერძის ბოლოს დამაგრების ბოლტებს. როდესაც პისტონის ღერძი მოძრავს, მას ეწოდება პისტონის ღერძის დამუშავების კომპლექტი ან გამოსაყვანი მიმართველი ბარები, რომელიც მიმართავს და მხარს უჭერს პისტონის ღერძს.

Პისტონის ღერძის მქონე ბოლო ეწოდება "ღერძის ბოლოს"; მეორე ბოლო, რომელსაც ღერძი არ აქვს, ეწოდება "დახურული ბოლოს". შესასვლელი და გამოსასვლელი პორტები მოთავსებულია ღერძის ბოლოს და დახურული ბოლოს ფარდებზე.

Სიგები

Სამუშაო სისტემის სწორად მუშაობის უზრუნველსაყოფად, ჰიდრავლიკური ცილინდრის პისტონისა და პისტონის ძელის მიმართულების სილიკონის სიგნალი უნდა ჰქონდეს სანდო სიგნალები. ჰიდრავლიკური ცილინდრის პისტონებში გამოყენებული საერთო სიგნალები არის ლაბირინთური სიგნალები, ფოლადის პისტონის ბარათები ან ერთმაგი/ორმაგი მიმართულების სიგნალის ერთეულები. სიგნალის მასალებისა და კომპონენტების თავსებადობა სამუშაო სითხესა და ექსპლუატაციის პირობებთან უნდა დადასტურდეს.

Პისტონის ძელის მრავალფენიანი სიგნალი არის ეფექტური პისტონის ძელის სიგნალის ტიპი, რომელიც შედგება ძირეული სიგნალისგან, რომლის შიგა სიგნალის ზედაპირი ლაბირინთური ფორმის აქვს, სასუფთავო ელემენტისგან, რომელიც მუდმივად ეხება პისტონის ძელის ზედაპირს მუშაობის დროს და ამოიღებს სამუშაო სითხეს პისტონის ძელის ზედაპირიდან. მეორადი მტვრის სიგნალი აგროვებს ძირეული სიგნალის მიერ დარჩენილ სითხის ნარჩენებს და პისტონის ძელის შეკუმშვის დროს წაშლის პისტონის ძელზე დამაგრებულ ნებისმიერ უცხო ნივთიერებას.

Სიგნალის სივრცის გამოდინება

Როგორც ზემოთ აღნიშნულია, ძირითადი სილიკონის და მტვერსაწინააღმდეგო სილიკონის შორის მოთავსებულ ცხრილში აკუმულირებული ზეთი შეიძლება დაბრუნდეს ცილინდრის შიგნით მოძრაობის პროცესში — ეს ნორმალურია. თუმცა, თუ ცილინდრის სტროკი განსაკუთრებით გრძელია (10 ფუტი / 3,05 მ ან მეტი), სილიკონის ცხრილში აკუმულირებული ზეთი შეიძლება აღემატდეს პისტონის ძრავის სილიკონის შეძლებას. ამ შემთხვევაში და სილიკონის ცხრილში ზეთის ჭარბობის შემთხვევაში, პისტონის ძრავის სილიკონის ცხრილს უნდა ჰქონდეს გარე გამოდინების შეერთება.

Ნახაზი 8-18. ცილინდრის კონსტრუქციის დეტალები. ძრავის ბოლოს მოთავსებულია პისტონის ძრავის სილიკონის კომპლექტი. გრძელსტროკიან ცილინდრებში სილიკონის გადატვირთვის თავიდან ასაცილებლად დამატებულია გამოდინების პორტი.

Ჰიდრავლიკური შოკი

Როდესაც ჰიდრავლიკური ენერგია აძრავებს ცილინდრის პისტონს სტროკის ბოლოში (ცილინდრის მოძრაობის ბოლოში), ზეთის ინერცია ხდება შოკი — ასე წოდებული "ჰიდრავლიკური შოკი". თუ ენერგია საკმარისად დიდია, ეს შოკი შეიძლება დააზიანოს ჰიდრავლიკური ცილინდრები.

Კუშიონის მოწყობილობა

Ჰიდრავლიკური ცილინდრების ძალზე მძაფრი შეჯახებისგან დასაცავად შეიძლება დაყენდეს კომპენსაციის მოწყობილობები. კომპენსაციის მოწყობილობები შეძლებს ცილინდრის პისტონის დამანებას სტროკის ბოლოს. კომპენსაციის მოწყობილობები შეიძლება დაყენდეს ჰიდრავლიკური ცილინდრის ერთ ან ორივე ბოლოში.

Კომპენსაციის მოწყობილობის კონსტრუქცია

Კომპენსაციის მოწყობილობა შედგება სიჩარის რეგულირებადი სივრცის ნემსისგან და პისტონის დახურული ბოლოს დაყენებული კომპენსაციის სრულისგან, ასევე პისტონის ღერძზე დაყენებული კომპენსაციის გილაკისგან. ეს მოწყობილობები მოქმედებენ როგორც დახურვის დეტალები თითოეულ ბოლოში.

Კომპენსაციის მოწყობილობის მუშაობის პრინციპი

Ჰიდრავლიკური ცილინდრის მუშტი მიუახლოვდება წვეთის ბოლოს, ბალიშის თოფი ან ბალიშის სამაჯური ბლოკავს ნორმალურ ზეთის გასასვლელს. ეს იძულებს ზეთს მხოლოდ ნემსის სარქველის გავლით. წნევის ზეთის ნაწილი რელიფის სარქველის პარამეტრში გამოდის ნემსის სარქველის საშუალებით. ნემსის სარქველის მეშვეობით დარჩენილი ნაკადი განსაზღვრავს ცილინდრის შენელების სიჩქარეს. ნემსის სარქველის რეგულირება განსაზღვრავს მუშტის შენელების სიჩქარეს. დაბრუნების ტერაქტზე, ნაკადი შედის ცილინდრის ერთ-ერთი საცავიდან (არ არის ნაჩვენები), რათა გვერდის ავლით გადაიაროს ნემსის სარქველი, ასე რომ საპირისპირო სიჩქარე არ არის გავლენით.

Ტაქტის რეგულირება

Ზოგჯერ ჰიდრავლიკური ცილინდრის ხაზის სიგრძე უნდა იყოს შეზღუდული გარე კონტროლის საშუალებით. ბარელის დაჭერით და ამოსაღებად დაჭერით, ბარელის სიჩქარე წინასწარ შეიძლება დარეგულირდეს. ნებისმიერი ტიპის ტაქსის მარეგულირებელი უნდა შემოწმდეს შეჩერების ძალის, შეჯახების, დარტყმის და ზომის ეფექტების მოთხოვნების შესაბამისად.

Ნახაზი 8-19. ცილინდრის ბუფერები, სტროკის რეგულირების მოწყობილობები, მიმაგრების სტილები და ტვირთის ტიპები. ბუფერები ცილინდრს იცავენ სტროკის ბოლოს; მიმაგრების სტილი განსაზღვრავს ცილინდრის ტვირთის მოსაძლეობას.

Ჰიდრავლიკური ცილინდრების მიმაგრების სტილები

Ჰიდრავლიკური ცილინდრების მიმაგრების რამდენიმე სტილი არსებობს, მათ შორის: ფლანეცი, ტრუნიონები, გვერდითი ლაგები, ცენტრალური სახსრები, ორმაგი ლაგების რგოლები, კავშირის ძაფები და შედუღების მიმაგრებები. ცენტრალური ლაგების მიმაგრებები ან შედუღების მიმაგრებები ძალიან კარგი დიზაინია, რადგან ისინი ცილინდრის მუშაობის მისალიგნებლობას მინიმუმამდე ამცირებენ.

Მექანიკური მოძრაობა

Ჰიდრავლიკური ცილინდრები შეძლებენ ჰიდრავლიკური ენერგიის გარდაქმნას წრფივ ან წრფივ-მექანიკურ მოძრაობად. თუმცა, მექანიკური გადაცემების არჩევანის გამო, ცილინდრები ასევე შეძლებენ მრავალი სხვადასხვა ტიპის მექანიკური მოძრაობის მიწოდებას.

Ტვირთის ტიპები

Ჰიდრავლიკური ცილინდრები შეძლებენ მრავალი სხვადასხვა ტიპის ტვირთის გადაადგილებას რამდენიმე გამოყენების სფეროში. საერთოდ, პისტონის ძაფით გადაადგილებული ტვირთები მოწოდების ტვირთები ეწოდება; პისტონის ძაფით გადაადგილებული ტვირთები კი მოძრაობის ტვირთები ეწოდება.

Სტოპის მილი

Სადგომი მილი არის მყარი მეტალის გილოკი, რომელიც მოთავსებულია პისტონის ძელზე. როდესაც გრძელი სვლის ცილინდრის პისტონის ძელი სრულად გაშლილია, სადგომი მილი პისტონსა და მიმართველ გილოკს შორის არის გარკვეული მანძილით გამოყოფილი. პისტონის ძელის მიმართველი გილოკი არის საყრდენი, რომელიც ცილინდრის მუშაობის დროს მხარს უჭერს პისტონის ძელს. ის შეიძლება გარკვეული ტვირთის მოსატანად იყოს დიზაინირებული. პისტონის ძელის მიმართველი გილოკი — ღეროს გარდა — ასევე არის პისტონის ძელის ტვირთის წერტილი. გრძელი სვლის ცილინდრების შემთხვევაში, რომლებიც ტვირთებს აკავშირებენ, პისტონის ძელი მკაცრი მიმართველის გარეშე სრულად გაშლილი მდგომარეობაში ჩამოიხრევა ან მიმართველ გილოკში გამოიწვევს გამოხრას, რაც მხარის ტვირთს ქმნის და ზიანს აყენებს პისტონის ძელის მიმართველ გილოკს.

Სადგომი მილის ფუნქცია არის პისტონის ძელის სრულად გაშლილი მდგომარეობაში პისტონსა და მიმართველ გილოკს შორის გარკვეული მანძილით გამოყოფა, რაც ამცირებს პისტონის ძელის მიმართველ გილოკზე მოდებულ ტვირთს.

Ცილინდრების ტიპები

Ჰიდრავლიკური ცილინდრები არსებობენ რამდენიმე ტიპით. ქვემოთ მოცემულია ზოგიერთი ხშირად გამოყენებადი ცილინდრის ტიპი; ისინი მოგვიანებით განხილულ გარკვეული გამოყენების სქემებშიც გამოჩნდებიან.

• Ერთ-ბორბლიანი ცილინდრი: ცილინდრს აქვს პისტონის ძელაკი, რომელიც გამოდის მხოლოდ ერთ ბოლოში.
• Ორ-ბორბლიანი ცილინდრი: ცილინდრს აქვს ერთი პისტონი და პისტონის ძელაკი, რომელიც გამოდის ორივე ბოლოში.
• Ორმხრივი მოქმედების ცილინდრი: ამ ტიპში ჰიდრავლიკური წნევა არჩევით მოქმედებს ცილინდრის პისტონის ორივე მხარეს, რაც იწვევს პისტონის ძელაკის გაშლასა და შეკუმშვას.
• Ტელესკოპური ცილინდრი: ცილინდრის სათავსებში არის რამდენიმე ტელესკოპური ნაკეთობა, რომელიც შეიძლება მოახდინოს გრძელი სვლა მოკლე შეკუმშული სიგრძიდან.
• Ტანდემ ცილინდრი: ცილინდრი შედგება ორი ან მეტი ცილინდრისგან ერთმანეთის მიმდევრობაში. პისტონის ძელაკები ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული და ერთი საერთო პისტონის ძელაკი ქმნიან. პისტონის ძელაკის სილიკონური დახურვები დაყენებულია ცილინდრებს შორის, რაც საშუალებას აძლევს თითოეულ ცილინდრს ორმხრივი მოქმედების რეჟიმში მუშაობას.
• Დუპლექს ცილინდრი: ცილინდრი შედგება მინიმუმ ორი სათავსებისგან, რაც საშუალებას აძლევს თითოეულ ცილინდრს ორმხრივი მოქმედების რეჟიმში მუშაობას.

Ნახაზი 8-20. ჰიდრავლიკური ცილინდრების ტიპები. თითოეული ტიპი შესაბამისია კონკრეტული გამოყენების საჭიროებეას: ტელესკოპური — გრძელი სტროკის მისაღებად შეზღუდულ სივრცეში, ტანდემი — მაღალი ძალის მისაღებად შეზღუდული დიამეტრის ცილინდრში, ორმხრივი ძრავი — ტოლი ძალის/სიჩქარის მისაღებად ორივე მიმართულებით.

Ორმხრივი მოქმედების ერთი ძრავის მქონე ცილინდრის მუშაობა

Ინდუსტრიულ ჰიდრავლიკაში ყველაზე გავრცელებული ტიპია ორმხრივი მოქმედების ერთი ძრავის მქონე ცილინდრი. ამ ტიპის შემთხვევაში ძირითადი საკითხებია დასაშვები გალონები წუთში (gpm) და ფუტი კვადრატულ დუйმში (psi), ასევე გარდაქმნილი მექანიკური ძალა და პისტონის ძრავის მოძრაობა.

Პისტონის ფართობი და ეფექტური პისტონის ფართობი

Პისტონის ფართობი და ეფექტური პისტონის ფართობი ჩვეულებრივ ისაუბრება ორმხრივი მოქმედების ერთი ძრავის მქონე ცილინდრების შესახებ. დიდი პისტონის ფართობი არის პისტონის სრული განედის ფართობი, რომელიც ექვემდებარება წნევას ცილინდრის დახურულ ბოლოში (ძრავის გარეშე მხარე). ეფექტური პატარა ფართობი (წრეწირული ფართობი) არის პისტონის ფართობი, რომელიც ექვემდებარება წნევას ძრავის მხარეს, რადგან პისტონის ძრავა იკავებს ნაკლები ფართობს პისტონზე. ამიტომ ეფექტური პატარა ფართობი ჩვეულებრივ ნაკლებია დიდ ფართობზე.

Პისტონის ძრავის გაშლის სიჩქარე

Ჰიდრავლიკური ცილინდრის პისტონის ძელაკის გაშლის სიჩქარე განისაზღვრება თხევადი სითხის ცილინდრის დახურული ბოლოში შევსების სიჩქარით. პისტონის ძელაკის სიჩქარე ჩვეულებრივ გამოიხატება ft/წთ ან m/წთ ერთეულებში:

Მაგალითად: ცილინდრის პისტონის ფართობი 10 in² (64,5 cm²) არის და მას 5 gpm (18,95 lpm) ნაკადი მიეწოდება. ძელაკის სიჩქარე = (5 × 19,25) ÷ 10 = 9,63 ft/წთ (49 mm/წმ). ნაკადის ორმაგების შემთხვევაში (10 gpm / 37,9 lpm), ძელაკის სიჩქარე ასევე ორმაგდება — 19,25 ft/წთ (97,33 mm/წმ)-მდე.

Პისტონის ძელაკის შეკუმშვის სიჩქარე

Პისტონის ძელაკის შეკუმშვის დროს ნაკადი შედის ძელაკის ბოლოში. იგივე შეყვანის ნაკადის შემთხვევაში შეკუმშვის სიჩქარე მეტია გაშლის სიჩქარეზე — ფორმულაში გამოიყენეთ პატარა (წრიული) პისტონის ფართობი.

Მაგალითი: 10 gpm (38 ლ/წთ) სიჩქარით შედის ცილინდრის ძელაკის ბოლოში, რომლის დიდი ფართობი არის 10 in² (65 სმ²) და პატარა ფართობი — 8 in² (52 სმ²). შეკუმშვის სიჩქარე = (10 × 19.25) ÷ 8 = 24.06 ფუტ/წთ (0.12 მ/წამ).

Იგივე შეყვანის სიჩქარით დაკავშირებული ორმხრივი მოქმედების ერთძელაკიანი ცილინდრი უფრო სწრაფად შეკუმშვება, ვიდრე გაშლება.

Შეკუმშვის დროს გამოტაცების სითხის სიჩქარე

Შეკუმშვის დროს სითხე შედის ძელაკის ბოლოში და გამოდის დახურულ ბოლოში. გამოტაცების სითხის სიჩქარე მეტია შეყვანის სითხის სიჩქარეზე — მისი გამოთვლა შესაძლებელია იმავე ფორმულით, როგორც gpm (ლ/წთ)-ის შემთხვევაში, მაგრამ დიდი პისტონის ფართობის გამოყენებით. მაგალითი: 10 gpm სითხე შედის ძელაკის ბოლოში 24.06 ფუტ/წთ სიჩქარით: გამოტაცების სიჩქარე = (24.06 × 10) ÷ 19.25 = 12.5 gpm (46 ლ/წთ).

Ცილინდრის გამომავალი ძალაზე გავლენას მოახდენელი ფაქტორები

Როგორც ნაჩვენებია, ჰიდრავლიკური ცილინდრის მიერ წარმოებული ძალა არის ჰიდრავლიკური წნევის ფუნქცია, რომელიც მოქმედებს ცილინდრის პისტონის ფართობზე. თუ კონკრეტული ცილინდრის მიერ მიღებული ძალა უნდა აღემატებოდეს მიმდინარე მაქსიმალურ გამომავალ ძალას, ხშირად ეს არის წნევის პროპორციულად გაზრდის საკითხი. ზოგიერთ შემთხვევაში სისტემის წნევა და ცილინდრის ზომა არ უშვებს უფრო დიდი ზომის ცილინდრის გამოყენებას — ამ პრობლემის გადასაჭრელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტანდემური ცილინდრი.

Ტანდემური ცილინდრის წრედი

Ტანდემური ცილინდრი შედგება ორი ან მეტი ცილინდრისგან, რომლებიც მიმდევრობით არიან დაკავშირებული. პისტონის ძელები ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული და ერთი საერთო პისტონის ძელის სახით იქმნება. ცილინდრებს შორის მდებარე პისტონის ძელის სიგელები საშუალებას აძლევს თითოეულ ცილინდრს გამოიყენოს ორმხრივი მოქმედება. როდესაც ცილინდრის ზომა შეზღუდულია სივრცით და მანქანის ზომით, მიუხედავად იმისა, რომ სადენის/მოტორის მიერ წარმოებული წნევა შედარებით დაბალია, იგივე მექანიკური გამომავალი ძალა შეიძლება მიიღეს.

Მაგალითი: უდიდესი მანქანის დაყენება საშუალებას აძლევს 10 კვ. დუйმი (64.5 კვ. სმ) ფართობის პისტონის გამოყენებას. ტვირთის წინააღმდეგობის преодолების მაქსიმალური წნევა მხოლოდ 500 psi (34.48 ბარ) იყო. 8 კვ. დუйმი (51.6 კვ. სმ) ეფექტური ფართობის მხარეს 500 psi (34.48 ბარ) წნევის დამატება და უკანა წნევის მოქმედება 781 psi (53.86 ბარ) ძალას იწვევს. ტანდემურ წრედში, სადაც ორი ცილინდრი მუშაობს 500 psi (34.48 ბარ)-ის წნევაზე, თითოეულის ფართობი 10 კვ. დუйმი და ეფექტური ფართობი 8 კვ. დუйმია, საერთო გამომავალი ძალა მნიშვნელოვნად მეტია.