D

IAGNOSTYKA

’30

CHALAMO

ēSKI, RównomiernoĞü ruchu táoka siáownika hydraulicznego

97

RÓWNOMIERNO

ĝû RUCHU TàOKA SIàOWNIKA HYDRAULICZNEGO

Mariusz CHALAMO

ēSKI

Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy

Katedra Maszyn Roboczych i Pojazdów

e-mail: [e-mail]

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono wyniki bada

Ĕ nierównomiernoĞci ruchu siáownika hydraulicz-

nego przy uwzgl

Ċdnieniu wpáywu zuĪycia táoczyska siáownika, wielkoĞci obciąĪenia oraz nie-

wspó

áosiowoĞci oddziaáywania obciąĪenia zewnĊtrznego.

S

áowa kluczowe: siáownik hydrauliczny, nierównomiernoĞü, ruch, obciąĪenie

IRREGULARITY OF MOVE PISTON OF HYDRAULIC CYLINDER.

Summary

The results of laboratory reaserch irregularity of move piston of hydraulic cylinder, take into
consideration wear of piston rod, external loading and misalignment external loading.

Keywords: hydraulic cylinder, irregularity of move, external loading, misalignment

1. WST

ĉP

Si

áowniki hydrauliczne o posuwisto-zwrotnym

ruchu t

áoka stosowane są jako elementy wykonaw-

cze w samobie

Īnych maszynach roboczych, wtry-

skarkach, robotach, w uk

áadach hydraulicznych

samolotów i wielu innych z

áoĪonych systemach

technicznych z nap

Ċdem i sterowaniem hydraulicz-

nym.

Z uwagi na charakter i specyfik

Ċ elementów

wykonawczych wymagana jest przede wszystkim
równomierno

Ğü ruchów roboczych. Wymóg ten

zwi

ązany jest z precyzją pozycjonowania táoczyska

si

áownika np. w robotach i podajnikach, z równo-

mierno

Ğcią siáy dociskającej np. w wtryskarkach i

prasach hydraulicznych oraz z bezpiecze

Ĕstwem –

hydraulika samolotowa. Podczas pracy si

áownika

hydraulicznego zachodzi wiele zjawisk maj

ących

wp

áyw na równomiernoĞü ruchu táoka siáownika.

Jednym z tych czynników jest lepko

Ğü oleju hy-

draulicznego,

Istotny wp

áyw na równomiernoĞü ruchu táoka

si

áownika hydraulicznego ma zawartoĞü powietrza

w oleju. Zawarto

Ğü powietrza w oleju na znaczący

wp

áyw na ĞciĞliwoĞü cieczy hydraulicznej.

Kolejnym

parametrem

wp

áywającym

na

równomierno

Ğü ruchu táoka siáownika jest rodzaj

zastosowanego uszczelnienia, oraz elementów
prowadz

ących táoczysko siáownika. Istotny jest

materia

á, z jakiego zostaáy wykonane uszczelnienia,

zacisk

wst

Ċpny, a takĪe iloĞü pierĞcieni

uszczelniaj

ących. PowyĪsze wáasnoĞci elementów

uszczelniaj

ących i prowadzących gáównie za

po

Ğrednictwem tarcia wpáywają na równomiernoĞü

ruchu t

áoka siáownika. NaleĪy takĪe zauwaĪyü, Īe

wy

Īej wymienione wáasnoĞci decydują o

sprawno

Ğci

obj

ĊtoĞciowej

si

áownika

hydraulicznego, maj

ącej bezpoĞredni wpáyw na

równomierno

Ğü ruchu táoka. Kolejnym czynnikiem

warunkuj

ącym równomiernoĞü ruchu táoka

si

áownika jest jego obciąĪenie. Zmiana wielkoĞci

obci

ąĪenia ma bezpoĞredni wpáyw na wáaĞciwoĞci

dynamiczne t

áoka siáownika. Szczególnie istotny

jest rodzaj przy

áoĪonego obciąĪenia. ObciąĪenie

przy

áoĪone niewspóáosiowo jest powodem

znacznych napr

ĊĪeĔ w wĊzáach prowadzących

t

áoczysko, co wiąĪe siĊ ze zmianami

równomierno

Ğci ruchu táoka siáownika.

2. STANOWISKO BADAWCZE

Schemat hydrauliczny przedstawiono na rysunku 1.

D

IAGNOSTYKA

’30

CHALAMO

ēSKI, RównomiernoĞü ruchu táoka siáownika hydraulicznego

98

Rys. 1. Schemat hydrauliczny stanowiska badawczego

3. PRZEBIEG BADA

ē

W celu dokonania pomiarów ustalono warunki

pracy si

áownika. Badania przeprowadzono dla

czterech ró

Īnych prĊdkoĞci ruchu táoka siáownika

równych: v

1

= 0,167 m/s, v

2

= 0,05 m/s, v

3

= 0,033

m/s, v

4

= 0,025 m/s. Pomiary przeprowadzono dla

czterech warto

Ğci obciąĪeĔ. WielkoĞci obciąĪeĔ

podczas wysuwania t

áoczyska siáownika badanego

wynosi

áy N

1

= 30 kN, N

2

= 40 kN N

3

= 50 kN, N

4

=

60 kN. Wielko

Ğci obciąĪeĔ podczas ruchu

powrotnego t

áoczyska siáownika badanego wynosiáy

N

1

= 15 kN, N

2

= 20 kN, N

3

= 25 kN, N

4

= 29 kN.

Badania podczas wysuwania t

áoczyska siáownika

hydraulicznego

przeprowadzono

dla

trzech

wielko

Ğci

niewspó

áosiowoĞci

obci

ąĪenia.

Niewspó

áosiowe obciąĪenie osiągniĊto przez

ustalenie po

áoĪenia mechanizmu rolkowego w

odleg

áoĞciach 10mm i 20mm od osi siáowników, w

którym dokonano pomiarów.

Pomiary przeprowadzono dla trzech t

áoczysk o

wymiarach:

‡36h9, ‡36c9 ‡36b9. T

áoczyska o

ró

Īnych pasowaniach zastosowano w celu

symulowania

zu

Īycia (pasowanie ‡36b9 –

najwi

Ċksze zuĪycie, pasowanie ‡36h9 –

najmniejsze zu

Īycie).

W stanowisku zastosowano olej hydrauliczny

HD 46 VECO. Badania przeprowadzono w zakresie
roboczej temperatury oleju hydraulicznego nie
przekraczaj

ącej 65 qC.

4. WYNIKI BADA

ē I WNIOSKI

Wybrane wyniki bada

Ĕ przedstawiono na

rysunkach 2 - 4. Na osi X podano po

áoĪenie (mm)

t

áoczyska siáownika badanego (pozycja „0 mm”

D

IAGNOSTYKA

’30

CHALAMO

ēSKI, RównomiernoĞü ruchu táoka siáownika hydraulicznego

99

oznacza maksymalne wysuni

Ċcie, pozycja „500

mm” oznacza maksymalne wsuni

Ċcie).

Na osiach Y podano wielko

Ğü obciąĪenia

dzia

áającego na siáownik badany (kN), oraz

jednostki czasu (s).

WY-H9-N30-T3-R0

0,00

2,00

4,00

5

0

8

,6

1

7

6

4

8

9

,0

1

4

7

4

6

2

,7

5

0

0

4

3

6

,3

2

3

5

4

1

0

,1

0

2

9

3

8

3

,9

8

5

3

3

5

8

,3

0

8

8

3

3

2

,0

8

8

2

3

0

6

,6

0

2

9

2

8

0

,3

6

7

6

2

5

4

,7

3

5

3

2

2

8

,5

8

8

2

2

0

2

,8

0

8

8

1

7

6

,9

1

1

8

1

5

0

,9

5

5

9

1

2

5

,1

3

2

4

9

9

,0

7

3

5

7

3

,1

6

1

8

4

7

,1

4

7

1

2

1

,2

6

4

7

Po

áoĪenie táoczyska [mm]

C

z

a

s

[

s

e

k

.]

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

O

b

c

ią

Īe

n

ie

[

k

N

]

Przyrost
drogi w
funkcji
czasu

Zmiana
obci

ąĪenia

w funkcji
drogi

Rys. 2. Wysuwanie t

áoczyska, táoczysko o pasowaniu h9, obciąĪenie 30 kN, czas wysuwu 3 s.

(

Ğrednia prĊdkoĞü ruchu táoka V

1

= 0,167 m/s), obci

ąĪenie wspóáosiowe (rolka w poáoĪeniu 0)

WY-H9-N60-T20-R0

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

5

0

8

,9

7

0

6

4

7

9

,9

1

1

8

4

5

1

,7

5

0

0

4

2

5

,6

3

2

4

3

9

8

,5

7

3

5

3

7

0

,1

0

2

9

3

4

0

,5

4

4

1

3

1

0

,5

0

0

0

2

8

0

,3

6

7

6

2

5

1

,0

5

8

8

2

2

3

,1

4

7

1

1

9

7

,1

3

2

4

1

7

1

,2

2

0

6

1

4

5

,3

3

8

2

1

1

9

,7

7

9

4

9

4

,0

8

8

2

6

8

,2

7

9

4

4

2

,3

0

8

8

1

8

,0

7

3

5

1

1

,6

3

2

4

Po

áoĪenie táoczyska [mm]

C

z

a

s

[

s

e

k

.]

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

O

b

c

ią

Īe

n

ie

[

k

N

]

Przyrost
drogi w
funkcji
czasu

Zmiana
obci

ąĪenia

w funkcji
drogi

Rys. 3. Wysuwanie t

áoczyska, táoczysko o pasowaniu h9, obciąĪenie 60 kN, czas wysuwu 20 s. (Ğrednia prĊdkoĞü

ruchu t

áoka V

4

= 0,025 m/s), obci

ąĪenie wspóáosiowe (rolka w poáoĪeniu 0)

WY-H9-N30-T20-R20

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

5

0

9

,0

5

8

8

4

9

0

,1

9

1

2

4

5

8

,3

8

2

4

4

2

6

,2

3

5

3

3

9

4

,5

4

4

1

3

6

3

,0

7

3

5

3

3

0

,4

7

0

6

2

9

9

,0

8

8

2

2

6

8

,1

3

2

4

2

3

5

,4

5

5

9

2

0

0

,9

7

0

6

1

6

9

,7

6

4

7

1

3

9

,9

4

1

2

1

0

9

,9

1

1

8

7

9

,5

1

4

7

4

8

,8

6

7

7

1

8

,6

9

1

2

1

1

,0

4

4

1

Po

áoĪenie táoczyska [mm]

C

z

a

s

[

s

e

k

.]

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

O

b

c

ią

Ī

e

n

ie

[

k

N

]

Przyrost
drogi w
funkcji
czasu

Zmiana
obci

ąĪenia

w funkcji
drogi

D

IAGNOSTYKA

’30

CHALAMO

ēSKI, RównomiernoĞü ruchu táoka siáownika hydraulicznego

100

Rys. 4. Wysuwanie t

áoczyska, táoczysko o pasowaniu h9, obciąĪenie 30 kN, czas wysuwu 20 s.

(

Ğrednia prĊdkoĞü ruchu táoka V

4

= 0,025 m/s), obci

ąĪenie niewspóáosiowe (rolka w poáoĪeniu 20)

Ró

Īnice w wielkoĞci nierównomiernoĞci ruchu

dla niewielkich obci

ąĪeĔ i prĊdkoĞci powyĪej okoáo

0,05 m/s s

ą niewielkie. Znaczne róĪnice moĪna

zaobserwowa

ü dopiero przy obciąĪeniach powyĪej

ok. 50 kN i pr

ĊdkoĞci ruchu táoka poniĪej okoáo

0,034 m/s. Podczas ruchu wsuwowego t

áoka

badanego si

áownika hydraulicznego wystĊpują

ró

Īnice w równomiernoĞci ruchu zaleĪne od

wielko

Ğci obciąĪenia, oraz prĊdkoĞci wsuwu. Ruch

t

áoka przy prĊdkoĞciach powyĪej ok. 0,05 m/s nawet

przy znacznych obci

ąĪeniach (do ok. 29 Mpa)

charakteryzuje si

Ċ duĪą równomiernoĞcią.

Nierównomierno

Ğü ruchu w zakresie prĊdkoĞci

poni

Īej ok. 0,05 m/s zwiĊksza siĊ przy obciąĪeniach

powy

Īej ok. 20 kN. Szczególnie widoczna jest

wielko

Ğü nierównomiernoĞci ruchu táoka w

pocz

ątkowym i koĔcowym poáoĪeniu táopka. Istotny

wp

áyw na równomiernoĞü ruchu táoka siáownika

hydraulicznego ma niewspó

áosiowoĞü przyáoĪonego

obci

ąĪenia. PowyĪsza zaleĪnoĞü wystĊpuje w

znacznym stopniu poni

Īej Ğrednich prĊdkoĞci ruchu

t

áoka równych 0,05 m/s. ZaleĪnoĞü ta moĪe byü

wynikiem znacznych si

á dziaáających na wĊzáy

prowadz

ące táoczysko, oraz táok wywoáanych

niewspó

áosiowoĞcią obciąĪenia.

Pr

ĊdkoĞü ruchu táoka siáownika hydraulicznego

ma decyduj

ący wpáyw na jego równomiernoĞü.

Wraz ze wzrostem pr

ĊdkoĞci ruchu táoka roĞnie

równomierno

Ğü ruchu.

LITERATURA

[1] Chalamo

Ĕski M. „Diagnozowanie ukáadów

hydraulicznych maszyn roboczych”. Wydaw.
Uczelniane ATR, Bydgoszcz 2000

[2] Chalamo

Ĕski M.: Diagnozowanie ukáadów

hydrauliki maszynowej. Diagnostyka. Vol. 26,
PTDT, Olsztyn, 2002.

[3] Chalamo

Ĕski M.: Podstawy diagnostyki

uk

áadów hydrauliki maszynowej. Hydraulika i

Pneumatyka. 3/2003. SIMP, Wroc

áaw, 2003.

Dr hab. in

Ī. Mariusz CHALAMOēSKI prof. nadzw. ATR w dziaáalnoĞci naukowej

zajmuje si

Ċ problematyką diagnozowania ukáadów hydraulicznych i pneumatycznych. Ma

na swoim koncie ok. 100 publikacji, w tym 1 publikacj

Ċ ksiąĪkową. Jest czáonkiem

Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Technicznej, v-ce przewodnicz

ącym Zespoáu

ĝrodowiskowego SPE KBM PAN. Wypromowaá kilkudziesiĊciu absolwentów studiów
magisterskich i in

Īynierskich. Wspóápracuje z oĞrodkami naukowymi w kraju i za granicą.