Rexroth CD и серия CG: амортизирующие и неамортизирующие гидравлические цилиндры

Rexroth CD и серия CG: амортизирующие и неамортизирующие гидравлические цилиндры

Буквы «D» и «G» в кодах моделей цилиндров Rexroth выглядят как разница в одну букву. С точки зрения применения это на самом деле один из самых важных вариантов выбора, который вы делаете при выборе цилиндра — независимо от того, имеет ли цилиндр амортизацию в конце хода или нет. Если вы ошибетесь при работе с прессом, штамповочной линией или любым другим оборудованием, имеющим импульс в конце хода, вы потеряете либо срок службы машины, либо системный шум. Сделайте это правильно, и цилиндр будет работать годами без усталости, вызванной ударами, которая рано выводит из строя его менее подходящих собратьев.

1. Что на самом деле означают CD и CG

В кодировке модели Rexroth:

• компакт-диск— Цилиндровый, двустороннего действия,безамортизация в конце хода
• компьютерная графика— Цилиндр,самортизация в конце хода (Gedämpft по-немецки)

Помимо этой единственной буквы, эти два типа имеют общие характеристики: диапазон отверстий, диаметр штока, варианты монтажа, номинальное давление и комплект уплотнений. CDH1 и CGH1 одного и того же размера построены на одном и том же корпусе и уплотнениях — разница заключается во внутреннем оборудовании в торцевых крышках, которое замедляет поршень при приближении к концу хода.

Остальная часть кода модели сообщает вам тяжелую/среднюю/легкую серию и класс давления:

Таким образом, CDH1 представляет собой сверхмощный цилиндр на 350 бар без амортизации. CGH2 — это прочный баллон с амортизацией на 250 бар. CDL1 — это компактная легкая серия без амортизации — обычно диаметр цилиндра от 25 до 200 мм, диаметр штока от 14 до 125 мм, конструкция с одним штоком двойного действия. CGL1 будет той же компактной серией с добавленной подушкой.

2. Как работает амортизация внутри цилиндра

Амортизация в конце хода представляет собой гидравлический механизм замедления, а не механический амортизатор. Принцип прост:

Когда поршень приближается к концу хода, амортизирующая втулка или штифт на поршне входит в соответствующее отверстие в торцевой крышке. Это эффективно закрывает основной возвратный порт. Оставшееся масло между поршнем и торцевой крышкой может выйти только через небольшой регулируемый дроссель (или фиксированный дроссель в вариантах с фиксированной подушкой).

Это ограничение создает противодавление. Противодавление замедляет поршень. На последних 15–30 мм хода поршень плавно замедляется до почти нулевой скорости в конечном положении, а не врезается в торцевую крышку.

Большинство цилиндров CG предлагаютрегулируемая амортизациячерез винт на торцевой крышке — более жесткое ограничение для грузов с большей массой или более высокими скоростями, более легкое ограничение там, где в противном случае замедление было бы превышено. Несколько небольших серий используютфиксированная амортизациязаводская настройка для типичных нагрузок.

3. Когда амортизация имеет значение, а когда нет

Амортизация занимает свое место, когда цилиндр движется с достаточной кинетической энергией в конце хода, и неконтролируемая остановка может привести к повреждению или шуму. Кинетическая энергия зависит от трех факторов: массы груза, скорости в конце хода и того, какой путь должна пройти подушка, чтобы рассеять ее.

Амортизация имеет решающее значение, когда:

• Цилиндр перемещает большую нагрузку — обычно более 50 кг на цилиндр, резко увеличивающуюся в зависимости от размера цилиндра.
• Скорость хода в конце хода превышает примерно 0,1 м/с.
• Нагрузка замедляется без внешних механических тормозов или контуров ограничительных клапанов.
• Применение требует бесшумной работы (упаковка пищевых продуктов, больничное оборудование, лифты жилых домов)
• Частая езда на велосипеде подвергает цилиндр повторяющимся ударным нагрузкам (прессы, штамповка, транспортировка).

Амортизация не требуется, если:

• Нагрузки достаточно легкие, поэтому остаточный импульс в конце хода незначителен.
• Цилиндр движется медленно на протяжении всего хода (менее 0,05 м/с, например, зажим, удержание)
• Внешнее замедление встроено в гидравлический контур (клапаны замедления, пропорциональное управление)
• Цилиндр приобретается как универсальный зажим, где точность конечного положения не имеет решающего значения.
• Чувствительность к затратам исключает дополнительную надбавку за оборудование массового производства в небольших объемах.

Рекомендации для суровых условий: все, что превышает 100 кг рабочей нагрузки и движется со скоростью более 0,2 м/с, должно иметь амортизацию, если только не установлено замедление на уровне контура. Ниже этого выбор зависит от приложения.

4. Влияние на производительность и срок службы

Видимый эффект от использования цилиндра компакт-диска, которому принадлежит CG, проявляется в течение месяцев и лет, а не дней.

Без демпфирования (CD) высокоскоростные концевые упоры обеспечивают:

• Механический удар передается на монтажный кронштейн, раму машины и опорные подшипники.
• Гидравлические ударные импульсы (гидроудар в обратке)
• Циклическое напряжение на сварном шве штока поршня и болтах головки блока цилиндров.
• Слышимый «лязг» в конце хода — проблемы с соблюдением требований по уровню шума в некоторых условиях.
• Ускоренный износ уплотнения поршня в зоне контакта в конце хода.

При демпфировании (CG) тот же груз замедляется плавно:

• Механические и гидравлические удары снижены на 70–90 % при правильно настроенных подушках.
• Болты торцевой крышки и конструкционные сварные швы остаются в пределах усталостных пределов.
• Увеличен срок службы уплотнения (уплотнение не подвергается стопорным нагрузкам)
• Шум существенно снижается — обычно 5–10 дБ, измеренный на цилиндре.
• Время цикла иногда можно увеличить без ущерба, поскольку энергия в конце хода контролируется.

Компромисс – это стоимость. Цилиндр CG обычно стоит на 15–25% дороже, чем эквивалентный компакт-диск. В тех случаях, когда это действительно необходимо, это многократно восстанавливается за счет увеличения интервалов замены уплотнений и сокращения затрат на обслуживание конструкции.

5. Обзор серий в линейке Rexroth

CDL1 является одним из наиболее широко распространенных в линейке, поскольку он охватывает полезный диапазон без стоимости и веса серии для тяжелых условий эксплуатации. Стандартная конструкция — одноштоковая двойного действия, внутренний диаметр от 25 до 200 мм, диаметр штока от 14 до 125 мм. Доступно несколько вариантов монтажа: MT4 (цапфа), MF3/MF4 (фланец), MP (вилка) и т. д. Дополнительная защита от пыли, уплотнения с низким коэффициентом трения и интеграция датчиков Industry 4.0 настраиваются с помощью суффикс-кодов (C1X, B1CH и других).

6. Как выбрать

Практическая последовательность:

Шаг 1. Рассчитайте кинетическую энергию в конце хода. E = ½ × м × v²где m — движущаяся масса, а v — скорость в конце хода. При примерно 50 Дж за цикл амортизация становится важной. Свыше 500 Дж это практически обязательно для любого разумного срока службы.

Шаг 2. Проверьте, контролирует ли гидравлический контур внешнее замедление.Пропорциональные клапаны, клапаны замедления или рампы скорости, управляемые ПЛК, могут управлять концом хода без встроенной в цилиндр подушки. Если они уже находятся в разработке, компакт-диска может быть достаточно.

Шаг 3 — Учитывайте частоту цикла.Цилиндр, совершающий более 100 000 ходов в год, значительно выигрывает от амортизации даже при умеренной нагрузке. Приложения с малым циклом (несколько сотен в год) могут переносить более жесткие остановки.

Шаг 4 — Проверьте ограничения шума.В условиях эксплуатации с требованиями по защите слуха или близостью к общественным местам амортизация выгодна независимо от уровня энергии.

Шаг 5 — Подтвердите запас бюджета.Надбавка в размере 15–25 % за CG по сравнению с CD невелика по сравнению со стоимостью преждевременной замены уплотнения или усталостного ремонта конструкции. Не сокращайте ресурсоемкое приложение, чтобы сэкономить первоначальные затраты.

7. Матрица быстрого выбора

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Могу ли я позже добавить амортизацию в цилиндр компакт-диска, добавив детали?

Нет. Амортизирующее отверстие в торцевой крышке является частью конструкции цилиндра, а не надстройкой послепродажного обслуживания. Модернизация требует замены цилиндра или его восстановления с использованием новых торцевых крышек, что обычно дороже, чем покупка ЦТ с самого начала.

Вопрос: Насколько амортизация увеличивает длину цилиндра?

Обычно очень мало. Амортизирующая втулка находится внутри существующей геометрии торцевой крышки. Габаритные размеры конверта обычно идентичны эквиваленту компакт-диска — взаимозаменяемы в том же монтажном пространстве.

Вопрос: Мой цилиндр ЦТ все еще хлопает в конце хода. В чем дело?

Либо регулируемый винт подушки открыт слишком сильно, либо в цилиндре находится воздух (часто после замены уплотнения), либо изношена втулка подушки. Сначала отрегулируйте винт подушки на меньший размер; если не поможет, прокачайте цилиндр; если он по-прежнему хлопает, необходимо проверить подушку.

Вопрос: Эффективна ли амортизация в обоих направлениях движения?

Да — правильно спроектированные подушки в обеих торцевых крышках замедляют поршень на обоих концах хода. Одностороннее демпфирование существует для особых случаев, но не является стандартным.

Вопрос: Уменьшает ли длина хода цилиндра CG по сравнению с цилиндром CD?

Полезный ход идентичен. Амортизирующая втулка работает в пределах последних 15–30 мм хода, но при этом сохраняется полный номинальный ход. Выходная сила также не изменилась — амортизация не снижает допустимую силу.