A hidraulikus forgó- és csúszógyűrűs kombinált egység lehetővé teszi a gép folyamatos forgását, miközben a hidraulikus energiát, az elektromos energiát és a vezérlőjeleket a forgás középpontján továbbítja. Ugyanezt az alkatrészt is láthatja, amelyet hidraulikus forgó csúszógyűrűnek, csúszógyűrűs hidraulikus forgócsatlakozónak vagy egyszerűen csúszógyűrűs forgócsuklónak hívnak. Bármi legyen is a név, a mérnöki probléma ugyanaz: az olaj áramlását és a jeleket tisztán kell tartani, miközben a szerkezet forog, anélkül, hogy a tömlők és kábelek csavarodnának.
Nincs egyetlen legjobb kialakítás minden géphez. A megfelelő választás a rendelkezésre álló helytől, a hidraulikus átjárók számától, az elektromos áramköröktől és jeltípusoktól, a munkaciklustól, a környezeti kitettségtől, a karbantartási hozzáféréstől és a költségcéltól függ. A legtöbb OEM-terv három - elválasztott, félig-integrált és teljesen integrált - elrendezésből áll, és mindegyik a megfelelő válasz a megfelelő helyzetben. A cél nem a legösszetettebb vagy legzártabb egység; ez az a tervezés, amely megfelel a valós működési követelményeknek anélkül, hogy fizetne a védelemért vagy az integrációért, amelyet az alkalmazás soha nem használ.
Mérnöki megjegyzés:egy hidraulikus forgó- és csúszógyűrűt egy rendszerként kell megadni. A hidraulikus csatlakozók elrendezése, a kábelkivezetések, a nyomatékreakció, a hőút és a szervizelérés egyaránt befolyásolják egymást. A hidraulikus oldalon hozott döntés gyakran korlátozza az elektromos oldalt, és ennek a fordítottja is igaz.
Mi az a hidraulikus forgó- és csúszógyűrűs kombinációs egység?
A hidraulikus forgóelem -, amelyet néha hidraulikus forgócsatlakozásnak is neveznek, - szállítja a folyadékot egy álló szerkezetből a forgó szerkezetbe. Az olyan gépeken, mint a légi emelők, teherautódaruk, erdészeti felszerelések, forgó platformok és ipari forgótányérok, a felső szerkezet elfordul, miközben a hidraulikaolaj tartja a hengereket, motorokat, fékeket vagy szelepeket az alatta.
Az elektromos csúszógyűrű ugyanazt a feladatot látja el az elektromosságnál. A kábelek feltekerése nélkül továbbítja az áramot, az érzékelőadatokat, a vezérlőparancsokat, a kódoló visszacsatolását és a kommunikációs vonalakat a rögzített és a forgó részek között.
Ha ezt a két funkciót úgy tervezték meg, hogy egy forgó egységen osztoznak, az eredmény a kombinációs egység -, amelyet csúszógyűrűs csatlakozásként, csúszógyűrűs forgócsuklóként vagy csúszógyűrűs forgócsatlakozóként is leírnak. A gyakorlatban a gép forgó részét szabadon mozgatja, miközben minden tömlő és vezeték rendezett és védett marad.
Miért van szüksége a forgó berendezésnek mind a folyadék-, mind az elektromos átvitelre?
A legtöbb forgó gépnek többre van szüksége, mint mechanikus mozgásra. Hidraulikus erőre van szükségük a munka elvégzéséhez, elektromos vezérlésre a parancshoz, és visszacsatoló jelekre van szükségük a történések megerősítéséhez.
Vegyünk egy teherautóra{0}}szerelt légi emelőt. A hidraulikus erő megemeli és meghosszabbítja a gémet, míg a kezelő parancsainak el kell érniük a mozgó szerkezet szelepeit és elektromos rendszereit. Megfelelő forgócsatlakozás nélkül a tömlők és vezetékek megcsavarodnak, amikor a torony elfordul -, ami korlátozza a forgást, súrolja a szigetelést, és végül szivárgást vagy szakadt áramköröket okoz, amelyek helyszíni utómunkálatokká alakulnak.
Ugyanez a logika érvényesül a mobil és ipari berendezéseken, beleértvecsúszógyűrűk munkaállványok emeléséhez, teherautó{0}}daruk, erdészeti betakarító fejek, forgó kotró tartozékok, tengeri fedélzeti felszerelések, ipari forgóasztalok, valamint szél- és megújuló{1}}energiarendszerek. Ha egy gépnek csak korlátozott mozgásra van szüksége, elegendő lehet egy kábellánc vagy tömlőhurok. Ha a tervezés folyamatos, 360 fokos forgást igényel, a hidraulikus forgó- és csúszógyűrűs szerelvény általában a tisztább és megbízhatóbb megoldás.
Mérnöki megjegyzés:ha a csúszógyűrűs rész CAN buszt, Ethernetet vagy jeladó visszacsatolást hordoz, ellenőrizze az elektromos tervezést, mielőtt a ház stílusát rögzítené. A jel integritását sokkal nehezebb megjavítani, ha a mechanikai elrendezést rögzítették.
Elkülönített és félig{0}}integrált és teljesen integrált hidraulikus forgó- és csúszógyűrűs kialakítás
A legtöbb kombinációs egység három elrendezésre oszlik. A különbség elsősorban az, hogy a csúszógyűrű hol helyezkedik el a hidraulikus forgóhoz képest, és mennyire van bezárva.
Elkülönített tervezés
Külön elrendezésben a hidraulikus forgó és a csúszógyűrű ugyanahhoz a forgórendszerhez tartozik, de a csúszógyűrűt a forgótesttől távolabb szerelik fel csőre, alapöntvényre vagy tartókonzolra.
Ez akkor működik jól, ha a gépszerkezet már védi a forgócsuklót. A csúszógyűrű szétszerelése általában csökkenti a költségeket, mert egyszerűbb a ház, kevesebb az egyedi megmunkálás, és nincs szükség a forgórészen belüli elektromos rész tömítésére. Ezenkívül megkönnyíti a csúszógyűrű elérését, letakarását vagy cseréjét, és távol tartja a hidraulikus hőt az érintkezőktől. A sok áramkörrel rendelkező magas csúszógyűrűt gyakran könnyebb így becsomagolni. A kompromisszum-az axiális tér és az extra szerelési hardver. Az elválasztott kialakítás helytelen hívás, ha az illesztés a szabadban van, és lemosásnak, permetnek vagy törmeléknek van kitéve, mivel az elektromos rész kevésbé védett.
Félig{0}}integrált tervezés
A félig{0}}integrált elrendezésben a csúszógyűrű közvetlenül a hidraulikus forgócsap fölé vagy alá kerül, de megtartja saját fedelét. Ez a középút: kompaktabb, mint egy különálló kialakítás, és egyszerűbb felszerelni, miközben az elektromos rész továbbra is elérhető marad.
A költségek általában a másik kettő között mozognak, és a fő tervezési kockázat a részletekben rejlik. - A kábelkimeneteket és a feszültségmentesítést gondosan meg kell tervezni, hogy a vezetékek ne feszüljenek meg, amikor az egység forog. Ritkán ez a megfelelő választás, ha az alkalmazásnak valóban szüksége van egy teljesen lezárt, mosásbiztos-csomagolásra.
Teljesen integrált tervezés
Teljesen integrált elrendezésben a csúszógyűrű a hidraulikus forgószerkezetben található, vagy szorosan bele van építve. Az eredmény masszív és kompakt, de speciálisabb.
A védelem valódi, és speciális jellemzőkből fakad: zárt ház, kevesebb szabad interfész, védett kábelkimenetek, magasabbcsúszógyűrű IP minősítésés korrózióálló-anyagokat. Ez teszi ezt a stílust a természetes választássá, amikor az illesztés sarat, törmeléket, esőt, vízmosást vagy sós vizet lát, vagy ha olyan szűk a hely, hogy a lehető legtisztább csomag nyer. Az oltalmi igények mögött meghúzódó osztályozási és vizsgálati módszereket a nemzetközi szabvány határozza megIEC 60529, amely meghatározza a por és víz bejutásának IP-kódját.
A hozzáadott védelem nem ingyenes. A tömítés és a szorosabb integráció növeli a tervezési és gyártási költségeket, a szolgáltatásokhoz való hozzáférés nehezebb, és a jövőbeni elektromos változtatások korlátozottabbak. Ha a csúszógyűrű sok áramkört hordoz, a lezárt ház nagyra és drágára nőhet -, és ha a gép már védi a csatlakozást, általában a könnyebb, szervizelhetőbb kialakítás az okosabb választás.
| Tervezési elrendezés | A legalkalmasabb | Ahonnan az előny származik | Fő csere-le |
|---|---|---|---|
| Elválasztott | Védett szerkezetek, sok áramkör, költség{0}}érzékeny OEM-összeállítások | Egyszerűbb ház, egyszerű szerviz, hőszigetelés | Több axiális térre van szüksége |
| Félig{0}}integrált | Mérsékelt helykorlátok, tisztább csomagolás, közepes -szintű expozíció | Kompakt, de dedikált burkolattal rendelkezik | Több elrendezési kényszer, mint elválasztva |
| Teljesen integrált | zord, nedves vagy sok{0}}szemetes környezet; nagyon szűk hely | Zárt ház, kevesebb szabad interfész, magasabb IP-besorolás | Magasabb költség, nehezebb szolgáltatás, kevesebb rugalmasság |
A leginkább integrált egység nem automatikusan a legjobb. A zárt kialakítást át lehet építeni-védett alkalmazáshoz, és a különálló kialakítás megbízhatóbb, gazdaságosabb megoldás lehet, ha a gépváz már védi.
A hidraulikus járatok, áramkörök és jelkövetelmények meghatározása
A jó választás többnyire jó specifikáció. Az elrendezések összehasonlítása előtt dolgozzon végig öt kérdést.
1. lépés: Határozza meg a forgatási követelményt
Kezdje a mozgással. Folyamatos a forgás 360 fokban vagy oda-vissza? Állandó vagy időszakos? Mekkora a maximális sebesség, és naponta hány órát fog forogni? Van ütés, rezgés, oldalirányú terhelés vagy elmozdulás? A lassú daru elfordulása és a nagy sebességű -forgóasztal nagyon eltérő követelményeket támaszt a csapágyakkal, tömítésekkel, érintkezési anyagokkal, hővel és élettartammal szemben -, így a forgási profil szinte minden későbbi döntést alakít.
2. lépés: Erősítse meg a hidraulikus követelményeket
Határozza meg a folyadékoldalt: hidraulikus járatok száma; közegek (hidraulikaolaj, víz, hűtőfolyadék vagy levegő); üzemi és csúcsnyomás; hőmérséklet; áramlási sebesség; port mérete és menete; tömítés kompatibilitás; megengedett szivárgás; és szennyeződési kockázat. A hidraulikus forgó nem csupán egy tengelyen áthaladó furatok halmaza -, a belső csatornáknak, tömítéseknek, csapágyaknak, felületkezeléseknek és nyomásértékeknek meg kell felelniük a valódi feladatnak.
3. lépés: Erősítse meg az elektromos és jelkövetelményeket
Ugyanilyen részletességgel adja meg a csúszógyűrű szakaszt. Sorolja fel az áramkörök számát, az áramkörönkénti áramot és feszültséget, valamint azt, hogy mely áramkörök hordozzák a teljesítményt a jelekkel szemben. Határozza meg a jeltípust - analóg, digitális,CAN busz, Ethernet, kódoló, videó, hőelem vagy érzékelő visszajelzése -, valamint az árnyékolási igények, a zajérzékenység, a csatlakozó- vagy kábelkimeneti követelmények- és a kábelköteg-védelem. Az egyszerű szelepvezérléshez tökéletesen megfelelő csúszógyűrű nem biztos, hogy alkalmas érzékeny adatokhoz; a kommunikációs és visszacsatolási vonalakat korán meg kell beszélni, nem pedig későn felfedezni.
Mérnöki megjegyzés:a klasszikus CAN-busz körülbelül 1 Mbit/s-ig fut, és eléggé elviseli az elektromos zajt; A nagy sebességű-Ethernet és a kódoló visszajelzései sokkal kevésbé elnézőek. Ezeknél az érintkezők anyagát, az áramkör szétválasztását és az árnyékolást a ház jóváhagyása előtt rendezni kell.
4. lépés: Ellenőrizze a helyet, a felszerelést és a környezetvédelmet
A végső elrendezést gyakran a mechanikus csomagolás határozza meg. Tekintse át a maximális külső átmérőt és magasságot, az átmenő-furat követelményeit, a szerelési irányt, a kábel-kilépési irányát, a tömlő-elvezetési helyét, valamint a telepítési és szervizelési hozzáférést. Akkor legyen őszinte az expozícióval kapcsolatban: sár, víz, por, sópermet, ütés vagy nagynyomású mosás. A lezárt toronyba eltemetett illesztések elválasztott vagy félig{7}}integrált stílusban használhatók; a szabadban szerelt kötés indokolhatja a teljesen tömített kialakítást. Ennek a lépésnek a kihagyása valós költségekkel jár. A néhány mosási ciklus után korrodáló csatlakozók vagy a forgás közben{10}}kieső jelek szinte mindig csomagolási és védelmi problémákat okoznak, nem pedig alkatrészhibákat.
5. lépés: Egyensúlyozza a költségeket, a szervizelhetőséget és a kockázatot
A hangos kialakítás felesleges bonyolultság nélkül megfelel a követelményeknek. A túlzott-tervezés növeli a költségeket, a magasságot, az átfutási időt és a karbantartási nehézségeket; Az alultervezés szivárgást, elektromos zajt, kábelsérülést, tömítés meghibásodását és állásidőt idéz elő. A hasznos kérdés nem az, hogy "melyik egység a legerősebb?" de "melyik kialakítás biztosítja a szükséges teljesítményt, védelmet, hozzáférést és megbízhatóságot a legalacsonyabb rendszerköltség mellett?" A legalacsonyabb egységár ritkán nyer, ha hozzáadják a konzolokat, a helyszíni vezetékezést, az igazítási munkákat és a karbantartási állásidőt.
Alkalmazás-alapú kiválasztási példák
Ugyanaz a három elrendezés jelenik meg újra és újra minden berendezéstípuson. Néhány reprezentatív eset következik, és megtekintheti, hogyan alakulnak a kompromisszumok-adokumentált hidraulikus{0}}elektromos forgócsuklós projekt.
Teherautóra{0}}szerelt légi emelő
A forgócsukló általában egy védett torony belsejében helyezkedik el, így a szennyeződés kockázata mérsékelt, és ami a legfontosabb, az az áramkörök száma, a szolgáltatások elérése és a költségek. Itt jól működik a különálló vagy félig{1}}integrált hidraulikus forgó. A hézag túlzott tömítése megnöveli a költségeket és megnehezíti a karbantartást anélkül, hogy valódi haszonnal járna, mivel a szerkezet már védi.
Erdészeti betakarító fej
Itt a környezet brutális - sár, faforgács, ütés és állandó vibráció. A teljesen integrált, tömített egység megtéríti a költségét, mert egyetlen szennyeződési út az érintkezőkbe vagy a tömítésekbe kivonhatja a fejet. A védelem és a robusztusság felülmúlja a használhatóságot.
Tengeri fedélzeti daru vagy csörlő
A sópermet, a páratartalom és a korrózió dominál, még akkor is, ha a víz valójában soha nem jut be. A zárt vagy teljesen integrált kialakítás korrózióálló-anyagokkal a biztonságosabb specifikáció, és az anyagok kompatibilitása legalább annyira számít, mint a behatolási besorolás - egy burkolat képes távol tartani a vizet, és még mindig korrodálni kloridban-dús légkörben. Atengeri forgóberendezésekben használt korrózióvédelmi-módszerekérdemes áttekinteni a kiválasztás során.
| Alkalmazás | Tipikus irány | Fő sofőr |
|---|---|---|
| Teherautóra{0}}szerelt légi emelő | Elválasztott vagy félig{0}}integrált | Védett torony; szolgáltatás és költség |
| Erdészeti betakarító fej | Teljesen integrált | Sár, ütés, vibráció, szennyeződés |
| Tengeri fedélzeti daru vagy csörlő | Lezárt vagy teljesen integrált | Sópermet, páratartalom, korrózió |
| Ipari forgóasztal | Függ a fordulatszámtól, jelektől, helytől | Jelstabilitás, koncentrikusság, hozzáférés |
Előkészítendő specifikációs adatok
Árajánlatkérés előtt segít három csoportba rendezni az igényt. Az alábbi táblázatok felsorolják, hogy mit kell megerősíteni, tipikus példákkal, amelyekkel finomítani lehet az alkalmazáshoz -, ezek kiindulási pontok, nem pedig rögzített korlátok.
Hidraulikus oldal
| Paraméter | Mit kell megadni (tipikus példa) |
|---|---|
| Átjárók | Független folyadékutak száma |
| Üzemi nyomás | A mobil hidraulika általában 200–350 bar körül működik; rendszerenkénti megerősítés |
| Csúcsnyomás | Üzemi nyomás felett; domborítási beállítások és sokk által beállított |
| Média | Hidraulika olaj (leggyakoribb); víz, hűtőfolyadék vagy levegő is |
| Hőmérséklet | Környezeti és folyadék hatótávolság, pl. nagyjából −20 foktól +80 fokig sok mobil felhasználás esetén |
| Áramlási sebesség | Átjárásonként, az aktuátor igényeihez igazítva |
| Port típusa | Menet vagy karima szabvány és méret |
| Tömítés anyaga | Kompatibilis a közeggel és a hőmérséklettel |
Elektromos oldal
| Paraméter | Mit kell megadni (tipikus példa) |
|---|---|
| Áramkörök | Számoljon, ossza fel teljesítményre és jelezze |
| Jelenlegi | Áramkörönkénti besorolás |
| Feszültség | Áramkörönkénti besorolás |
| Jel típusa | Analóg, digitális, CAN busz (~1 Mbit/s-ig), Ethernet (100 Mbit/s–1 Gbit/s), kódoló, videó, hőelem |
| Árnyékolás | Zajra{0}}érzékeny vagy nagy{1}}sebességű vonalakhoz szükséges |
| Kábel kijárat | Irány és módszer |
| Csatlakozó | Típus és beírás |
Mechanikus oldal
| Paraméter | Mit kell megadni (tipikus példa) |
|---|---|
| Forgás | Folyamatos 360 fokos vagy korlátozott; irány |
| Sebesség és munkaciklus | Maximális fordulatszám és üzemórák |
| Külső átmérő | Borítékkorlát |
| Magasság | Borítékkorlát |
| Átmenő-furat | Szükséges átmérő, ha van |
| Szerelési irány | Függőleges, vízszintes vagy fordított |
| IP védelem | IP54-től védett helyeken IP67-ig vagy IP69K-ig mosogatáshoz |
Gyakori kiválasztási hibák
Egyedül az egységár választása
A legolcsóbb egység a legmagasabb beépítési költséget viseli, ha extra konzolokra, helyszíni vezetékekre, igazításra vagy gyakori szervizre van szüksége. Hasonlítsa össze a teljes rendszerköltséget, ne a sort.
A teljesítmény- és jeláramkörök azonos kezelése
A tápáramkörök és az érzékeny jelek eltérő igényekkel rendelkeznek. Jog nélkülárnyékolási és érintkezési{0}}anyagválasztás, elválasztás vagy útválasztás, az adatvonalak zajt vesznek fel és kiesnek - gyakran csak forgás közben, ami megnehezíti a hiba kereshetőségét.
A védett ízület túlzott-integrálása
Egy védett alkalmazáson lévő teljesen lezárt kialakítás többnyire költséget és szolgáltatási nehézséget jelent. Párosítsa a védelmet a valós expozícióval.
A környezeti expozíció alábecslése
Ha a hézag víz, törmelék, korrózió vagy nyomás alatti mosás látható, az alapburkolat nem elegendő. Döntse el a védelmet az elején; a helyszíni hiba utáni utólagos felszerelése sokkal drágább.
A hidraulikus és elektromos oldalak elkülönített tervezése
A portok elrendezése, a kábelkimenetek, a nyomatékreakció, a hő és a szervizelérés mind kölcsönhatásban vannak. Külön alkatrészként kiválasztva hajlamosak egymással harcolni a gépen.
GYIK
K: Mi a különbség a hidraulikus forgó és a csúszógyűrű között?
V: A hidraulikus forgó a folyadékot az álló és a forgó részek között továbbítja; egy csúszógyűrű továbbítja az elektromos energiát és a jeleket. Sok forgógépnek mindkettőre szüksége van, ezért gyakran egy forgócsuklóban kombinálják őket.
K: A hidraulikafolyadék és az elektromos jelek áthaladhatnak egy egységen?
V: Igen. A kombinált egység egyetlen forgó egységbe integrálja a hidraulikus járatokat és az elektromos áramköröket, így az olaj és a jelek egyaránt áthaladnak a központon, miközben a gép forog.
K: A CAN-busz vagy az Ethernet-jelek áthaladhatnak egy hidraulikus forgó csúszógyűrűn?
V: Megtehetik, de odafigyelést igényelnek. A CAN busz viszonylag toleráns; Az Ethernet és más nagy sebességű{1}}vonalak érzékenyebbek az érintkezési minőségre és a zajra, ezért általában árnyékolt áramköröket, gondos szétválasztást és megfelelő érintkezőanyagokat igényelnek.
K: Mikor válasszak különálló csúszógyűrűs kialakítást?
V: A külön elrendezés megfelel a védett, sok áramkörrel rendelkező gépeknek, amelyek egyszerű szervizelést igényelnek, várhatóan jövőbeni elektromos változtatások szükségesek, vagy szűkös költségvetéssel (-), és ahol van függőleges hely a rögzítőcsőnek vagy egy külön csúszógyűrűs háznak.
K: Mi okoz szivárgást vagy jelzajt ezekben a forgócsuklókban?
V: A szivárgás általában a tömítés kiválasztására, a felületi minőségre, a névleges értéken túli nyomásra vagy hőmérsékletre vagy szennyeződésre vezethető vissza. A jelzaj általában a nem megfelelő árnyékolásból, az egymáshoz túl közel elhelyezett táp- és jeláramkörökből, kopott vagy nem megfelelő érintkezőkből, illetve forgás közbeni kábelfeszülésből származik.
K: Melyik kialakítás a legjobb teherautóra{0}}szerelt légi emelőkhöz?
V: Gyakran elválasztott vagy félig{0}}integrált kialakítás, mivel a csatlakozás egy védett torony belsejében helyezkedik el. Az utolsó hívás továbbra is az áramkörök számától, a helytől, a törmelék- és vízterheléstől, valamint a karbantartási igényektől függ.
K: Mindig jobb a teljesen integrált tervezés?
V: Nem. Erős védelmet és kompakt csomagolást biztosít, de többe kerül, és nehezebb szervizelni. Csak akkor a megfelelő választás, ha az alkalmazásnak valóban ilyen szintű tömítésre vagy tömörségre van szüksége.
K: Mit kell tartalmaznia a hidraulikus forgó csúszógyűrűnek?
V: Hidraulikus járatok, közeg, nyomás és áramlás; elektromos áramkörök, áram-, feszültség- és jeltípusok; plusz fordulatszám, munkaciklus, helykorlátok, szerelési irány és környezeti feltételek. Bármely meglévő rajz vagy modell jelentősen felgyorsítja a munkát.
Végső gondolatok
A hidraulikus forgó- és csúszógyűrűs kombinációs egység kiválasztása mérnöki döntés, nem katalógusválasztás. A helyes kialakítás abból adódik, hogy a gép hogyan forog, milyen közeget kell hordoznia a forgónak, milyen jeleket kell védenie a csúszógyűrűnek, és mennyire fenyegeti a környezet a csatlakozást. A szabad hellyel rendelkező védett berendezések gyakran jól működnek külön elrendezéssel; szorosabb csomagolási pontok a félig{2}}integráltig; durva, nedves vagy kompakt alkalmazások indokolják a teljesen integrált egységet. Először határozza meg a valós működési feltételeket, majd mérlegelje a teljesítmény, a védelem, a telepítés, a karbantartás és a teljes rendszerköltség elrendezését.