background image

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: chalamon@mail.atr.bydgoszcz.pl

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.  

background image

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 

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” 

background image

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

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

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

Ī

e

n

ie

 [

k

N

]

Przyrost
drogi w
funkcji
czasu

Zmiana
obci

ąĪenia

w funkcji
drogi

background image

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) 

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

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.