全体のプロセスの包括的な分析 油圧シリンダー 設計 ： パラメータ計算から構造最適化までの 10 の重要なステップ

 

産業機器の中核動力コンポーネントとして、油圧シリンダの設計品質は機械システムの安定性と耐用年数に直接影響します。本稿では、シリンダ設計のコアプロセスと技術的要点を体系的に詳しく述べ、エンジニアが一般的な設計の落とし穴を避けるのに役立ちます。

 

I 。作業条件解析とパラメータ計画

シリンダの作業環境を明確にすることは、設計の基礎です。温度、湿度、粉塵濃度などの環境パラメータは、材料の耐食性やシールソリューションの選択に直接影響するため、まず評価する必要があります。また、荷重タイプ （ 静的 / 動的 ） 、出力要件、ストローク距離、動作周波数を正確に計算し、その後の構造設計のためのデータサポートを提供する必要があります。

 

II 。圧力システムとサイズ計算

出力要件に基づき、国家規格の圧力等級仕様と組み合わせて、油圧システムの定格圧力を決定します。シリンダの有効作用面積は、二重作用シリンダと単一作用シリンダの推力の差に注意する必要があります。シリンダボアとロッド直径の決定は、ピストンロッド曲げなどの故障問題を回避するために、荷重強度とストローク安定性を同時に考慮する必要があります。

 

III.材料科学の応用

シリンダーバレルには、冷間延伸シームレス鋼管または鍛造合金鋼が好ましく、熱処理プロセスによって表面硬度と耐摩耗性が向上します。ピストンロッドにはクロムめっき合金鋼が推奨され、表面粗さは Ra 0.4 μ m 以内に制御する必要があります。中間温度 （ —40 °C —200 °C ） に応じて、シール材にはニトリルゴムやフルオロゴムなどの特殊材料を選択する必要があります。

 

IV 。構造最適化設計

有限要素解析を用いて、シリンダーボディの応力をシミュレートし、壁厚分布を最適化します。フロントエンドカバーの接続方法は、ホストマシンのインストールインターフェースに一致する必要があります。フランジ型とねじ型接続にはそれぞれ適用可能なシナリオがあります。トポロジの最適化により、材料消費を削減しつつ強度を確保できる軽量設計。

 

V 。シーリングシステムの構築

メインシール、ダストシール、ガイドリングを含む多段階シール組合せスキームが設計されています。バッファ構造の設計では、シリンダ端部の衝撃を考慮する必要があり、速度制御はスロットル穴の調整によって達成されます。油圧油膜の形成と圧力バランスを確保するために、 K 型ギャップの 45 ° 切断角設計に特に注意を払う必要があります。

 

VI.精密加工制御

シリンダーバレルの内孔の加工は、 H 8—H 9 公差等級に達し、粗さ Ra ≤ 0.2 μ m にする必要があります。ピストンロッドの直線度誤差は 0.1 mm / m 未満で、表面コーティング厚さは 0.0 2 — 0.0 5 mm 以内に制御する必要があります。ガイドリング溝の軸方向ランアウトは、シールに均一な応力を確保するために ≤ 0.0 3 mm でなければなりません。

 

VII 位。腐食防止処理プロセス

海洋などの腐食性環境では、 QPQ 塩浴複合処理技術が推奨され、表面硬度は HRC 60 以上に達することができます。通常の動作条件下で硬陽極酸化処理を使用することができ、膜厚 50 — 80 μ m は保護要件を満たすことができます。

 

VIII 。動的特性の検証

プロトタイプを作成した後、 200 万サイクルの疲労試験を行い、異なる圧力レベルでの漏れ変化を記録します。動的応答試験では、システムの応答速度が設計要件を満たすことを確認するために、始動圧力 （ ≤ 0.5 MPa ） と切換時間を検証する必要があります。

 

IX 。組立プロセス仕様

ホットフィッティング法はシールを組み立てるために使用され、オイル温度は 80 — 100 ° C の範囲で制御されます。トルクレンチを使用してボルトを締め付け、定格トルクを対角線順に 3 ステップで印加する必要があります。組立後、 48 時間の実行試験が必要です。

 

X 。インテリジェントな検出技術

シリンダーボディの内部欠陥を検出するために産業用内視鏡を導入し ， ピストンの移動軌跡を測定するためにレーザ変位センサを使用した。振動スペクトル解析を通じて潜在的な故障を予測し、シリンダのフルライフサイクルの健康記録を確立します。

これらの設計要点を習得することで、シリンダの性能指標を大幅に改善できます。設計段階では 10% ～ 15% の安全冗長性を確保し、仮想検証のための 3 次元デジタルプロトタイプを構築し、製品開発サイクルを効果的に短縮することをお勧めします。設計スキームの FMEA 分析を定期的に実施し、主要コンポーネントの信頼性設計を継続的に最適化します。