総合ガイド 油圧シリンダー 設計 ： 中核原理と標準化プロセスの分析

 

油圧システムの中核コンポーネントとして、油圧シリンダの設計は、性能、信頼性、経済性のバランスを取る必要があります。本稿では、エンジニアが効率的に構造最適化を完了するために、設計プロセスにおいて従わなければならない主要な原則、標準プロセス、技術仕様について体系的に詳述します。

 

油圧シリンダー設計の 10 のコア原則

1.出力およびモーション制御

油圧シリンダが安定して予め設定された推力または引力を出力し、運動速度とストロークを正確に制御できるようにします。ピストン面積は荷重計算によって決定され、シリンダ直径の大きさはシステム圧力に合わせる必要があります。同時に、慣性力の速度への影響を考慮する必要があります。

2.構造強度の三重保証

シリンダーボディは 45 号鋼などの高強度材料で作られ、熱処理によって耐受能力を向上させる必要があります。主な指標は以下のとおり。

- シリンダーバレルの壁厚は、 20 MPa 以上の作業圧力を満たす必要があります。

- ピストンロッド直径とストロークの比率は、縦方向の曲げを防ぐために ≤ 1 ： 1 でなければなりません。

- エンド — カバー接続部分の強度を確認する必要があります。通常、フランジタイプまたはねじ付き接続が使用されます。

3.コンパクトで軽量な設計

強度要件を満たすことを前提として、シリンダーバレルの基材として冷間延伸シームレス鋼管を好む必要があります。精密研磨プロセスにより、内側の穴の粗さを Ra 0.4 μ m 以内に制御する必要があります。

4.モジュラーシーリングシステム

複合シール方式を採用します。

- ピストンシール： ポリウレタン U リング + テフロングライドリング。

- ロッドシール： ステップタイプダストシール + ガイドリング。

- 静的シール： 金属の傷のガスケット。

5.動的バッファリング技術

速度 > 0.5 m / s の作業条件では、多段スロットリングバッファ装置を構成する必要があります。調整可能なスロットルバルブによりスムーズなブレーキを実現し、衝撃負荷を 30% 以上低減します。

6.環境適応性設計

- ほこりの多い環境で ： ダブルリップダストシールを追加します。

- 高温作業条件下 ： フッ素ゴムシールを使用します。

- 腐食性媒体中 ： シリンダーバレルの内壁にハードクロムめっきを適用する必要があります。

7.標準化コンポーネントの応用

標準シリンダー直径 （ φ 32 / 40 / 50 等 ）ISO 6020 / 6022 に従って好ましく、ピストンロッドは DIN / ISO 規格 （ DIN 2391 精密チューブなど ） に従って等級付けする必要があります。

 

9 段階の標準設計プロセス

ステージ 1 ： 基本パラメータの定義

- 最大動作負荷、ストローク範囲、動作周波数などのコアパラメータを収集します。

- 取付け方法 （ トリニオンタイプ / フランジタイプ / フットフレームタイプ ） を決定します。

ステージ 2 ： 電力システムの計算

1.ピストン直径の計算 ：

\ （ D =\ sqrt {\ frac {4F} {\ pi P}} \ ）

（ F ： 出力力、 P ： システム圧力 ）

2.流れのマッチング：

¥（Q = Av / 612 ¥）

（ A ： ピストン面積、 v ： 移動速度 ）

ステージ 3 ： 構造設計

- シリンダーバレルの壁厚の検証 ：

\（t\ geq\ frac {PD} {2\ sigma}\）

σ （ σ ： 材料の許容応力 ）

- ピストンロッドの安定性のチェック ：

オイラー式を適用して臨界荷重を計算します。

ステージ 4 ： 補助システムの構成

- バッファ装置 ： プランジャタイプとクリアランスタイプのバッファの間の選択。

- 排気バルブ ： 自動排気コンポーネントを上部に取り付けます。

- センサー統合 ： 磁気リングタイプの変位検出装置を統合します。

ステージ 5 ： 製造プロセスの計画

1.シリンダーバレルの処理：

粗いボア → 微細なリーミング → 圧延 （ 表面硬度 ≥ HRC60 ）

2.ピストンロッド処理：

焼入れ · 焼入れ → クロムめっき （ 厚さ 0.03 ～ 0.05mm ） → 超仕上げ研削

 

主要部品の技術仕様

1.シリンダーブロックアセンブリ

- 素材： 冷間引抜きシームレス鋼管 （ No. 20 / No. 45 ）

- 直さ： ≤ 0.08 mm / 1000 mm

- 内部の穴の許容： H8—H9

2.ピストンシステム

- ガイドバンドの幅： 0.3 — 0.5 倍のシリンダー直径

- フィットクリアランス： 0.05 — 0.15 mm （ 油膜を維持するため ）

3.シーリングシステム

- 動作温度： —30 °C ～ + 200 °C

- 圧力抵抗レベル： システム圧力の ≥ 1.5 倍

 

これらの設計基準を体系的に適用することで、油圧シリンダの耐用年数を 30% ～ 50% 延長することができます。5000 営業時間ごとにシール状態を検出し、重要なフィット寸法に予防メンテナンスを実施することをお勧めします。