Aktuator linier (silinder)

Silinder hidrolik digunakan untuk mengkonversi daya hydraulick atau gerakan

mekanis linier. Meskipun aktuator itu sendiri menghasilkan gerakan linier, berbagai

hubungan mekanik dan perangkat mungkin akan melekat untuk menghasilkan output

akhir yang rotary, semi-putar, atau kombinasi linier dan putar. Tuas dan keterkaitan juga

dapat dilampirkan untuk mencapai multication menambah atau mengurangi kekuatan,

serta peningkatan / penurunan kecepatan gerak (gbr. 83)

Gbr. 83 hubungan antara beban yang melekat pada silinder linier

Bagian utama dari sebuah silinder hidrolik linier ditampilkan pada gbr 84.

Berbagai perbaikan, penambahan, dan pilihan dapat ditambahkan ke dalam silinder

(Gambar 85, 86 dan 89).

gaya dorong linier sangat sederhana: fluida di bawah tekanan, saat dikirim ke

salah satu ujung silinder, maka Luas piston akan menerima gaya dorong di mana piston

akan mulai bergerak ke arah linier sepanjang gaya yang di berikan. Gaya dikembangkan

dan digunakan untuk memindahkan beban, (gambar 83). Jarak di mana piston berjalan

dikenal dengan nama stroke.

Jenis-jenis silinder

Actuator kerja tunggal memungkinkan penerapan gaya hidrolik dalam satu arah

saja. Aktuator ini biasanya dipasang di arah vertikal, sehingga memungkinkan beban

untuk kembali piston ke posisi awal. Dimana aktuator harus dipasang secara horizontal,

sebuah semi built-in yang digunakan untuk penarikan kembali piston rod (gbr. 85)

Gbr. 84 jenis tie-rod khas aktuator (silinder)

Double acting silinder memungkinkan penerapan gaya hidrolik di kedua arah.

Namun, stroke pencabutan mengembangkan kekuatan lebih kecil dari stroke ekstensi,

karena bertindak cairan bertekanan pada area yang lebih kecil, dikenal sebagai daerah

anulus (gambar 84).

Double-berakhir aktuator dengan batang di kedua ujung aktuator yang

digunakan di mana gaya maju harus sama untuk kedua arah (penyuluhan dan

retraksi). Karena rongga untuk diisi dengan cairan hidrolik adalah sama untuk

perpanjangan dan pencabutan, kecepatan piston yang dihasilkan juga sama untuk

kedua stroke. (kecepatan piston actuator sama volume dibagi dengan laju alir

pompa).

Aktuator teleskopik dapat bekerja ganda dan tunggal. Panjang rod hanya

sedikit lebih pendek dari segmen terpanjang body. Tekanan dikembangkan

bervariasi dengan beban dan daerah piston yang bekerja. Dengan demikian,

segmen piston dengan luas piston terbesar meluas pertama. Meningkat tekanan

yang dibutuhkan dengan setiap segmen diperpanjang, karena daerah piston

berkurang sedangkan beban tetap konstan. Ketika kembali pada posisi semula,

maka urutan dibalik, yaitu piston memendek terkecil pertama.

Gbr. 85 simbol grafis untuk actuator linier lebih sering digunakan

Posisi akhir bantalan

Posisi bantalan akhir, berfungsi sebagai rem dan memperlambat langkah

piston sebelum kembali ke posisi semula. Bantalan sangat lah penting karena

dapat mengurangi kecepatan dari langkah torak.

Fungsi pengereman hidrolik (posisi bantalan akhir) harus diterapkan di

mana kecepatan piston (v) tidak boleh melebihi 0,1 m / detik. Gambar 82

menunjukkan bagian akhir posisi bantalan.

Piston ini dilengkapi dengan bantalan semak meruncing. Ketika semak ini

masuk ke dalam lubang dari tutup akhir selama bagian akhir dari stroke, keluar

cairan utama mulai menutup unit akhirnya menutup sepenuhnya dari tahap

pertama keluar - throttling aliran menyebabkan perlambatan laju awal. Cairan

yang tersisa di buang melalui bantalan katup. bantalan derajat dan kontrol

kecepatan tahap kedua bisa diatur katup bantalan (flow control valve).

Sebuah check valve dipasang untuk mengerem sebelum posisi akhir. Sebuah

sekrup juga dapat di gunakan sebagai katup cek (gambar 86). Beberapa jenis sekrup

bleed sudah banyak tersedia, yang harus di perhatikan adalah ketika pemasangan Sekrup

bleed harus selalu di pasang menonjol.

Gbr. 86 Pengaturan posisi bantalan akhir

Seal di actuator linier

Seal dikelompokkan menjadi statis dan dinamis. Seal statis dipasang di antara

batang piston dan area piston sedangkan,87 A dan C adalah segel statis, dan demikian

pula seal dapat mencegah kebocoran eksternal dari dalam dimana tabung dipasang pada

tutup di area. 87B, C, dan D.

Gbr. 87 berbagai jenis seal dan metode penyambung kepala pipa,

Cairan hydraulic berhenti dan keluar dari celah-celah di antara

bergeraknya piston rod dan kepala silinder (fig 87B and C). cincin batang wiper

juga dapat dianggap sebagai seal dinamis. Hal Ini untuk mencegah terjadinya

kontaminasi dari fliuda yang ditarik ke dalam aktuator ketika batang menyempit

(fig 87B and D).

Jenis seals O-ring pada umumnya di gunakan sebagai seal statis sedangkan

seal dinamis bisa berkisar dari kemasan chevron kompresi tipe sederhana untuk

cangkir cetakan kompleks atau segel bibir. Seal Chevron (fig 87A and B) kurang

cocok untuk gerakan piston halus pada tekanan rendah dan kecepatan rendah,

tetapi segel yang sangat baik untuk sistem tekanan tinggi dan kecepatan yang

tinggi. Seal bibir dan cincin (fig 87C and D) merupakan seals yang sangat baik

bahkan di bawah kondisi piston stasioner. seals bahkan memberikan hasil yang

baik dalam kondisi piston stasioner. Seal bibir dan ring cincin biasa digunakan

untuk aplikasi dengan persyaratan gesekan sangat rendah. Untuk aplikasi seal

ring, maka piston dilengkapi dengan panduan cincin (fig 86).

Berbagai macam cairan hidrolik membutuhkan bahan seals yang khusus.

(Manufaktur aktuator harus di imbangin untuk mendapatkan kompatibilitas

material seal dan fluida yang digunakan dalam sistem).

Konstruksi Actuator

Tabung aktuator biasanya dingin yang dibuat dengan baja mulus dengan

microfinish yang diasah dan menghasilkan kualitas permukaan Rα <1,3 µm.

Batang piston terbuat dari baja yang dipanaskan dengan temperature yang sangat

tinggi, sehingga permukaan tabung mengeras menjadi plated crom dan dapat di

gunakan untuk beberapa aplikasi. Kualitas permukaan batang piston sekitar 0,2

µm. induksi pengerasan permukaan memberikan perlindungan yang lebih besar

terhadap kerusakan mekanis dan menghasilkan umur/lifetime yang lebih panjang

akibat pergesekan. Dimana aktuator yang akan digunakan di lingkungan yang

agresif, stainless steel memiliki daya tarik yang tinggi sehingga dapat di jadikan

bahan untuk batang piston, dan kadang-kadang juga chrome-plating di pakai

untuk lapisan permukaan. Tabung dan kepala baik kacau atau sama-lain atau

mengikat batang atau pengikut kawat dapat digunakan (fig 87).

Kerusakan Actuator

Type actuator sangat standard dan tidak dirancang untuk menyerap energy

batang piston. Dengan demikian, aktuator harus dipasang dengan hati-hati dan

ketelitian, untuk memastikan bahwa beban bergerak paralel dan sejalan dengan

centerline actuator (fig 88).

Untuk banyak aplikasi, batang piston harus dilengkapi dengan clevis atau

bola mata bantalan-batang, atau actuator harus diperbolehkan untuk putar sekitar

trunnion tunggangan, yang mengizinkan untuk mengayunkan sebagai arah

perubahan beban (fig 89D-G).

Kerusakan bearing pada batang biasanya terjadi ketika batang piston

sedang bekerja. Jika memungkinkan ruang mounting, aktuator harus digunakan

dengan stroke lebih panjang dari pada ukuran yang sebenarnya. Hal ini

memberikan lebih jarak bantalan antara piston dan semak bantalan pendukung (fig

88). Untuk Penyangga berbagai aktuator, see fig 89.

Stop tubes

untuk actuator dengan stroke panjang atau aplikasi di mana piston

diperbolehkan untuk "-out bawah" di ujung kepala, dianjurkan untuk

menggunakan tabung berhenti (fig 88)

tabung berhenti adalah spacer, ditempatkan pada batang piston sebelah

piston. Tabung berhenti meningkatkan jarak minimum antara semak membimbing

dan piston sehingga memberikan hasil uang lebih maksimal untuk mendukung

beban bantalan samping pada batang piston.

Industri hydraulic control

Gbr. 89

Gbr. 88

Posisi sambungan dan diameter sambungan

Sehubungan dengan aktuator yang dilas posisi port harus ditentukan

sebelum pembuatan, tetapi untuk aktuator tie-rod tipe posisi dapat bervariasi

dengan memutar kepala atau tutup akhir. Untuk mencapai hal ini, batang dasi

harus dibatalkan di satu sisi dan mendorong menuju ujung yang lain. Tutup

kembali kemudian dapat diputar dan dipasang kembali dalam posisi yang

diinginkan.

Beberapa produsen aktuator menawarkan pilihan benang pelabuhan dan

port standar atau kebesaran. Banyak threards standar Inggris Pipa thread (B.S.P),

satuan I.S.O metrik dan ancaman pipa Amerika nasional (N.P.T).

Kecepatan piston

Bagi sebagian besar actuator hidrolik linier, kecepatan piston

diperbolehkan maksimum 0,5 m / s. kecepatan piston realated dengan ukuran port

aktuator, dan laju aliran dari dan ke actuator. Dengan demikian, kecepatan piston

dapat dikendalikan jika laju aliran adalah variabel (lihat bab 6, flow control

valve). Piston kecepatan lebih besar dari 0,5 m / s mungkin untuk beberapa

aplikasi yang diperlukan, tetapi kehidupan segel dinamis dan efektivitas bantalan

posisi akan membutuhkan pertimbangan desain khusus.

Mengubah beban kontrol

Perhatian khusus harus diberikan untuk mengendalikan aktuator, karena

selama beberapa bagian dari kekuatan eksternal stroke cenderung untuk

menggerakkan aktuator (fig 90). Untuk mencegah seperti jatuh bebas atau "run-

away". Situasi, mengimbangi atau katup rem (chapter 5) dapat digunakan. Untuk

positif (non-merayap) load-memegang kontrol, lihat katup pilot chech

dioperasikan (chapter 2) dan aplikasinya.

Ukuran actuator

Kriteria utama yang ukuran actuator didasarkan adalah:

• Angkatan output untuk perpanjangan dan pencabutan

• Piston kecepatan untuk perpanjangan dan pencabutan

• Teknik stabilitas actuator

Output gaya dinyatakan dalam newton (N). itu tergantung pada tekanan

sistem yang dikembangkan dan daerah piston efektif. Hal ini juga berpengaruh

terhadap beberapa derajat (kecil) dengan hilangnya gesekan antara komponen

aktuator bergerak dan stasioner (piston, seal, batang, panduan semak, dan tabung).

Gbr. 90 mengubah kendali beban untuk perangkat gerak

Rumus dasar untuk menghitung aktuator gaya output teoritis (N),

diperlukan tekanan sistem (pa), dan area piston efektif, dapat disajikan dalam

ilustrasi segitiga sederhana (fig 91). Singkatan huruf F untuk gaya, huruf P untuk

tekanan, dan huruf Auntuk daerah piston.Rumus dialihkan untuk masing-masing

dari tiga faktor tersebut adalah:

Force = tekanan x luas N = Pa x m²

Tekanan = gaya / Luas Pa = Nm ²

Luas = gaya / tekanan m²¿NPa

Gbr.

Ada tiga cara berbeda yang dapat digunakan untuk menghitung luas piston

Adalah:

Luas = d²x0.7854=πxd ²

4=πxr ²

Jika gesekan adalah menjadi untuk dimasukkan, rumus dasar untuk output

gaya, adalah:

Force = tekanan x luas efektif x efficiency

100

N =Pa xm ² x nhm

100

Oleh karena itu:

Force (ekstensi) = pa x d ² x 0.7854 x nhm

100

TForce (retraksi) = pa x(d p2−dr 2 ) x0.7854 x nhm

100

Dimana =

dp = diameter piston (m)

dr = diameter batang (m), dan

NHM efisiensi = hidro-mekanis (%)

Rumus dasar untuk menghitung aktuator teoritis kecepatan (v) dan laju alir

yang diperlukan (m³ / s) atau (Q) untuk area piston (m²) atau (A) juga dapat

disajikan dalam ilustrasi segitiga sederhana (gambar 92).

Laju Alir (Q) = kecepatan x luas → m ³s

= mxm ²s

Kecepatan (v) = LajualirLuas

→ms =

m ³sm ²

Area (A) = Laju alirKecepatan

→m ²=

m ³sm ²s

Catatan: Volume dapat juga diberikan dalam tandu atau cm ³, namun unit

dasar (m3) harus digunakan untuk perhitungan.

Gbr. 92

Contoh

Hitung output berlaku untuk aktuator linier dan laju alir pompa diperlukan untuk

spesifikasi sebagai berikut:

Piston Diameter = 50 mm

Rod diameter = 25 mm

Stroke = 600 mm

Piston kecepatan = 12 mm / s

Efisiensi (NHM) = 4000 kPa

Jawaban

Force (EXT) = 4000 x10 ³ x 0.05 ² x0.7854 x95

100 = 7.46 kN

Force (memanjang) = 4000 x10 ³ x (0.052−0.025)x 0.7854 x 95

100 = 5.60 kN

Debit (EXT) =

0.012x 0.05 ² x0.7854s

= 0.000024 m ³s

= 0.024 L/s

Debit (RET) = 0.012x (0.052−0.0252)x 0.7854

s = 0.0000177

m ³s

=0.0177 L/s

Piston batang tekuk

Kolom kegagalan, atau tekuk batang piston, akan terjadi jika stroke

aktuator dalam kaitannya dengan diameter batang piston, pada output gaya yang

dibutuhkan, dari (aman) proporsi. Piston batang tekuk dihitung menurut "formula

Euler", di mana batang piston dianggap sebagai anggota tekuk (gambar 93)

Euler formula: K = π ² x ExISk ²

   Catatan: dalam kondisi ini gesper batang piston! Beban operasi

maksimum yang aman (dalam Newton) adalah

F = K / S

Dimana:

K beban = kritis

Sk panjang = tekuk bebas (m) (gambar 93)

S = faktor keamanan (biasanya 2.5-3.5)

E = modulus elastisitas (Pa) → untuk baja: 2.1x1010x9.80665

F = gaya

I = momen inersia (m4)→πxd ⁴64

Gbr.33 Contoh piston rod yang dikenakan beban

Example

Port diameter = 100 mm

Rod diameter = 50 mm

Stroke (L) = 900 mm

Sk (situation 2) = L

K = π 2 x2.1 x1010 x π x0.064

0.9264

K = 769847.34 rod buckles

Safe loading : F =K

3 .5

= 769847 .34

3 .5 x103 = 219.96 kN (kiloNewtons)

Untuk memudahkan perhitungan, rumus untuk beban operasi dapat

disederhanakan dengan mengelompokkan semua konstanta dalam rumus bersama-sama ;

F =KS

π 2 x2.1 x1010 x π x d4

S x Sk2 x64

Dalam aplikasi hidrolik, satuan dinyatakan dalam newton dan biasanya

memberikan nilai yang sangat tinggi. Karena itu, disarankan untuk menggunakan newton

kilo (kN) atau Newtons MEA (MN)

Regenerative aktuator Kontrol

Regenerasi dapat dicapai dengan menggunakan valving sultable yang

menghubungkan saluran buang yang mengalir dari batang piston dengan memperluas

saluran masuk cairan di ujung piston. Dengan cara ini, cairan buang yang biasanya akan

kembali ke tangki, bergabung dengan aliran fluida dari pompa, sehingga menyebabkan

batang piston untuk memperpanjang dan kecepatan pun meningkat.

Jika daerah piston penuh (A1) memiliki perbandingan 2:1 ke daerah anulus (A2),

maka batang piston akan memperpanjang dan menarik dengan kecepatan yang sama (gbr.

94). Selama regenerasi, tekanan sama bekerja ke kedua sisi piston, oleh karena itu

extenstion dapat dihitung sebagai:

Force (ext) = p x (A1-A2), di mana A1-A2 = rod area

Dengan demikian, gaya ekstensi adalah gaya dari daerah batang piston dan

tekanan sistem. Perhitungan serupa dapat dibuat untuk pencabutan stroke. Karena daerah

anulus dan area batang adalah sama (dengan 2: rasio 1), gaya pencabutan dapat dihitung

sebagai ;

Forca( pet)=P X Annulus Area (od area = annulus area)

Dengan demikian, kekuatan untuk perpanjangan dan area recrating sama. dengan

rasio 2:1, volume pembuangan untuk mendorong cairan keluar selama perpanjangan satu

setengah volume yang dibentuk oleh daerah piston penuh (A1). Oleh karena itu, pompa

harus mengisi separuh lainnya. Oleh karena itu, volume regenerasi dan volume dipompa

adalah sama (VR = VP), dan volume yang diperlukan untuk perpanjangan adalah:

VEXT= VR + VP, or VEXT = V x 2

Selain itu, volume yang diperlukan untuk pencabutan adalah VR atau v x1 (ingat,

VR dan vp adalah sama). Kecepatan piston rod dihitung dengan rumus:

V = QA

Dimana:

Q = laju aliran

A = luas area piston

V = kecepatan

Seperti sebelumnya, volume ekstensi dua kali volume pencabutan (VEXT = V 2 x;

VRET = V x 1; volume Rasio 2: 1). Penarikan aliran adalah sama dengan laju aliran pompa.

Dengan menggunakan batang piston kecepatan satu formula dapat menghitung:

VRET=¿ Q X1A X1

V EXT=Q X 2A X2

∨V EXT=V RET,

Di mana :

Q x 1 = laju aliran pompa

Q x 1 = laju aliran pompa + laju pembunagan aliran

A x 1 = annulus area

A x 2 = piston area

Oleh karena itu, kontrol regeneratif dengan daerah batang piston perbandingan

2:1 sehingga gaya dan kecepatan sama untuk ekstensi.

Rangkaian kontrol D di gbr. 94 aktuator memperpanjang dengan kecepatan yaitu

sinyal normal D1 dipilih, atau untuk memperpanjang cepat (kondisi aliran regeneratif)

jika konfigurasi pusat katup adalah dipilih. Dengan sinyal aktuator D2 menyempit dengan

kecepatan normal.

Gbr. 94 prinsip fungsi aktuator regeneratif dengan metode pengendalian alternatif

Tabel di gbr. 94 menjelaskan efek dari delapan kombinasi kemungkinan

switching sirkuit E, kombinasi delapan kedua, keenam, ketujuh, dan membuat fungsi

aktuator menjadi tidak berguna, lebih lanjut sirkuit switching untuk aktuator regeneratif

digambarkan dalam gbr. 95

Gbr. 95 sirkuit kontrol regeneratif