Download - Revisi Pneumatick Dari Awal Bab
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