Virzuļa stieņa cilindri ir hidraulisko un pneimatisko sistēmu serdes izpildmehānismi. Tie pārvērš šķidruma spiediena enerģiju mehāniskajā enerģijā, panākot lineāru abpusēji vai svārstību kustību. Tos plaši izmanto inženiertehniskajās iekārtās, automatizācijas iekārtās, aviācijā un citās jomās. To darbības princips ir balstīts uz Paskāla likumu un šķidrumu mehānikas pamatiem. Spiediens mainās slēgtas kameras piedziņas virzuļa kustībā, kas savukārt virza virzuļa stieņa izejas spēku un pārvietojumu.
Pamatstruktūra un sastāvdaļas
Virzuļa stieņa cilindrs galvenokārt sastāv no cilindra cilindra, virzuļa, virzuļa stieņa, blīvēšanas ierīces un šķidruma (gāzes) ieplūdes un izplūdes atverēm. Cilindrs ir cilindrisks spiediena{1}}trauks ar noslēgtu darba kameru. Virzulis ir precīzi ievietots cilindrā, sadalot kameru stieņa kamerā (ieskaitot virzuļa kāta pusi) un bezstieņa kamerā (puse bez virzuļa kāta). Virzuļa stienis ir stingri savienots ar virzuli vienā galā un sniedzas ārpus cilindra, lai iegūtu izejas jaudu. Blīvēšanas ierīces (piemēram, O-gredzeni un Y-gredzeni) atrodas kontaktvirsmās starp virzuli un cilindru, kā arī starp virzuļa kātu un cilindra galvu, lai novērstu šķidruma noplūdi un uzturētu spiedienu kamerā. Ieplūdes un izplūdes atveres ir savienotas ar hidraulisko sūkni vai gaisa avotu, lai kontrolētu šķidruma virziena plūsmu.
Darba principa detalizēts skaidrojums
Virzuļa{0}}stieņa cilindra galvenā funkcija ir virzīt virzuli caur šķidruma spiediena starpību. Kad augstspiediena šķidrums (hidrauliskā eļļa vai saspiesta gāze) caur ieplūdes atveri nonāk bezstieņa kamerā, spiediens bezstieņa kamerā palielinās, virzot virzuli stieņa kameras virzienā. Šī procesa laikā šķidrums bezstieņu kamerā tiek izspiests un izvadīts caur izplūdes atveri. Tā kā virzuļa laukums ir lielāks par virzuļa stieņa šķērsgriezuma laukumu (stieņa kameras efektīvais laukums ir mazāks nekā bezstieņa kameras laukums), zem tāda paša spiediena bezstieņa kamera rada lielāku vilci, pagarinot virzuļa kātu un iedarbojoties ar lielāku lineāro spēku. Un otrādi, ja augstspiediena šķidrums nokļūst stieņa kamerā un šķidrums tiek izvadīts no kameras bez stieņa, virzulis ievelkas bezstieņa kameras virzienā, ievelkot virzuļa kātu.
Ir svarīgi atzīmēt, ka virzuļa stieņa cilindra virzienu un ātrumu nosaka spiediens un plūsma ieplūdes un izplūdes atverēs: spiediens nosaka izejas spēka lielumu (F=P × A, kur P ir kameras spiediens un A ir efektīvais laukums), savukārt plūsma (šķidruma daudzums, kas ieplūst/izplūst laika vienībā) tieši ietekmē ātrumu (Qv/virzuļa ātrums, kur A ir plūsmas ātrums} {A', ir virzuļa efektīvais -šķērsgriezuma laukums). Regulējot spiedienu un plūsmu caur vadības vārstu grupu (piemēram, atpakaļgaitas vārstu vai droseļvārstu), var panākt precīzu virzuļa stieņa pozicionēšanu, ātruma regulēšanu un virziena maiņu.
Tipiski pielietojuma scenāriji
Celtniecības iekārtās ekskavatora stieņu pagarināšana un ievilkšana, kā arī rakšanas darbība ir atkarīga no vairākpakāpju virzuļu stieņu un cilindru koordinētas darbības. Materiālu stumšanas mehānismos automatizētajās ražošanas līnijās tiek izmantoti vienas -darbības cilindri (tikai vienvirziena šķidruma ieplūde, ar atgriešanās gājieniem, kas balstās uz atsperēm vai ārējiem spēkiem), lai nodrošinātu efektīvu cirkulāciju. Augstas-precizitātes pozicionēšanas platformās aviācijas un kosmosa nozarē tiek izmantotas zemas-berzes, ar augstu-blīvēšanas servovirzuļu stieņi un cilindri, lai nodrošinātu precīzu nelielu pārvietojumu kontroli. Turklāt tādās lietojumprogrammās kā skrūvējamās-ierīces metalurģijas iekārtās un kuģu enkura vējstieņu ievilkšanas un izvēršanas sistēmas, virzuļu stieņi un cilindri ir galvenie izpildmehānismi to uzticamības un lielās kravnesības dēļ.
Kopsavilkums
Virzuļa stieņi un cilindri izmanto šķidruma spiedienu, lai virzītu virzuļu kustību, pārvēršot hidraulisko vai pneimatisko enerģiju vadāmā lineārā mehāniskā enerģijā. To darbības princips būtībā ir mehānisks līdzsvars starp spiediena starpību un pielietoto laukumu. Pateicoties sasniegumiem materiālu zinātnē (piemēram, augstas -stingrības sakausējuma cilindri un zemas-berzes blīvējuma materiāli) un vadības tehnoloģijām (piemēram, elektro-hidrauliskie proporcionālie vārsti un inteliģenta sensora atgriezeniskā saite), moderni virzuļu stieņi un cilindri attīstās uz augstu automatizācijas precizitāti, ilgu kalpošanas laiku un zemu enerģijas patēriņu rūpnieciskām iekārtām, kas nodrošina nepārtrauktu atbalstu{{5}.
