Quand unvérin hydrauliquedéplace un mécanisme de plusieurs tonnes à des vitesses supérieures à 0,1 à 0,2 m/s (4 à 8 in/s), amener cette masse à un arrêt brutal contre le capuchon d'extrémité du cylindre génère un énorme choc destructeur.
De nombreux concepteurs d'équipements supposent que le réglage de la soupape de décharge du système principal à 3 000 psi protège l'ensemble de l'actionneur. En réalité, une fois que le piston passe l'orifice de sortie principal et pénètre dans la zone d'amortissement, l'huile piégée n'a qu'une seule petite voie d'évacuation : une vanne à pointeau calibrée ou un orifice de précision.
Si la géométrie du coussin est sous-dimensionnée ou mal ajustée, la pression de décélération emprisonnée derrière la lance du coussin peut facilement atteindre 6 000 à 10 000+ psi (400 à 700 bar) pendant quelques millisecondes.
Sur des milliers de cycles, ces violents transitoires de pression entraînent :
Un coussin hydraulique interne convertit l'énergie cinétique de la masse en mouvement (plus la force de propulsion continue de la pompe) en chaleur en forçant un volume d'huile emprisonné à travers un orifice restreint sur une courte course de décélération sc (généralement 20 à 40 mm ou 0,75 à 1,5 po).
Un ensemble de coussins correctement conçu comprend trois éléments mécaniques principaux :
Calcul étape par étape de l'énergie et de la pression du coussinPour déterminer si un coussin interne peut supporter votre charge en toute sécurité sans dépasser le seuil d'éclatement ou de fatigue du cylindre, calculez l'énergie totale à absorber :
Ek = ½ mv²
Où:
m = Masse mobile totale (y compris le piston, la tige, les accessoires et la charge utile externe en kg ou en lb)
v = Vitesse maximale au moment où la lance coussinée engage la cavité (m/s ou in/s)
Si le débit de la pompe continue pendant la décélération, la pression du système continue de pousser le piston sur la course d'amortissement sc :
Wprop = Fprop × sc = (Psys × Apiston) × sc
Où:
Psys = Pression du système d'entraînement (Pa ou psi)
Apiston = Surface effective côté entraînement (m² ou in²)
sc = Longueur effective de la lance coussinée (m ou po)
Etotal = Ek + Wprop ± Wgravité
(Ajoutez ou soustrayez le travail de gravité m g sc sinθ si vous vous déplacez verticalement ou sur une pente).
La force de décélération moyenne Fdec requise est :
Fdec = Etotal / sc
La pression hydraulique moyenne résultante à l’intérieur de la chambre du coussin Pcoussin est :
Pcoussin = Fdec / Acoussin
Où Acushion est la zone annulaire de la colonne d'huile piégée dans la poche du coussin (Abore − Aspear ou Arod).
Règle générale d'ingénierie : la pression transitoire maximale lors de l'entrée initiale de la lance atteint généralement 1,5 à 2,2 fois la pression moyenne calculée du coussin. Si le pic calculé dépasse 1,5 fois la pression de fatigue nominale maximale du cylindre, une soupape de décélération proportionnelle externe ou une lance à coussin personnalisée plus longue est requise.
1. Enfoncer complètement le robinet à pointeau (débit nul) : Les opérateurs essayant d'éliminer le bruit de fin de course ferment parfois complètement le robinet à pointeau. Cela crée un verrouillage hydraulique total dans la poche du coussin, forçant l'huile à dépasser le dégagement de la lance et soufflant les joints du presse-étoupe de la tête.
2. Ignorer l'inertie horizontale des chariots à roulement libre : les concepteurs calculent uniquement la pression de conduite et oublient l'énergie cinétique d'un chariot roulant de 10 tonnes. Même à basse pression, une inertie élevée écrasera un coussin interne.
3. Utilisation de coussins standard avec de l'eau-glycol ou de l'huile froide à haute viscosité : des fluides plus épais ou des fluides ignifuges à faible viscosité modifient considérablement le débit à travers l'aiguille de dosage, provoquant une grave surpression lors des démarrages matinaux en hiver.
4. Négliger la désaération des fluides : L'huile spongieuse et aérée qui pénètre dans le coussin se comprime comme un ressort, provoquant des rebonds, un diesel et une décélération irrégulière.
Lorsque vous demandez des cylindres amortis à HCIC, fournissez :
Les calculs de coussins présentés ci-dessus fournissent des estimations de dimensionnement fondamentales basées sur la mécanique des corps rigides. Les pressions dynamiques maximales réelles dépendent du module de volume de l'huile hydraulique, de la capacité de la conduite, des coefficients de décharge de l'orifice de l'aiguille et des temps de réponse des vannes. La conception finale des équipements doit être vérifiée par des tests de transducteurs de pression et une simulation transitoire.*
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