При выборе газовой пружины для конкретного применения необходимо иметь общее представление о принципах работы и терминологии, используемой при определении газовых пружин. В этой статье предлагаются рекомендации и рекомендации для различных монтажных положений, а также описываются различная ориентация и демпфирующие эффекты, ожидаемые при выбранном монтажном положении.
По сути, газовая пружина — это то же самое, что и механическая винтовая пружина: устройство для накопления энергии. Однако газовая пружина накапливает энергию за счет сжатия газа, содержащегося внутри, а не за счет использования натяжного материала, из которого состоит винтовая пружина.
Газовая пружина представляет собой закрытую систему, которая не требует дополнительного введения газа для работы системы после ее заполнения инертным газообразным азотом и изготовления. Давление с обеих сторон поршня (контрольная точка на рисунке 1) остается одинаковым независимо от того, где он расположен; это происходит из-за небольшой площади поперечного сечения стержня (контрольная точка два на рисунке 1), где газ не может оказывать никакого давления.
Рисунок 1. Принцип работы газовой пружины.
Когда стержень вталкивается в трубку, газ, содержащийся в пружине, сжимается, увеличивая давление, при этом сжатие газа создает поведение, подобное пружине. Поршень, прикрепленный к штоку, позволяет потоку газа проходить через поршень и обеспечивает средства управления потоком газа при нажатии и выдвижении штока.
ТЕРМИНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ ПРУЖИНЫ
- Некоторые общие термины, используемые при определении газовой пружины, включают:
- Ход: максимальное расстояние, на которое удилище может пройти от закрытой до удлиненной длины.
- Расширенная длина: общая длина газовой пружины, измеренная от центра одного концевого фитинга до центра следующего концевого фитинга.
- Длина в закрытом состоянии: общая длина в закрытом состоянии, измеренная от центра одной концевой посадки до центра следующей концевой посадки. Могут быть случаи, когда торцевая посадка не указана; это измерение будет относиться к длине от конца стержня до конца трубы (исключая резьбу).
- Beadroll: Рифленая часть трубки. Эта функция используется для удержания направляющей и пакета уплотнений и предотвращения повреждения поршнем пакета уплотнений во время выдвижения.
СТРОИТЕЛЬСТВО ГАЗОВОЙ ПРУЖИНЫ
Газовая пружина состоит из нескольких компонентов, каждый из которых является неотъемлемой частью безопасной и успешной работы компонента. Рисунок 2 иллюстрирует эти компоненты.
Рисунок 2. Компоненты газовой пружины.
Стержень. Стержень изготавливается из прецизионно отшлифованной, полированной углеродистой или нержавеющей стали. Поверхность обработана для улучшения износа и повышения коррозионной стойкости. Как правило, стержень всегда будет длиннее хода пружины и короче длины трубки. Углеродистая сталь может быть обработана несколькими способами, такими как хромирование, азотирование в соляной ванне и обработка поверхностного слоя Nitrotec, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами, включая:
- Лучшая износостойкость
- Более низкие фрикционные характеристики
- Коррозионная стойкость эквивалентна нержавеющей стали
- Этот процесс является экологически чистым, нетоксичным и не дает кислых побочных продуктов.
Трубка. Трубка газовой пружины представляет собой бесшовную сварную трубу из углеродистой или нержавеющей стали с порошковым покрытием высокой прочности, пригодную для высоких давлений. Обработка внутренней поверхности и прочность на растяжение трубки имеют решающее значение для долговечности газовой пружины и ее характеристик разрывного давления.
Пакет направляющих и уплотнений. Изготовленный из пластикового композита пакет направляющих и уплотнений обеспечивает опорную поверхность для штока и предотвращает утечку газа и попадание загрязнений.
Направляющие, используемые в газовых пружинах, могут быть изготовлены не только из пластикового композита, но и из цинка, латуни или других материалов с соответствующей встроенной опорной втулкой. В качестве стандарта для уплотнений используется резина.
Сборка поршня. Узел поршня изготавливается из цинка, алюминия или пластика. Для факторов, влияющих на безопасность и предотвращающих выброс штока из пружины, целостность соединения поршня со штоком имеет решающее значение. Узел поршня контролирует скорость, с которой газовая пружина растягивается и сжимается.
Конечная заглушка. Торцевая заглушка используется для герметизации конца трубки газовой пружины и присоединения к концевому фитингу трубки.
Заряд азота. Азот используется внутри газовых пружин, так как он инертен и негорюч; он не реагирует ни с одним из внутренних компонентов.
ДЕМПФИРОВАНИЕ
В дополнение к смазке уплотнений, поршня и штока поршня, масло, содержащееся в газовой пружине, также обеспечивает регулирование скорости пружины в конце ее хода. Масло замедляет пружину и предотвращает ударные нагрузки, когда она достигает полного растяжения. Без этого управления демпфированием произойдет быстрое удлинение газовой пружины, что может привести к выходу изделия из строя, повреждению или травме.
Демпфирование обычно достигается за счет регулирования потока газа и масла через поршень. При установке штока в предпочтительном нижнем положении максимальное демпфирование достигается, когда поршень достигает внутреннего столба масла вблизи точки полного выдвижения. Это называется зоной демпфирования масла.
На уровень демпфирования может влиять ряд факторов:
- Рабочая Температура. Это влияет на демпфирование двумя способами. По мере повышения температуры усилие внутри пружины увеличивается, и вязкость масла снижается. Как следствие, пружина растягивается быстрее и имеет меньшее демпфирование. При более низких температурах произойдет обратное: усилие растяжения уменьшится, а вязкость масла увеличится; таким образом, пружина будет растягиваться медленнее и иметь более высокое демпфирование.
- Вязкость масла. Вязкость, по определению, представляет собой сопротивление жидкости течению и сдвигу. Масло является жидкостью с высокой вязкостью, поэтому при повышении температуры вязкость масла снижается, что означает, что оно будет течь быстрее и оказывать меньшее сопротивление объектам, проходящим через него (таким как поршень или газовая пружина). Масла могут иметь разную вязкость (сопротивление текучести); чем выше число вязкости, тем выше сопротивление.
Чем выше вязкость масла, тем больше демпфирующее действие будет на газовую пружину; однако еще одним фактором, который следует учитывать, является индекс вязкости масла. Это указывает на скорость изменения между двумя температурами. Скорость изменения вязкости является нелинейной, и графики вязкости строятся как логарифмическая зависимость от линейной температуры. Масла с более высокой вязкостью, как правило, имеют более высокий индекс вязкости. Это указывает на то, что они подвержены большему изменению вязкости, чем масло с более низкой вязкостью. Результатом для газовой пружины будет более выраженное изменение характеристик демпфирования при колебаниях температуры.
Чем больше диаметр трубки по отношению к диаметру штока, тем больший объем жидкости требуется для прохождения через поршень (и, следовательно, тем больше будет эффект демпфирования). Если требуется постоянное демпфирование на протяжении всего хода для достижения контролируемой скорости растяжения или сжатия, следует использовать полностью жидкостные демпферы.
- Объем масла. Чем больше объем масла, содержащегося в пружине, тем раньше газовая пружина попадет в зону демпфирования масла и тем медленнее будет скорость растяжения.
- Температура застывания масла. Температура застывания жидкости – это температура, при которой она становится полутвердой и теряет свои свойства текучести. Для газовой пружины это означает, что по достижении точки застывания масло становится твердым. Полный ход газовой пружины не может быть использован полностью, и демпфирование не произойдет.
СКОРОСТИ ЗАМЕРА И РАСШИРЕНИЯ
Измерение контролирует скорость растяжения и/или сжатия газовой пружины. Разные производители используют разные методы для достижения этого, от изменения размеров отверстия поршня до создания ограничительных путей потока через поршень. По сути, какой бы метод ни использовался, целью остается создание перепада давления на поршне для контроля скорости расширения. Чем больше отверстие поршня или короче путь потока, тем меньше перепад давления, тем менее ограничен путь потока и тем быстрее растягивается пружина.
Еще одним фактором, влияющим на характеристики пружины, является трение отрыва (также называемое заеданием). Это происходит, когда пружине позволяют оставаться неподвижной в течение определенного периода времени; это может быть всего несколько часов. Из-за давления внутри пружины смазка имеет тенденцию мигрировать от уплотнений, и резина забивается в мельчайшие трещины и щели в металле. Когда пружина срабатывает в первый раз, требуется дополнительное усилие, чтобы преодолеть трение и освободить резину от трещин и щелей.
Відгуків: 0 / Написати відгук