Podłączenie 3 siłowników hydraulicznych równolegle – synchronizacja, dzielnik przepływu, zabezpieczenia

Pytanie

jak podłączyć 3 siłowniki hydrauliczne r ównolegle

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Trzy siłowniki łączysz do wspólnych kolektorów: zasilającego (P→A) i powrotnego (B→T) za rozdzielaczem 4/3 (lub trzema sekcjami 4/3).
• Aby poruszały się równo, same „trójniki” nie wystarczą — dodaj: dzielnik/kom-biner przepływu (flow divider/combiner) 3‑sekcyjny albo sterowanie proporcjonalne z pomiarem położenia.
• Każdy siłownik zabezpiecz indywidualnym zamkiem hydraulicznym (pilot-operated check/over‑center) i ewentualnie dławikiem skompensowanym (meter‑out).

Kluczowe punkty

• Połączenie równoległe = wspólne ciśnienie, ale bez wymuszenia równego przepływu siłowniki NIE zsynchronizują się przy różnych obciążeniach.
• Wybór metody synchronizacji (dzielnik, zawory proporcjonalne, sprzężenie mechaniczne) zależy od wymaganej dokładności i typu obciążenia.
• Pompa i przewody muszą być dobrane na łączny przepływ i spadki ciśnień.

Szczegółowa analiza problemu

• Podstawy: w układzie równoległym ciśnienie jest (w przybliżeniu) wspólne, a prędkość każdego siłownika zależy od przepływu Q do jego komór: Q = A·v. Ciecz wybiera drogę o mniejszym oporze, więc przy różnicach obciążeń lub tarcia pierwszy ruszy siłownik „najlżejszy”.
• Konfiguracje:
  1. Równoległy prosty (kolektory A/B): Pompa → rozdzielacz 4/3 → kolektor A do trzech komór bezprętowych; kolektor B do trzech komór prętowych → powrót T. Zalety: prostota, niska cena. Wady: brak precyzyjnej synchronizacji; sens przy mocnym prowadzeniu mechanicznym lub gdy kolejność wysuwu nie szkodzi.
  2. Równoległy z dzielnikiem/kom-binerem przepływu: W linię do komór bezprętowych wstaw 3‑sekcyjny flow divider (przy wysuwie) oraz funkcję combiner przy chowaniu (często realizowane jednym zaworem divider/combiner). Zapewnia równy (zwykle ±1…3%) podział przepływu w obie strony. Uwaga: błąd kumuluje się — zaleca się „re‑fazowanie” na końcach suwu (dojazd do twardego ogranicznika).
  3. Sterowanie elektrohydrauliczne: Każdy siłownik ma własny zawór proporcjonalny/serwo i czujnik położenia (np. magnetostrykcyjny). Sterownik (PLC/PAC) utrzymuje równe pozycje (wirtualny wał). Najwyższa precyzja, większy koszt i złożoność.
  4. Synchronizacja mechaniczna: Sztywne połączenie tłoczysk (belka, prowadnice) wymusza równoległość; hydraulika może być prosta równoległa.
• Bezpieczeństwo gałęzi: Każdy siłownik powinien mieć lokalny zamek hydrauliczny (pilot‑operated check lub over‑center), najlepiej przy porcie, aby zapobiec opadaniu przy pęknięciu przewodu. Przy obciążeniach „nadążających” (overrunning) stosuj regulację meter‑out i zawory antykawitacyjne.
• Cylindry jednostronne vs dwustronne: Przy siłownikach jednostronnych (sprężyna/ciężar) rozdział przepływu jest szczególnie wrażliwy; przy dwustronnych pole przekroju bezprętowej ≠ prętowej → do pełnej synchronizacji w obu kierunkach potrzebny divider/combiner lub siłowniki z podwójnym prętem (equal area).
• Orientacyjny dobór:
  • Wydajność pompy: Qpompy ≥ 3·Abezprętowa·v (przy jednoczesnym wysuwie wszystkich).
  • Ciśnienie: p ≥ (Fmax_na_siłownik/Aaktywny)·(1+zapas 10–20%).
  • Średnice przewodów wg prędkości oleju: ssanie 0,5–1,2 m/s; ciśnienie 3–5 m/s; powrót 1,5–2,5 m/s.
  • Filtracja: zasilanie 10–25 µm (aplikacje mobilne), 3–10 µm (precyzyjne/proporcjonalne).
• Przykład liczbowy (schematyczny): D=50 mm → Abezprętowa≈1963 mm²; v=60 mm/s → Q1≈0,118 L/s ≈ 7,1 L/min. Dla 3 szt.: ~21 L/min. Jeśli F=10 kN/siłownik → p≈10 000 N / 1,963×10⁻³ m² ≈ 5,1 MPa; z zapasem 20% ustaw zawór przelewowy ~6,1 MPa (lub wg ograniczeń komponentów).

Aktualne informacje i trendy

• Coraz powszechniejsze dzielniki/kom-binery z kompensacją ciśnienia i funkcją re‑fazowania na końcach skoku (wyższa stabilność przy zmiennych obciążeniach).
• Popularne systemy synchronicznego podnoszenia z zamkniętą pętlą (czujniki skoku/ciśnienia + zawory proporcjonalne), zdolne do utrzymania tolerancji rzędu ±0,5 mm nawet dla wielu punktów podparcia.
• Napędy pomp VSD (zmiennoobrotowe) i układy load‑sensing ograniczają straty dławieniowe i nagrzewanie w układach wielosiłownikowych.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego sam rozdzielacz wielosekcyjny nie wystarcza do równego ruchu? Bo sekcje widzą różne ciśnienia obciążenia, a bez kompensacji przepływu dostaną różne wartości Q. Potrzebna jest albo kompensacja natężenia (dzielnik/kom-biner), albo sprzężenie zwrotne położenia.
• Meter‑in vs meter‑out: Przy obciążeniach „ciągnących” (grawitacja) steruj prędkością dławieniem na wyjściu (meter‑out) i zabezpieczaj przed ucieczką ładunku zaworem over‑center.
• Odpowietrzanie: w hydraulice powietrze należy usunąć — cykluj pełne suwy z małą prędkością, korzystaj z odpowietrzników w najwyższych punktach; kontroluj pianę w zbiorniku i temperaturę.

Aspekty etyczne i prawne

• Bezpieczeństwo ludzi ma pierwszeństwo: stosuj LOTO, osłony i blokady mechaniczne.
• Standardy i dobre praktyki: ISO 4413 (bezpieczeństwo układów hydraulicznych), wytyczne dotyczące zaworów bezpieczeństwa/zwrotnych przy obciążeniach podnoszonych; w USA także wymagania OSHA dotyczące zabezpieczenia maszyn.
• Środowisko: sorbenty i wanny wychwytowe przy uruchomieniu; właściwa utylizacja oleju.

Praktyczne wskazówki

• Projekt:
  • Rozdzielacz 4/3 (centrum zamknięte) → zawór przelewowy → filtr → kolektor A/B.
  • W gałęzi do A (bezprętowych) wstaw 3‑sekcyjny flow divider/combiner; w każdej gałęzi: zamek hydrauliczny + port testowy + dławik skompensowany (jeśli potrzebna regulacja prędkości).
  • Staraj się utrzymać podobne długości i średnice przewodów do wszystkich siłowników.
• Uruchomienie:
  • Sprawdź ciśnienia na portach testowych, wyreguluj dławiki, wykonaj „kalibrację” — dojazd do twardych ograniczników dla zniwelowania błędu dzielnika.
  • Monitoruj temperaturę oleju; przy dużym nagrzewaniu rozważ VSD lub układ LS.
• Eksploatacja:
  • Okresowo weryfikuj synchronizację (np. przymiar magnetyczny, czujniki krańcowe), stan zaworów zwrotnych i czystość oleju.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Dzielniki przepływu mają niezerowy błąd i wymagają okazjonalnego „re‑fazowania” (twarde ograniczniki na końcach suwu lub krótki cykl korekcyjny).
• Różnice temperatur/lepkości zmieniają charakterystykę dławików — dla stabilności stosuj regulatory przepływu skompensowane ciśnieniowo.
• Przy bardzo dużych różnicach obciążeń rozważ zamianę koncepcji na sterowanie proporcjonalne z pomiarem położenia.

Sugestie dalszych badań

• „Flow divider/combiner 3‑section”, „over‑center valve for cylinders”, „synchronous lifting systems”, „equal area double‑rod cylinders”.
• Zapoznanie się z wytycznymi ISO 4413 oraz notami aplikacyjnymi producentów dzielników i zaworów proporcjonalnych.

Krótkie podsumowanie

• Trzy siłowniki można podłączyć równolegle przez kolektory A/B za rozdzielaczem, ale bez elementów wymuszających równy przepływ nie będą się poruszać równo przy różnych obciążeniach.
• Do synchronizacji użyj dzielnika/combiner’a przepływu lub sterowania proporcjonalnego z czujnikami położenia; każdy siłownik zabezpiecz lokalnym zamkiem hydraulicznym.
• Dobierz pompę i przewody na łączny przepływ, uwzględnij filtrację, zawór przelewowy i poprawne odpowietrzenie.

Jeśli podasz: typ siłowników (jedno-/dwustronne), średnice/skoki, masy/siły, wymaganą dokładność synchronizacji, prędkości oraz typ pompy, przygotuję konkretny schemat (z numerami zaworów) i dokładne obliczenia średnic przewodów oraz nastaw.