Sylinterin voiman laskeminen: kaava, esimerkkejä ja käytännön vinkkejä

Hydraulisylinteri on voimankertoja yksinkertaisimmassa mahdollisessa mielessä: pieni pumppu ja vaatimaton reikä voivat siirtää kuormaa, jota kukaan miehistö ei pystyisi liikuttamaan käsin. Kertolasku on lyhyt - yksi kaava, yksi pinta-alalaskenta ja pari yksikkömuunnosta - mutta se on myös täsmälleen paikka, jossa suurin osa kokovirheistä piiloutuu. Tarkistatpa sitten nosturin puomin sylinterin, saksinostimen tai nostosylinterin putkiasennusta varten, samat vaiheet antavat sinulle luotettavan vastauksen.

Ydinsuhde yhdellä rivillä

Voima on yhtä suuri kuin paine kerrottuna pinta-alalla, johon paine vaikuttaa: F = P × A. Paine on hydraulinesteen työntö pintayksikköä kohden ja männän pinta-ala on kuinka paljon pintaa sen on painettava. Tuplaa yksi ja tuplaat voiman; kaksinkertaistaa molemmat ja saat neljä kertaa enemmän.

Metrijärjestelmässä puhtain pariliitos on megapascalit ja neliömillimetrit. Koska yksi megapaskali on yksi newtoni neliömillimetriä kohden, tulos laskeutuu suoraan newtoneihin – jaa 1000:lla ja sinulla on kilonewtonit. Keisarillisen käytännön mukaan paunat neliötuumaa kohti kerrottuna neliötuumilla antaa puntaa voimaa ilman minkäänlaista muuntamista.

Arvot, jotka kohtaat useimmiten järjestelmien välillä muunneltaessa:

• 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa, noin 14,5 psi
• 1 MPa = 10 baaria, noin 145 psi
• 1 neliötuuma = 645,16 neliömillimetriä
• 1 kilonewton on noin 224,8 paunaa voimaa
• 1 tonnin voima on noin 9,81 kilonewtonia

Kirjoita yksiköt muistiin ennen kuin aloitat. Useimmat näkemistämme vääristä vastauksista eivät ole vääriä kaavoja; ne ovat tankoja, jotka syötetään yhtälöön, joka odottaa megapascaleita, tai millimetrejä, jotka syötetään yhteen odotussenttimetriin.

Työnnä ja vedä harvoin ottelu

Jatkoiskulla pumpun täysi paine vaikuttaa koko porausalueeseen, joten pinta-ala on π/4 × D², missä D on porauksen halkaisija. Takaisinvetoiskulla neste näkee vain renkaan muotoisen alueen sauvan ympärillä, joten tehollinen pinta-ala on π/4 × (D² − d²), jossa d on tangon halkaisija. Tanko varaa metallin, johon paine ei pääse.

Ota 100 mm:n sylinteri, jossa on 70 mm:n sauva, joka pyörii 20 MPa:lla. Koko porausala on noin 7 854 mm², mikä antaa noin 157 kN työntövoimaa. Rengaspinta-ala on noin 4006 mm², mikä antaa noin 80 kN vetovoiman – tuskin puolet. Kuormaa auktoriteetilla nostava sylinteri voi olla varsin kesy, kun sen täytyy vetää samaa kuormaa takaisin.

Tällä on merkitystä aina, kun työkuorma muuttaa suuntaa syklin aikana: taittuva varsi, joka vetää ja työntää, tasaussylinteri, jonka on pidettävä alustaa sekä alhaalla että ylöspäin, tai tukijalka, jonka täytyy vetäytyä vastusta vastaan. Koko heikoimmalla puolella, ei vahvemmalla.

Toimiva esimerkki, jota voit seurata

Oletetaan, että koneen on nostettava 8 tonnia tasaisesti ja pumpun kevennys on asetettu 20 MPa:iin. Tässä on vaihe, jonka läpi käymme asiakkaan kanssa.

1. Muunna kuorma: 8 tonnia × 9,81 = noin 78,5 kN.
2. Lisää työmarginaali. Kerroin 1,5 kattaa tiivisteen kitkan, vastapaineen ja pienet painehäviöt letkuissa ja liittimissä, jolloin saadaan noin 118 kN.
3. Jakamalla paineella löydät vaaditun alueen: 118 000 N ÷ 20 N/mm² = 5 900 mm².
4. Takaisin porauksesta: neliöjuuri (4 × 5 900 ÷ π) on noin 86,7 mm, joten seuraava standardikoko on 90 mm, mikä antaa 6 362 mm² ja noin 127 kN täydellä paineella.
5. Tarkista tangon pää ja isku. Jos kuorma vetää vetäytymisen aikana, tarkista renkaan alue. Jos isku on pitkä ja kuorma puristuu, tarkista tangon nurjahdus ennen kuin hyväksyt porauksen – kapea sauva voi epäonnistua selvästi sylinterin teoreettisen työntövoiman alapuolella.

Viimeisessä vaiheessa teoria kohtaa käytännön. Sylinteri voi olla riittävän vahva ja silti olla väärä sylinteri, koska tanko käyttäytyy puristuksen alaisena pylväsnä ja sen turvallinen kuorma laskee jyrkästi iskunpituuden kasvaessa.

Teoriasta voimaan, jonka todella saa

Luku F = P × A on teoreettinen. Todellinen tuotanto on hieman pienempi, ja on syytä tietää miksi. Tiivisteen kitka, ohjauskitka ja paine, joka tarvitaan öljyn työntämiseen takaisin säiliöön, vaikuttavat kaikki. Useimmissa liikkuvissa koneissa 0,85–0,95:n hyötysuhde teoreettiseen lukuun saa sinut lähelle todellisuutta, kun suuremmat sylinterit ja korkeammat paineet ovat tämän alueen alemmalla tasolla.

Yhtälön hyödyllinen muoto on: nettovoima = (pidennyspaine × porausala) − (paluulinjan paine × renkaan pinta-ala) − kitka. Keskimääräinen termi on helppo unohtaa, ja se voi olla merkittävä piireissä, joissa on rajoitettu paluuvirtaus tai vastapainoventtiilit.

Paine vaatii myös hoitoa. Varoventtiilin asetus on katto, ei lupaus. Nopean pidentymisen aikana virtaustarve voi ylittää pumpun ja järjestelmän paine laskee, joten sillä hetkellä käytettävissä oleva voima voi olla pienempi kuin luettelolaskelma antaa ymmärtää. Järjestelmät, jotka pitävät kuormaa pitkiä aikoja, kuten tukijalkojen sylinterit, on tarkastettava sekä pito- että liikkumiskyky.

Poran koko ja teoreettinen työntövoima yhdellä silmäyksellä

Alla oleva taulukko on nopea järkevyystarkistus tavallisille porauskokoille. Arvot olettavat koko rei'itysalueen pidennysiskussa eivätkä ota kitkaa huomioon, joten käsittele niitä ylärajana eikä työkykynä.

Kuinka nämä numerot pelaavat oikeissa koneissa

Kaava on universaali, mutta syötteet eivät ole. Kuorma-autonosturissa luffaussylinterin tehtävänä on pitää puomi työskentelysäteellä, ja sen tuntema voima riippuu niin puomin kulmasta kuin koukusta riippuvasta kuormasta. Puomin noustessa sylinterin momenttivarsi vaihtuu, joten sama nosto voi vaatia hyvin erilaisia ​​paineita. Tästä syystä luffaussylinterit määritellään geometrian ja asennuksen mukaan yhtä huolellisesti kuin porauksen mukaan.

Kuorma-autoon asennettava nosturin hydraulinen sylinteri Toiminto: Puomin kulman säätö: Tukisylinterin pidennyksen ja sisäänvedon ansiosta puomi voi kallistaa ylös ja alas vastaamaan nostotarpeita eri korkeuksilla... Näytä tuote →

Saksinostimet sijaitsevat spektrin toisessa päässä. Nostosylinteri toimii vivuston kautta, jonka mekaaninen etu vaihtuu jatkuvasti lavan noustessa, joten suurin tankovoima esiintyy usein lähellä täysin romahtanutta asentoa eikä täydellä korkeudella. Suuri reikä, vaatimaton paine ja lyhyt isku ovat tyypillisiä, ja laskenta on toistettava useissa nostokäyrän kohdissa.

Saksinoston antennilava, hydraulinen nostosylinteri Yksityiskohdat yksitoimiset nostosylinterit, joissa on vaimennusreiät tasaista nousua ja laskua varten, sekä poraus-, tanko- ja iskualueet, jotka sopivat saksinostotason laskelmiin. Näytä tuote →

Putken nostaminen työntää laskennan äärirajaansa. Päänostosylinterit ajavat putken maan läpi maaperän vastusta ja seinän kitkaa vastaan, usein useiden satojen tonnejen työntövoimalla pitkän iskun aikana. Tässä voimabudjetti määräytyy ensin maaolosuhteiden ja toiseksi hydrauliikan perusteella, ja sylinterin on annettava tämä työntövoima toistuvasti nurjahtamatta. Voit nähdä, kuinka nämä vaatimukset vaihtelevat eri alueilla hydraulisylinterit paalutuskoneisiin .

Putken nostokoneen hydraulinen päänostosylinteri Ydinvirtalähde putken nostamiseen, tarjoaa vahvan työntövoiman, vakaan työntövoiman ja tarkan pidennyksen ohjauksen, korkeapaineen vastus ja tiivistys ankaraa jatkuvaa käyttöä varten. Näytä tuote →

Virheitä, joita kannattaa välttää

• Reiän alueen käyttäminen sisäänvetoiskussa, mikä yliarvioi vetovoiman 30–50 prosenttia tyypillisillä sauvasuhteilla.
• Varoventtiilin paineen käsitteleminen jatkuvasti käytettävissä olevana työpaineena.
• Paluulinjan paineen unohtaminen piireissä, joissa on vastapaino- tai annosteluventtiilit.
• Mitoitus pelkästään kuorman mukaan ja tangon nurjahdus huomioimatta pitkäiskuisissa, puristussovelluksissa.
• Sekoituspalkki, megapascal ja psi yhdessä laskelmassa.
• Ei jätä marginaalia tiivisteen kitkalle, lämpötilan aiheuttamille viskositeetin muutoksille tai kulumiselle käyttöiän aikana.

Kysymyksiä suunnittelijoilta

Mikä on kaavan lyhin versio?

Voima newtoneina on yhtä suuri kuin paine megapascaleina kerrottuna pinta-alalla neliömillimetreinä. Kaikki muu on muuntamista ja korjausta.

Miksi mitatun voimani eroaa lasketusta voimasta?

Yleensä kitka, vastapaine tai mittarin lukema, joka on otettu rajoituksen jälkeen. Tarkista paine sylinterin portista kuormitettuna pumpun sijaan.

Kuinka paljon marginaalia minun pitäisi lisätä?

Tasaisissa teollisuuskuormissa 1,25 - 1,5 on järkevä lähtökohta. Iskukuormitusta, ulkokäyttöä tai turvallisuuden kannalta kriittisiä pitotoimintoja varten siirry korkeammalle ja varmista testaamalla.

Olemme rakentaneet hydraulisylintereitä Zhejiangissa vuodesta 2004, ja suurin osa voimakysymyksistä, joihin vastaamme, tulevat insinööreiltä suunnittelun puolivälissä eikä alussa. Jos haluat toisen silmäparin numeroihin, lähetä meille kuormitus, iskunpituus, odottamasi paine ja sylinterin asennustapa - yleensä se riittää meille kertomaan, onko valitsemasi poraus mukava vai marginaalinen. Lisätietoa sylinterin sovittamisesta sovellukseen saat muistiinpanoistamme Tärkeimmät suunnittelunäkökohdat hydraulisylinteriä valittaessa ovat hyvä paikka jatkaa.