Männän pinta-alan kaava: Laske hydraulisylinterin reikä, tanko ja voima

Männän pinta-ala on yksi niistä numeroista, joka näyttää paperilla yksinkertaiselta, mutta päättää hiljaa, kuinka hydraulisylinteri käyttäytyy pellolla. Olitpa sitten tarkistamassa voimaa, arvioimassa nopeutta tai vertaamassa sauvan puoleista vetäytymistä täysreikäiseen ulosvetoon, lähtökohta on sama: määritä alue oikeaan. Tämä opas käy läpi männän kaavan alueen, varren puolen nettoalueen ja käytännön yksityiskohdat, joilla on merkitystä, kun numerot poistuvat sivulta ja saapuvat työpajaan.

Männän alueen peruskaava

Männän pinnan pinta-ala on ympyrän pinta-ala. Jos tiedät säteen, käytä A = πr². Jos tiedät reiän halkaisijan, joka on yleisempi sylinteritöissä, käytä A = πd²/4. Tässä A on pinta-ala, d on reiän tai männän halkaisija, r on puolet tästä halkaisijasta ja π on noin 3,1416. 100 mm:n reiällä r = 50 mm, joten A = π × 50² ≈ 7 854 mm². Halkaisijan muotoa käyttämällä saadaan sama tulos: π × 100² / 4 ≈ 7 854 mm². Pidä yksiköt yhdenmukaisina: mm mm:llä, cm cm:llä, tuumaa tuumilla. Sekayksikkölaskenta on yksi nopeimmista tavoista tuottaa luku, joka näyttää uskottavalta mutta on väärä.

Hydraulisylinterimäntä 45# ja QT500-7 Koska männän geometria vaikuttaa tehokkaaseen tiivistysalueeseen, tämä hydraulisylinteritarvike erottaa paineväliaineet ja on saatavana 45#- ja QT500-7-versioina. Näytä tuote →

Männän geometrialla on yhtä paljon merkitystä kuin aritmeettisella. Mäntä, joka ei ole samankeskinen, tai reikä, joka on kulunut tai uurrettu, voi muuttaa tehollista tiivistysaluetta käytössä, vaikka nimellinen kaava olisi oikea. Siksi kaava on lähtökohta, ei tarkastuksen korvike.

Miksi halkaisija on yleensä numero, joka sinulla on?

Useimmissa hydraulisylinterien asiakirjoissa reikä on annettu halkaisijana, ei säteenä. Tämä on kätevää, koska halkaisijamuoto välttää yhden muunnosvaiheen. Vaiheet ovat yksinkertaisia:

1. Mittaa tai vahvista reiän halkaisija samassa yksikköjärjestelmässä, jota käytät paineelle ja virtaukselle.
2. Halkaisija neliö.
3. Kerro π:llä ja jaa 4:llä.
4. Kirjaa tulos koko männän pinta-alana.

63 mm:n reiällä A = π × 63² / 4 ≈ 3 117 mm². Kun reikä on 3,00 tuumaa, A = π × 3,00² / 4 ≈ 7,07 tuumaa². Aritmetiikka on helppoa; Kuri on pitää nimellisreikä, todellinen reikä ja tangon halkaisija erillään. Sylinteri voidaan mainita 100 mm:n reikänä, mutta mitattu reikä voi olla hieman tämän arvon ylä- tai alapuolella riippuen toleranssista ja kulumisesta. Käytä voimaarvioita varten nimellislukua; Vianetsintä varten mittaa todellinen reikä.

Verkkopinta-ala sauvan puolella

Kaksitoimisessa sylinterissä mäntä ei työnnä koko männän aluetta kumpaankaan suuntaan. Varren puolella tanko vie osan männän pinnasta. Tehollinen pinta-ala on rengasmainen pinta-ala: A_net = π/4 (D² - d²), missä D on reiän halkaisija ja d on tangon halkaisija. Tämä on alue, johon hydraulineste todella vaikuttaa sisäänvedon aikana. Tangon alueen huomioimatta jättäminen on yksi yleisimmistä virheistä voimalaskelmissa, erityisesti pitkätahtisissa sylintereissä, joissa sauva on suuri suhteessa poraukseen.

Kromattu hydraulinen männänvarsi 20–220 mm Tämä männänvarsi on halkaisijaltaan 20–220 mm, pituus jopa 8000 mm ja kromattu, joten se on tärkeä, kun varren pinta-ala vaikuttaa nettovoimalaskelmiin. Näytä tuote →

Tangon halkaisija ei ole pieni yksityiskohta. Se asettaa nettoalueen ja vaikuttaa myös pilarin lujuuteen ja tiivisteen kitkaan. Kuormalle alimitoitettu tanko voi taipua, kun taas ylimitoitettu tanko vähentää vetäytymisvoimaa, koska se poistaa enemmän aluetta männän pinnasta. Alla oleva taulukko näyttää erot tavallisissa poraus- ja tankoyhdistelmissä.

Alueelta voimaan ja nopeuteen

Kun pinta-ala tunnetaan, voima seuraa suoraan: F = p × A. Kun p on N/mm² (MPa) ja A mm², voima tulee ulos newtoneina. 100 mm:n reiällä 16 MPa:lla pidennysvoima on noin 7 854 mm² × 16 N/mm² ≈ 125 664 N tai 125,7 kN. Tangon puolella pöydän nettoalaa käyttäen takaisinvetovoima on noin 5 391 mm² × 16 N/mm² ≈ 86 256 N eli 86,3 kN. Tämä ero ei ole pyöristysvirhe; se sauva tekee tehtävänsä.

Sylinteriputki hydraulisylintereille, Φ40–Φ320 mm Hiottujen tai valssattujen sisäpintojen ja materiaalien, mukaan lukien 20#, 45#, Q345B ja 27SiMn, ansiosta tämä putki tukee pyöreyttä ja tiivistystä porauspohjaisissa voimalaskelmissa. Näytä tuote →

Reiän muodostaa sylinteriputki, joten putken laatu ja pyöreys vaikuttavat siihen, kuinka tarkasti todellinen sylinteri seuraa laskettua pinta-alaa. Pyöreä tai kulunut putki voi muuttaa tehollista välystä ja tiivistyskäyttäytymistä, vaikka nimellishalkaisija piirustuksessa ei olisi muuttunut.

Nopeus käyttää samaa aluetta käänteisesti: v = Q / A, missä Q on virtaus ja A on tehollinen alue. Jos virtaus on mm³/min ja pinta-ala mm², nopeus on mm/min. Pidä silmällä pidennystä vastaan ​​vetäytymistä; sauvan puoleinen pinta-ala on pienempi, joten takaisinveto on yleensä nopeampaa samalla virtauksella. Tämä on yksi syy, miksi sylinteri voi tuntua erilaiselta joka suuntaan, vaikka paineasetus ei muutu. Kaava antaa teoreettisen voiman. Todellinen voima on pienempi tiivisteen kitkan, painehäviön ja vastapaineen vuoksi. Alkukoon mitoituksessa teoreettinen luku on edelleen oikea lähtökohta; yksityiskohtaista suunnittelua, testausta tai näiden tappioiden huomioon ottamista varten.

Yleisiä virheitä käytettäessä mäntäaluekaavaa

• Halkaisijan käyttäminen säteenä A = πr². Jos sinulla on vain halkaisija, käytä A = πd²/4 tai jaa ensin halkaisija kahdella.
• Unohdetaan tangon alue sisäänvetopuolella. Koko porausalue koskee laajennusta; rengasmainen alue koskee sisäänvetoa.
• Sekoitusyksiköt. Muunna poraus, tanko, paine ja virtaus yhtenäiseksi joukoksi ennen laskemista.
• Hämmentävät nimellis- ja mitatut mitat. Nimellisreikä on hyvä luettelolaskuihin; mitattu reikä on parempi diagnoosiin.
• Käsitellään teoreettista voimaa asennettuna voimana. Tiivisteen kitka, vastapaine ja linjahäviöt vähentävät käytettävissä olevaa voimaa.
• Pyöristys liian aikaisin. Käytä tarpeeksi desimaaleja laskennassa ja pyöristä sitten lopputulos.

Laajemman suunnittelun tarkistuslistan saamiseksi artikkelistamme Tärkeimmät suunnittelunäkökohdat valittaessa hydraulisylinteriä tiettyyn sovellukseen kävelee läpi poraus-, iskun-, asennus- ja kuormitusolosuhteet.

Käytännön huomautuksia myymälästä

Olemme Zhejiang Huanfeng Machineryssa rakentaneet hydraulisylintereitä vuodesta 2004, ja aluekaava tulee esiin melkein jokaisessa voimaa, nopeutta tai sylinterin mitoitusta koskevissa keskusteluissa. Matematiikka on vakaa, mutta panokset ansaitsevat kunnioituksen. Kuluneella jarrusatulalla mitattu poraus, vanhasta piirroksesta otettu tangon halkaisija tai ilman yksikköä ilmoitettu paineluku voi lähettää muuten järkevän laskelman pois kurssilta. Haluamme vahvistaa ensin perusasiat: poraus, tanko, isku, paine, virtaus ja asennus. Sitten kaava tekee mitä sen pitääkin.

Näemme saman kuvion nosturin, työlavan, hinausauton ja paalutuskoneiden sylintereissä: tangon puoleinen alue jää huomiotta. Tiivisteen kitka ei muuta geometristä aluetta, mutta se muuttaa käytettävää voimaa. Jos jahdat voimavajetta, tarkista tiivisteet ja tangon pinta sekä aritmetiikka. Jos pidät kaavan lähellä ja yksiköt rehellisinä, mäntäalue lakkaa olemasta luokkahuoneharjoitus ja siitä tulee käytännöllinen vianetsintätyökalu. Aloita koko reiän pinta-alasta, vähennä tangon pinta-ala, kun sylinteri vetäytyy, ja muista, että todellisessa koneessa on aina enemmän tekeillä kuin ihanteellinen yhtälö.