Consultarea produsului
Adresa dvs. de e -mail nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate *
Dacă ați stat vreodată lângă o macara sau o platformă de ridicare și v-ați întrebat cât de multă sarcină poate mișca cu adevărat un cilindru, răspunsul se rezumă la o singură relație: presiunea uleiului înmulțită cu suprafața pe care o împinge. Acesta este inima calculului forței fiecărui cilindru hidraulic și, după câteva repetări, devine a doua natură.
Construim cilindri pentru macarale, platforme aeriene de lucru, camioane de tractare și instalații de piloți, așa că o bună parte a săptămânii noastre este petrecută pe această aritmetică. Mai jos este metoda pe care o folosim de fapt, un exemplu lucrat atât în unități metrice cât și imperiale, și micile detalii care decid dacă numărul de pe hârtie se potrivește cu numărul de pe șantier.
Formula de bază: Forța este egală cu suprafața timpilor de presiune
Fiecare calcul începe cu F = P × A, unde forța este măsurată în newtoni (sau lire-forță), presiunea în pascali (sau psi) și aria în metri pătrați (sau inci pătrați). Singura muncă reală este găsirea zonei corecte, deoarece un cilindru cu dublă acțiune prezintă două diferite în funcție de direcția în care curge uleiul.
Forța de împingere (extensie)
Când uleiul intră în capătul capacului, acesta acționează pe întreaga suprafață a pistonului. Pentru un diametru de gaură D, aria este A = π × D² ÷ 4. Înmulțiți aceasta cu presiunea de lucru și aveți forța de extensie.
Forța de tragere (retragere)
Când uleiul intră în capătul tijei, tija însăși ocupă o parte a feței pistonului. Dacă diametrul tijei este d, aria efectivă devine A = π × (D² − d²) ÷ 4. Deoarece tija îndepărtează întotdeauna suprafața, forța de retragere este întotdeauna mai mică decât forța de extensie, adesea cu 30 până la 45 la sută pe un raport tipic tijă-alezaj.
Păstrați unitățile consistente. Amestecarea barei cu centimetri pătrați este cea mai comună sursă de rezultate prostii, iar o foaie de calcul va returna cu plăcere un răspuns greșit, încrezător, fără a vă avertiza.
Un exemplu funcțional pe care îl puteți urma
Să presupunem că un cilindru cu dublă acțiune are un alezaj de 100 mm, o tijă de 70 mm și o presiune de lucru de 200 bar.
- Convertiți presiunea: 200 bar = 20 MPa = 20 N/mm².
- Aria pistonului: π × 100² ÷ 4 = 7.854 mm².
- Aria tijei: π × 70² ÷ 4 = 3.848 mm².
- Forța de extindere: 20 × 7.854 = 157.080 N, sau aproximativ 157 kN.
- Forța de retragere: 20 × (7.854 − 3.848) = 80.120 N, sau aproximativ 80 kN.
În tone de forță, care este de aproximativ 16 tone de împingere și 8 tone de tragere, o diferență suficient de mare pentru a schimba modul în care este specificată o mașină. Același cilindru descris în termeni imperiali, un alezaj de 4 inchi și tijă de 2 inchi la 2.500 psi, oferă aproximativ 31.400 lbf extindere și 23.560 lbf retractare. Raportul rămâne identic, ceea ce este o verificare la îndemână atunci când vă deplasați între seturi de desene.
| Exemplu | plictisit | Rod | Presiune | Forța de extindere | Forța de retragere |
|---|---|---|---|---|---|
| Metric | 100 mm | 70 mm | 200 bar | 157 kN | 80 kN |
| imperială | 4.0 in | 2.0 in | 2.500 psi | 31.400 lbf | 23.560 lbf |
Alezajul, tija și presiunea corectă
Calculul este la fel de bun ca intrările sale, iar trei dintre ele cauzează majoritatea erorilor pe care le vedem:
- plictisit este diametrul interior al cilindrului, nu diametrul exterior al tubului și nu diametrul capacului de capăt.
- Diametrul tijei trebuie măsurat pe suprafața cromată. Grosimea placajului și uzura contează ambele mai puțin decât la utilizarea valorii nominale a desenului.
- Presiune trebuie să fie presiunea de lucru la orificiul cilindrului, nu valoarea maximă a pompei. Setarea unei supape de siguranță este un plafon, nu un punct de funcționare.
Dacă cunoașteți doar setarea de relief, executați calculul cu acea valoare pentru a găsi forța maximă pe care o poate genera cilindrul, apoi repetați-o cu presiunea de lucru tipică pentru a vedea ce folosește mașina în serviciu zilnic. Diferența dintre cele două explică adesea de ce o mașină se simte supraconstruită într-o funcție și marginală în alta.
Transformarea forței în tonaj
Limba site-ului rulează mai degrabă pe tone decât pe kilonewtoni. Pentru a converti, împărțiți newtonii la 9.810, deoarece o tonă metrică-forță este egală cu 9,81 kN. Cei 157 kN de mai sus devin aproximativ 16 tone, care este o cifră pe care majoritatea operatorilor o pot imagina imediat.
| Cantitatea | De la | Pentru a | Înmulțiți cu |
|---|---|---|---|
| Presiune | 1 bar | psi | 14.50 |
| Presiune | 1 MPa | bar | 10 |
| Presiune | 1 psi | bar | 0.0689 |
| Forța | 1 kN | lbf | 224.8 |
| Forța | 1 tonă metrică-forță | kN | 9.81 |
| Forța | 1 tonă-forță americană | kN | 8.90 |
| lungime | 1 inch | mm | 25.4 |
Urmăriți ce tonă folosiți. O tonă americană este de 2.000 lbf, în timp ce o tonă metrică este de 2.205 lbf, iar acea diferență de zece procente are o modalitate de a ieși la suprafață exact în momentul greșit.
De ce forța reală este mai mică decât formula
Formula descrie un cilindru ideal. Hardware-ul real pierde puțin, iar înțelegerea unde se duce te ajută să judeci cât de multă marjă trebuie adăugată.
Frecare de etanșare și ghidare
Garniturile pistonului, garniturile tijei și inelele de ghidare rezistă toate mișcării. Uzat sau prea strâns sigilii împingeți această cifră în sus, iar un cilindru care a stat nefolosit de luni de zile se rupe adesea la o presiune semnificativ mai mare decât are nevoie pentru a continua să se miște.
Presiunea din spate
Uleiul care iese din camera opusă trebuie să circule prin furtunuri, supape și filtre. Această restricție creează contrapresiune care se opune mișcării, astfel încât forța netă este forța presiunii de lucru minus forța pe partea de retur.
Sarcina laterală și alinierea greșită
Un cilindru împins în afara axei se îndoaie ușor, tija se fixează în ghidaj și frecarea urcă brusc. Aceasta este o problemă mai degrabă mecanică decât hidraulică și nicio presiune suplimentară nu o rezolvă în mod curat.
Ca alocație de planificare, așteptați-vă cu 5 până la 15 la sută sub valoarea teoretică. Pentru orice lucru legat de siguranță, tratați numărul calculat ca un plafon, mai degrabă decât o garanție.
Alegerea unui factor de siguranță
Odată ce ai o cifră realistă a forței, următoarea decizie este cât de multă marjă trebuie transportată. Nu există un răspuns universal, dar aceste puncte de plecare funcționează bine în mașinile mobile:
- Sarcini stabile, bine ghidate, cu ciclism ușor: 1,5
- Încărcare la șoc, inversări frecvente sau teren neuniform: 2,0 și mai sus
- Aplicații care implică persoane: urmați standardul aplicabil pentru mașini, care este de obicei mult peste 2
- Cilindri cu cursă lungă: verificați flambajul tijei separat, deoarece adesea limitează proiectarea înainte ca presiunea să o facă
Un factor de siguranță generos nu este gratuit. Adaugă greutate, cost și căldură, astfel încât scopul este un număr care să reflecte datoria reală mai degrabă decât un reflex. De aceea, solicităm clienților ciclul de funcționare alături de presiune și alezaj.
De la un număr la un cilindru care durează
Cunoașterea forței necesare este doar începutul. Apoi, cilindrul trebuie să-l livreze în mii de cicluri, în condiții de praf, ploaie și schimbări de temperatură, fără ca tija să se încline sau să plângă sigiliile.
La o macara montată pe un camion, de exemplu, forța de ridicare se schimbă continuu pe măsură ce unghiul brațului crește, iar cel mai rău caz ajunge de obicei la un unghi scăzut cu o sarcină completă. Dimensionarea la medie ar lăsa mașina scurtă exact atunci când contează.
Cilindru hidraulic pentru macara montată pe camion Reglează unghiul brațului pentru ridicare la diferite înălțimi și distanțe; Opțiunea cu dublu cilindru suportă sarcini mai grele, cu considerații de dimensionare pentru schimbarea forțelor de ridicare. Vizualizare produs → Ascensoarele foarfece aduc o răsucire diferită: mai mulți cilindri de ridicare împart sarcina, iar forța necesară per cilindru este cea mai mare atunci când platforma se află la partea inferioară a cursei sale și unghiul de legătură este cel mai puțin favorabil. Acestea sunt genul de detalii care stau în spate considerațiile de proiectare pentru o anumită aplicație și merită verificate înainte ca gaura să fie reparată.
Cilindru hidraulic de ridicare a platformei aeriene cu ridicare foarfeca Cilindrii cu acțiune simplă ridică și coboară platforma cu orificii de amortizare pentru o poziționare lină; mai mulți cilindri împart sarcina, ceea ce face ca forța de legătură în cel mai rău caz să merite verificată. Vizualizare produs → Când datoria este neobișnuită
Cricul de țevi este un bun exemplu de muncă în care formula simplă este doar începutul. Cilindrii principali de cric împing un întreg șir de țeavă prin pământ, astfel încât forța necesară trebuie să acopere frecarea de-a lungul întregului șir, rezistența solului la față și greutatea țevii în sine. Calculul este încă presiunea ori suprafața, dar aria trebuie să fie mare și presiunea trebuie să fie disponibilă continuu pe o cursă lungă.
Cilindru principal hidraulic de cric al mașinii de ridicare a țevilor Sursă de alimentare de bază pentru ridicarea țevilor, oferind o tracțiune puternică și o extensie precisă; dimensionarea forței trebuie să acopere frecarea de-a lungul șirului țevii și rezistența față. Vizualizare produs → În astfel de cazuri, cilindrul este proiectat în jurul sarcinii, mai degrabă decât selectat dintr-un catalog, iar cifra forței devine prima linie a unei specificații în loc de răspunsul final.
Calculele de forță sunt una dintre acele mici abilități care răsplătesc efortul de mai multe ori. Odată ce vă puteți deplasa cu încredere între presiune, zonă și tonaj, puteți verifica corect desenul unui furnizor în câteva minute, puteți identifica un cilindru subdimensionat înainte de a ajunge la mașină și puteți explica unui client de ce forța de tragere nu este aceeași cu forța de împingere.
Dacă doriți o a doua pereche de ochi la un calcul, trimiteți-ne alezajul, diametrul tijei, presiunea și o schiță a montajului. Suntem întotdeauna bucuroși să vorbim despre numere înainte de a produce ceva.
