Produktkonsultasjon
E -postadressen din blir ikke publisert. Nødvendige felt er merket *
Hvis du noen gang har stått ved siden av en kran eller en løfteplattform og lurt på hvor mye last en sylinder virkelig kan flytte, kommer svaret ned på ett forhold: trykket til oljen multiplisert med området den presser mot. Det er hjertet i hver hydraulisk sylinderkraftberegning, og etter noen få repetisjoner blir det en annen natur.
Vi bygger sylindre for kraner, arbeidsplattformer, bergingsbiler og pelerigger, så en god del av uken går med til dette regnestykket. Nedenfor er metoden vi faktisk bruker, et gjennomarbeidet eksempel i både metriske og imperiale enheter, og de små detaljene som avgjør om tallet på papir stemmer med tallet på stedet.
Kjerneformelen: Kraft tilsvarer Press Times Area
Hver beregning begynner med F = P × A, der kraft måles i newton (eller pund-kraft), trykk i pascal (eller psi) og areal i kvadratmeter (eller kvadrattommer). Det eneste virkelige arbeidet er å finne det riktige området, fordi en dobbeltvirkende sylinder presenterer to forskjellige avhengig av hvilken vei oljen strømmer.
Skyvekraft (forlengelse)
Når olje kommer inn i lokket, virker den på hele stempelflaten. For en borediameter D er arealet A = π × D² ÷ 4. Multipliser det med arbeidstrykket og du har forlengelseskraften.
Trekkkraft (tilbaketrekking)
Når olje kommer inn i stangenden, opptar selve stangen en del av stempelflaten. Hvis stangdiameteren er d, blir det effektive arealet A = π × (D² − d²) ÷ 4. Fordi stangen alltid fjerner areal, er tilbaketrekningskraften alltid lavere enn forlengelseskraften, ofte med 30 til 45 prosent på et typisk forhold mellom stang og boring.
Hold enhetene konsekvente. Blandestang med kvadrattommer er den vanligste kilden til tullresultater, og et regneark vil gjerne gi deg et sikkert, feil svar uten å advare deg.
Et godt eksempel du kan følge
Anta at en dobbeltvirkende sylinder har en 100 mm boring, en 70 mm stang og et arbeidstrykk på 200 bar.
- Konverter trykket: 200 bar = 20 MPa = 20 N/mm².
- Stempelareal: π × 100² ÷ 4 = 7 854 mm².
- Stangareal: π × 70² ÷ 4 = 3 848 mm².
- Forlengelseskraft: 20 × 7.854 = 157.080 N, eller ca. 157 kN.
- Tilbaketrekkingskraft: 20 × (7 854 − 3 848) = 80 120 N, eller omtrent 80 kN.
I tonn kraft som er omtrent 16 tonn skyving og 8 tonn trekking, en forskjell som er stor nok til å endre hvordan en maskin er spesifisert. Den samme sylinderen beskrevet i keiserlige termer, en 4-tommers boring og 2-tommers stang ved 2500 psi, gir omtrent 31 400 lbf forlengelse og 23 560 lbf tilbaketrekking. Forholdet forblir identisk, noe som er en praktisk fornuftssjekk når du beveger deg mellom tegnesett.
| Eksempel | Bore | Stang | Press | Forlengelseskraft | Tilbaketrekkingskraft |
|---|---|---|---|---|---|
| Metrisk | 100 mm | 70 mm | 200 bar | 157 kN | 80 kN |
| Imperial | 4,0 tommer | 2,0 tommer | 2500 psi | 31 400 lbf | 23,560 lbf |
Å få riktig boring, stang og trykk
Beregningen er bare så god som inndataene, og tre av dem forårsaker de fleste feilene vi ser:
- Bore er den indre diameteren til tønnen, ikke den ytre diameteren til røret og ikke diameteren på endelokket.
- Stang diameter skal måles på kromoverflaten. Både tykkelse og slitasje på plating har mindre betydning enn å bruke den nominelle tegningsverdien.
- Press må være arbeidstrykket ved sylinderporten, ikke pumpens maksimale karakter. En avlastningsventilinnstilling er et tak, ikke et driftspunkt.
Hvis du bare kjenner avlastningsinnstillingen, kjør beregningen med den verdien for å finne den maksimale kraften sylinderen kan generere, og gjenta den med det typiske arbeidstrykket for å se hva maskinen bruker i daglig drift. Gapet mellom de to forklarer ofte hvorfor en maskin føles overbygget i en funksjon og marginal i en annen.
Konvertering av kraft til tonnasje
Nettstedets språk kjører på tonn i stedet for kilonewton. For å konvertere, del newton med 9810, siden en metrisk tonnkraft tilsvarer 9,81 kN. De 157 kN over blir omtrent 16 tonn, som er et tall de fleste operatører kan se umiddelbart.
| Mengde | Fra | Til | Multipliser med |
|---|---|---|---|
| Press | 1 bar | psi | 14.50 |
| Press | 1 MPa | bar | 10 |
| Press | 1 psi | bar | 0.0689 |
| Kraft | 1 kN | lbf | 224.8 |
| Kraft | 1 metrisk tonn kraft | kN | 9.81 |
| Kraft | 1 amerikansk tonnstyrke | kN | 8.90 |
| Lengde | 1 tomme | mm | 25.4 |
Se hvilket tonn du bruker. Et amerikansk tonn er 2000 lbf mens et metrisk tonn er 2205 lbf, og den ti prosent forskjellen har en måte å dukke opp på nøyaktig feil tidspunkt.
Hvorfor den virkelige kraften er lavere enn formelen
Formelen beskriver en ideell sylinder. Ekte maskinvare taper litt, og å forstå hvor det går hjelper deg å bedømme hvor mye margin du skal legge til.
Tetnings- og styrefriksjon
Stempeltetninger, stangtetninger og føringsringer motstår bevegelse. Slitt eller for stramt sel skyv denne figuren opp, og en sylinder som har stått ubrukt i flere måneder bryter ofte vekk ved et merkbart høyere trykk enn den trenger for å bevege seg.
Mottrykk
Olje som forlater det motsatte kammeret må gå gjennom slanger, ventiler og filtre. Den begrensningen skaper mottrykk som motsetter bevegelsen, så nettokraften er arbeidstrykkkraften minus kraften på retursiden.
Sidebelastning og feiljustering
En sylinder skjøvet av aksen bøyer seg litt, stangen binder seg i føringen, og friksjonen stiger kraftig. Dette er et mekanisk problem i stedet for et hydraulisk, og ingen mengde ekstra trykk fikser det rent.
Som en planlegging godtgjørelse, forvent 5 til 15 prosent under den teoretiske verdien. For alt sikkerhetsrelatert, behandle det beregnede antallet som et tak i stedet for en garanti.
Velge en sikkerhetsfaktor
Når du har en realistisk styrketall, er neste avgjørelse hvor mye margin du skal bære. Det er ikke noe universelt svar, men disse utgangspunktene fungerer godt i mobile maskiner:
- Jevn, godt styrt last med skånsom sykling: 1,5
- Støtbelastning, hyppige reverseringer eller ujevnt underlag: 2,0 og over
- Søknader som involverer mennesker: Følg gjeldende maskinstandard, som vanligvis er godt over 2
- Langslagssylindre: sjekk stangsvingningen separat, fordi det ofte begrenser designet før trykket gjør det
En sjenerøs sikkerhetsfaktor er ikke gratis. Det legger til vekt, kostnad og varme, så målet er et tall som gjenspeiler den virkelige plikten i stedet for en refleks. Det er også derfor vi ber kundene om arbeidssyklusen ved siden av trykk og boring.
Fra et tall til en sylinder som varer
Å kjenne den nødvendige kraften er bare starten. Sylinderen må da levere den gjennom tusenvis av sykluser, i støv-, regn- og temperatursvingninger, uten at stangen bøyer seg eller at selene gråter.
På en lastebilmontert kran, for eksempel, endres loddekraften kontinuerlig når bomvinkelen øker, og i verste fall kommer man vanligvis i lav vinkel med full last. Dimensjonering til gjennomsnittet vil gjøre maskinen kort akkurat når det betyr noe.
Lastebilmontert kran Hydraulisk Luffingsylinder Justerer bomvinkelen for løft i varierende høyder og avstander; alternativ med to sylindre støtter tyngre belastninger, med hensyn til dimensjonering for endrede luffekrefter. Se produkt → Sakseløfter gir en annen vri: flere løftesylindere deler på lasten, og kraften som kreves per sylinder er høyest når plattformen sitter nederst og koblingsvinkelen er minst gunstig. Dette er den typen detaljer som sitter bak designhensynene for en spesifikk applikasjon , og de er verdt å sjekke før boringen er fikset.
Hydraulisk løftesylinder for sakseløfter Enkeltvirkende sylindre hever og senker plattformen med dempehull for jevn plassering; flere sylindre deler belastning, noe som gjør den verste koblingskraften verdt å sjekke. Se produkt → Når plikten er uvanlig
Pipejekking er et godt eksempel på en jobb der den enkle formelen bare er begynnelsen. Hovedjekksylindrene skyver en hel rørstreng gjennom bakken, slik at den nødvendige kraften må dekke friksjon langs hele strengen, jordmotstand ved fronten og vekten av selve røret. Beregningen er fortsatt trykk ganger areal, men arealet må være stort og trykket må være tilgjengelig kontinuerlig over et langt slag.
Rørjekkmaskin Hydraulisk hovedjekksylinder Kjernekraftkilde for rørjekking, gir sterk skyvekraft og presis forlengelse; kraftdimensjonering må dekke friksjon langs rørstrengen og overflatemotstand. Se produkt → I tilfeller som dette er sylinderen designet rundt lasten i stedet for valgt fra en katalog, og krafttallet blir den første linjen i en spesifikasjon i stedet for det endelige svaret.
Kraftberegninger er en av de små ferdighetene som betaler innsatsen mange ganger. Når du kan bevege deg trygt mellom trykk, areal og tonnasje, kan du fornuftssjekke en leverandørs tegning på noen få minutter, oppdage en underdimensjonert sylinder før den når maskinen, og forklare en kunde hvorfor trekkkraften ikke er den samme som skyvekraften.
Hvis du vil ha et ekstra par øyne på en beregning, send oss boring, stangdiameter, trykk og en skisse av monteringen. Vi er alltid glade for å snakke gjennom tallene før noe blir produsert.
