Konzultácia
Vaša e -mailová adresa nebude zverejnená. Požadované polia sú označené *
Ak ste niekedy stáli pri žeriave alebo zdvižnej plošine a premýšľali ste nad tým, koľko zaťaženia môže valec skutočne premiestniť, odpoveď spočíva v jednom vzťahu: tlak oleja vynásobený plochou, na ktorú tlačí. Komu je srdcom každého výpočtu sily hydraulického valca a po niekoľkých opakovaniach sa stáva druhou prirodzenosťou.
Vyrábame valce pre žeriavy, zdvíhacie pracovné plošiny, odťahové vozidlá a stohovacie súpravy, takže veľkú časť nášho týždňa strávime touto aritmetikou. Nižšie je uvedená metóda, ktorú v skutočnosti používame, spracovaný príklad v metrických aj imperiálnych jednotkách a malé detaily, ktoré rozhodujú o tom, či sa číslo na papieri zhoduje s číslom na mieste.
Základný vzorec: Sila sa rovná oblasti tlaku a času
Každý výpočet začína F = P × A, kde sila sa meria v newtonoch (alebo librách), tlak v pascaloch (alebo psi) a plocha v štvorcových metroch (alebo štvorcových palcoch). Jedinou skutočnou prácou je nájsť správnu oblasť, pretože dvojčinný valec predstavuje dve rôzne v závislosti od toho, akým smerom olej prúdi.
Sila tlaku (predĺženie)
Keď sa olej dostane na koniec uzáveru, pôsobí na celú plochu piestu. Pre priemer otvoru D je plocha A = π × D² ÷ 4. Vynásobte to pracovným tlakom a dostanete vyťahovaciu silu.
Sila ťahu (zatiahnutie)
Keď olej vstupuje do konca tyče, samotná tyč zaberá časť čela piesta. Ak je priemer tyče d, efektívna plocha sa stáva A = π × (D² − d²) ÷ 4. Pretože tyč vždy odoberá plochu, ťažná sila je vždy nižšia ako sila vyťahovania, často o 30 až 45 percent pri typickom pomere tyče k otvoru.
Udržujte jednotky konzistentné. Miešacia lišta so štvorcovými palcami je jediným najbežnejším zdrojom nezmyselných výsledkov a tabuľka vám ochotne vráti sebavedomú, nesprávnu odpoveď bez toho, aby vás varovala.
Spracovaný príklad, ktorý môžete nasledovať
Predpokladajme, že dvojčinný valec má 100 mm otvor, 70 mm tyč a pracovný tlak 200 barovov.
- Prevod tlaku: 200 bar = 20 MPa = 20 N/mm².
- Plocha piesta: π × 100² ÷ 4 = 7 854 mm².
- Plocha tyče: π × 70² ÷ 4 = 3 848 mm².
- Vyťahovacia sila: 20 × 7 854 = 157 080 N alebo asi 157 kN.
- Sťahovacia sila: 20 × (7 854 − 3 848) = 80 120 N alebo asi 80 kN.
V tonách sily, ktorá predstavuje približne 16 ton tlačenia a 8 ton ťahania, je rozdiel dostatočne veľký na to, aby zmenil špecifikáciu stroja. Rovnaký valec opísaný v imperiálnych podmienkach, 4-palcový otvor a 2-palcová tyč pri 2 500 psi, dáva okolo 31 400 lbf vysúvanie a 23 560 lbf zatiahnutie. Pomer zostáva rovnaký, čo je praktická kontrola zdravého rozumu, keď sa pohybujete medzi kresliacimi sadami.
| Príklad | Bore | Rod | Tlak | Extension sila | Retrakčná sila |
|---|---|---|---|---|---|
| Metrické | 100 mm | 70 mm | 200 bar | 157 kN | 80 kN |
| cisársky | 4,0 palca | 2,0 palca | 2 500 psi | 31 400 lbf | 23 560 lbf |
Správne nastavenie vŕtania, tyče a tlaku
Výpočet je len taký dobrý ako jeho vstupy a tri z nich spôsobujú väčšinu chýb, ktoré vidíme:
- Bore je vnútorný priemer valca, nie vonkajší priemer rúrky a nie priemer koncového uzáveru.
- Priemer tyče treba merať na chrómovom povrchu. Hrúbka pokovovania a opotrebovanie sú menej dôležité ako pri použití nominálnej hodnoty ťahu.
- Tlak musí byť pracovný tlak na porte valca, nie maximálny výkon čerpadla. Nastavenie poistného ventilu je strop, nie pracovný bod.
Ak poznáte iba nastavenie odľahčenia, spustite výpočet s touto hodnotou, aby ste našli maximálnu silu, ktorú môže valec generovať, a potom to zopakujte s typickým pracovným tlakom, aby ste videli, čo stroj používa v každodennej prevádzke. Rozdiel medzi týmito dvoma často vysvetľuje, prečo sa stroj v jednej funkcii javí ako prebudovaný a v inej ako okrajový.
Premena sily na tonáž
Jazyk stránok beží v tonách a nie v kilonewtonoch. Ak chcete previesť, vydeľte newtony číslom 9 810, pretože jedna metrická tonová sila sa rovná 9,81 kN. Z 157 kN vyššie je asi 16 ton, čo je údaj, ktorý si väčšina operátorov dokáže okamžite predstaviť.
| Množstvo | Od | To | Násobiť podľa |
|---|---|---|---|
| Tlak | 1 bar | psi | 14.50 |
| Tlak | 1 MPa | bar | 10 |
| Tlak | 1 psi | bar | 0.0689 |
| sila | 1 kN | lbf | 224.8 |
| sila | 1 metrická tonová sila | kN | 9.81 |
| sila | 1 americká tonová sila | kN | 8.90 |
| Dĺžka | 1 palec | mm | 25.4 |
Sledujte, akú tonu používate. Americká tona je 2 000 lbf, zatiaľ čo metrická tona je 2 205 lbf a tento desaťpercentný rozdiel má spôsob, ako sa dostať na povrch presne v nesprávnom okamihu.
Prečo je skutočná sila nižšia ako vzorec
Vzorec popisuje ideálny valec. Skutočný hardvér trochu stráca a pochopenie toho, kam smeruje, vám pomôže posúdiť, akú rezervu pridať.
Tesniace a vodiace trenie
Tesnenia piestu, tesnenia tyče a vodiace krúžky odolávajú pohybu. Nosené alebo príliš tesné tesnenia posuňte toto číslo nahor a valec, ktorý bol niekoľko mesiacov nepoužívaný, sa často odtrhne pri výrazne vyššom tlaku, než je potrebný na to, aby sa mohol pohybovať.
Spätný tlak
Olej opúšťajúci opačnú komoru musí prechádzať hadicami, ventilmi a filtrami. Toto obmedzenie vytvára spätný tlak, ktorý bráni pohybu, takže čistá sila je sila pracovného tlaku mínus sila na spätnej strane.
Bočné zaťaženie a vychýlenie
Valec posunutý mimo osi sa mierne ohne, tyč sa zaviaže vo vedení a trenie prudko stúpa. Ide skôr o mechanický problém ako o hydraulický a žiadne množstvo dodatočného tlaku ho čisto nevyrieši.
Ako plánovací príspevok počítajte s 5 až 15 percentami pod teoretickou hodnotou. V prípade čohokoľvek, čo súvisí s bezpečnosťou, považujte vypočítané číslo za strop a nie za záruku.
Výber bezpečnostného faktora
Akonáhle budete mať realistický údaj o sile, ďalším rozhodnutím je, akú veľkú rezervu ponesiete. Neexistuje univerzálna odpoveď, ale tieto východiskové body fungujú dobre v mobilných strojoch:
- Stabilné, dobre vedené bremená s jemným cyklovaním: 1,5
- Nárazové zaťaženie, časté otáčanie alebo nerovný terén: 2,0 a viac
- Aplikácie zahŕňajúce ľudí: postupujte podľa príslušnej normy pre stroj, ktorá je zvyčajne výrazne vyššia ako 2
- Valce s dlhým zdvihom: samostatne skontrolujte vybočenie tyče, pretože často obmedzuje konštrukciu skôr, ako to urobí tlak
Veľkorysý bezpečnostný faktor nie je zadarmo. Zvyšuje hmotnosť, náklady a teplo, takže cieľom je číslo, ktoré odráža skutočnú povinnosť a nie reflex. Aj preto žiadame zákazníkov o pracovný cyklus popri tlaku a vŕtaní.
Od čísla k valcu, ktorý vydrží
Poznanie potrebnej sily je len začiatok. Valec ho potom musí odovzdať v tisíckach cyklov, v prachu, daždi a teplotných výkyvoch, bez toho, aby sa tyč prehýbala alebo tesnenia plakali.
Napríklad na autožeriave sa vylamovacia sila neustále mení so stúpajúcim uhlom výložníka a najhorší prípad zvyčajne prichádza pri nízkom uhle pri plnom zaťažení. Dimenzovanie na priemer by spôsobilo, že stroj bude krátky presne vtedy, keď na tom záleží.
Hydraulický vychyľovací valec žeriavu Nastavuje uhol ramena pre zdvíhanie v rôznych výškach a vzdialenostiach; dvojvalcový variant podporuje väčšie zaťaženie s ohľadom na veľkosť pri zmene vyostrovacích síl. Zobraziť produkt → Nožnicové zdvíhacie plošiny prinášajú iný obrat: niekoľko zdvíhacích valcov zdieľa zaťaženie a sila potrebná na valec je najvyššia, keď plošina sedí na spodku svojej dráhy a uhol spojenia je najmenej priaznivý. Toto sú detaily, ktoré sedia úvahy o dizajne pre konkrétnu aplikáciu a oplatí sa ich skontrolovať pred opravou vývrtu.
Hydraulický zdvíhací valec zdvíhacej plošiny s nožnicovým zdvihom Jednočinné valce zdvíhajú a spúšťajú plošinu s tlmiacimi otvormi pre hladké polohovanie; viac valcov zdieľa zaťaženie, takže sila spojenia v najhoršom prípade stojí za kontrolu. Zobraziť produkt → Keď je povinnosť nezvyčajná
Zdvíhanie rúrok je dobrým príkladom práce, kde jednoduchý vzorec je len začiatok. Hlavné zdvíhacie valce tlačia celú šnúru rúr cez zem, takže potrebná sila musí pokryť trenie pozdĺž celej šnúry, odpor pôdy na čele a hmotnosť samotnej rúry. Výpočet je stále tlak krát plocha, ale plocha musí byť veľká a tlak musí byť dostupný nepretržite počas dlhého zdvihu.
Hydraulický hlavný valec na pretláčanie rúrok Jadrový zdroj energie na pretláčanie rúr, ktorý poskytuje silný ťah a presné predĺženie; dimenzovanie sily musí pokrývať trenie pozdĺž potrubia a odpor čela. Zobraziť produkt → V prípadoch, ako je tento, je valec navrhnutý podľa zaťaženia a nie vybraný z katalógu a údaj o sile sa stáva prvým riadkom špecifikácie namiesto konečnej odpovede.
Silové výpočty sú jednou z tých malých zručností, ktoré námahu mnohokrát vrátia. Akonáhle sa môžete s istotou pohybovať medzi tlakom, plochou a tonážou, môžete za pár minút skontrolovať výkres dodávateľa, zistiť poddimenzovaný valec skôr, ako sa dostane do stroja, a vysvetliť zákazníkovi, prečo nie je ťažná sila rovnaká ako tlačná sila.
Ak by ste chceli druhý pár očí na výpočet, pošlite nám vŕtanie, priemer tyče, tlak a náčrt uchytenia. Vždy sa radi porozprávame o číslach predtým, ako sa čokoľvek vyrobí.
