Vzorec oblasti piestu: Vypočítajte vŕtanie, tyč a silu hydraulického valca

Plocha piestu je jedno z tých čísel, ktoré na papieri vyzerajú jednoducho, no v tichosti rozhodujú o tom, ako sa hydraulický valec správa v teréne. Či už kontrolujete silu, odhadujete rýchlosť alebo porovnávate zatiahnutie na strane tyče s predĺžením s plným otvorom, východiskový bod je rovnaký: získajte správnu oblasť. Tento sprievodca prechádza oblasťou piestového vzorca, sieťovou oblasťou na strane tyče a praktickými detailmi, na ktorých záleží, keď čísla opustia stránku a vstúpia do dielne.

Vzorec základnej plochy piestu

Plocha čela piesta je plocha kruhu. Ak poznáte polomer, použite A = πr². Ak poznáte priemer otvoru, ktorý je bežnejší pri práci s valcom, použite A = πd²/4. Tu je A plocha, d je priemer otvoru alebo piesta, r je polovica tohto priemeru a π je približne 3,1416. Pre vŕtanie 100 mm je r = 50 mm, takže A = π × 50² ≈ 7 854 mm². Použitím tvaru priemeru sa získa rovnaký výsledok: π × 100² / 4 ≈ 7 854 mm². Udržujte jednotky konzistentné: mm s mm, cm s cm, palce s palcami. Výpočet zmiešaných jednotiek je jedným z najrýchlejších spôsobov, ako vytvoriť číslo, ktoré vyzerá vierohodne, ale je nesprávne.

Piest hydraulického valca v 45# a QT500-7 Pretože geometria piestu ovplyvňuje účinnú tesniacu plochu, toto príslušenstvo hydraulického valca oddeľuje tlakové médiá a je dostupné v 45# a QT500-7. Zobraziť produkt →

Geometria piestu je dôležitá rovnako ako aritmetika. Piest, ktorý nie je koncentrický, alebo diera, ktorá je opotrebovaná alebo ryhovaná, môže zmeniť účinnú tesniacu plochu v prevádzke, aj keď je nominálny vzorec správny. Preto je vzorec východiskovým bodom, nie náhradou za kontrolu.

Prečo je priemer zvyčajne číslo, ktoré máte

Vo väčšine dokumentácie hydraulických valcov je vŕtanie uvedené ako priemer, nie ako polomer. To je výhodné, pretože tvar priemeru sa vyhne jednému konverznému kroku. Kroky sú jednoduché:

1. Zmerajte alebo potvrďte priemer otvoru v rovnakom jednotkovom systéme, ktorý budete používať pre tlak a prietok.
2. Štvorcový priemer.
3. Vynásobte π a vydeľte 4.
4. Zaznamenajte výsledok ako celú plochu piesta.

S otvorom 63 mm, A = π × 63² / 4 ≈ 3 117 mm². Pri vŕtaní 3,00 palca A = π × 3,00² / 4 ≈ 7,07 palca². Aritmetika je jednoduchá; disciplína spočíva v oddelení nominálneho vŕtania, skutočného vŕtania a priemeru tyče. Valec môže byť uvedený ako vŕtanie 100 mm, ale namerané vŕtanie môže byť mierne nad alebo pod touto hodnotou v závislosti od tolerancie a opotrebovania. Pre odhady sily použite nominálnu hodnotu; na zistenie chyby zmerajte skutočný otvor.

Čistá plocha na strane tyče

V dvojčinnom valci piest netlačí na plnú plochu piesta v oboch smeroch. Na strane tyče zaberá tyč časť čela piesta. Efektívna plocha je prstencová plocha: A_net = π/4 (D² - d²), kde D je priemer otvoru a d je priemer tyče. Toto je oblasť, na ktorú skutočne pôsobí hydraulická kvapalina počas zaťahovania. Ignorovanie oblasti tyče je jednou z najčastejších chýb vo výpočtoch sily, najmä na valcoch s dlhým zdvihom, kde je tyč vzhľadom na vŕtanie veľká.

Pochrómovaná hydraulická piestna tyč 20–220 mm S priemerom 20–220 mm, dĺžkou až 8000 mm a chrómovaným povrchom je táto piestna tyč dôležitá, keď plocha tyče ovplyvňuje výpočty čistej sily. Zobraziť produkt →

Priemer tyče nie je zanedbateľný detail. Nastavuje plochu siete a tiež ovplyvňuje pevnosť stĺpika a trenie tesnenia. Tyč, ktorá je poddimenzovaná pre zaťaženie, sa môže vychýliť, zatiaľ čo predimenzovaná tyč znižuje ťažnú silu, pretože odoberá väčšiu plochu z čela piesta. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje rozdiel pre bežné kombinácie vŕtania a tyče.

Od oblasti k sile a rýchlosti

Keď je oblasť známa, sila priamo nasleduje: F = p × A. S p v N/mm² (MPa) a A v mm² vychádza sila v newtonoch. Pre 100 mm vŕtanie pri 16 MPa je vyťahovacia sila približne 7 854 mm² × 16 N/mm² ≈ 125 664 N alebo 125,7 kN. Na strane tyče, pri použití čistej plochy z tabuľky, je ťažná sila približne 5 391 mm² × 16 N/mm² ≈ 86 256 N alebo 86,3 kN. Tento rozdiel nie je chyba zaokrúhľovania; je to tyč, ktorá robí svoju prácu.

Valcová rúrka pre hydraulické valce, Φ40–Φ320 mm Vďaka honovaným alebo valcovaným vnútorným povrchom a materiálom vrátane 20#, 45#, Q345B a 27SiMn táto rúrka podporuje kruhovitosť a tesnenie pri výpočtoch sily na základe vŕtania. Zobraziť produkt →

Vŕtanie je vytvorené trubicou valca, takže kvalita trubice a kruhovitosť ovplyvňujú, ako blízko skutočný valec sleduje vypočítanú plochu. Rúrka, ktorá nie je guľatá alebo opotrebovaná, môže zmeniť efektívnu vôľu a tesniace správanie, aj keď sa menovitý priemer na výkrese nezmenil.

Rýchlosť využíva rovnakú plochu v opačnom poradí: v = Q / A, kde Q je prietok a A je efektívna plocha. Ak je prietok v mm³/min a plocha v mm², rýchlosť je v mm/min. Dávajte pozor na predĺženie verzus stiahnutie; plocha na strane tyče je menšia, takže stiahnutie je zvyčajne rýchlejšie pri rovnakom prietoku. To je jeden z dôvodov, prečo sa valec cíti inak v každom smere, aj keď je nastavenie tlaku nezmenené. Vzorec dáva teoretickú silu. Skutočná sila je nižšia v dôsledku trenia tesnenia, poklesu tlaku a protitlaku. Pre počiatočné dimenzovanie je teoretický údaj stále tým správnym východiskovým bodom; na podrobný návrh, test alebo započítanie týchto strát.

Bežné chyby pri používaní vzorca oblasti piestu

• Použitie priemeru ako polomeru v A = πr². Ak máte iba priemer, použite A = πd²/4 alebo najskôr vydeľte priemer 2.
• Zabudnite na oblasť tyče na strane zaťahovania. Plocha plného otvoru sa vzťahuje na predĺženie; prstencová oblasť sa vzťahuje na stiahnutie.
• Miešacie jednotky. Pred výpočtom preveďte vŕtanie, tyč, tlak a prietok na konzistentnú sadu.
• Mätúce menovité a namerané rozmery. Menovitý otvor je v poriadku pre katalógové výpočty; meraný vývrt je lepší na diagnostiku.
• Spracovanie teoretickej sily ako inštalovanej sily. Trenie tesnenia, spätný tlak a straty v potrubí znižujú dostupnú silu.
• Zaokrúhľovanie príliš skoro. Vo výpočte preneste dostatočný počet desatinných miest a potom zaokrúhlite konečný výsledok.

Ak chcete získať širší kontrolný zoznam dizajnu, náš článok o kľúčové konštrukčné úvahy pri výbere hydraulického valca pre konkrétnu aplikáciu prechádza cez vŕtanie, zdvih, montáž a stavy zaťaženia.

Praktické poznámky z predajne

V Zhejiang Huanfeng Machinery vyrábame hydraulické valce od roku 2004 a vzorec oblasti sa objavuje takmer v každej konverzácii o sile, rýchlosti alebo veľkosti valcov. Matematika je stabilná, ale vstupy si zaslúžia rešpekt. Vŕtanie merané s opotrebovaným strmeňom, priemer tyče prevzatý zo starého výkresu alebo hodnota tlaku uvedená bez jednotiek môže spôsobiť, že inak správny výpočet bude mimo kurzu. Radšej si najprv potvrdíme základy: vŕtanie, tyč, zdvih, tlak, prietok a montáž. Potom vzorec robí to, čo má.

Rovnaký vzor vidíme na valcoch žeriavu, vzdušnej pracovnej plošiny, odťahovacieho vozíka a stohovacieho stroja: oblasť na strane tyče je tá, ktorá sa prehliada. Trenie tesnenia nemení geometrickú oblasť, ale mení silu, ktorú môžete použiť. Ak hľadáte nedostatok sily, skontrolujte tesnenia a povrch tyče, ako aj aritmetiku. Ak budete držať vzorec blízko a jednotky poctivé, oblasť piestu prestane byť cvičením v triede a stane sa praktickým nástrojom na riešenie problémov. Začnite s oblasťou plného otvoru, odčítajte oblasť tyče, keď sa valec zasúva, a pamätajte, že skutočný stroj má vždy o niečo viac, ako je ideálna rovnica.