Хидравличен цилиндър Изчисляване на силата на натискане срещу издърпване: Ръководство за OEM оразмеряване

I. Защо силата на изтласкване и издърпване не са еднакви

Когато OEM инженер поиска aхидравличен цилиндъркойто може да „бута 10 тона“ или „дърпа 10 тона“, първият въпрос е дали тази сила е необходима от страната на целия отвор или от страната на пръта. Диференциалният хидравличен цилиндър има пълна площ на буталото от едната страна и пръстеновидна зона от другата. Прътът заема част от страната на пръта, така че наличната сила на теглене е по-ниска при същото налягане.

Тази разлика е лесно да се пропусне, когато резервен цилиндър е избран по външен диаметър или стар номер на част. Това е също така защо цилиндър, който изглежда има достатъчен номинален капацитет, може да не достави необходимата сила в действителната посока на движение.

Това ръководство обяснява логиката на изчислението, използвана за първоначален OEM преглед. Това не е заместител на цялостния дизайн на машината, структурната проверка, прегледа на хидравличната верига или оценката на безопасността.

II. Трите входа, които започват изчислението

2.1 Диаметър на отвора

Отворът или диаметърът на буталото определя пълната площ на буталото, изложена на натиск. По-голям отвор може да произведе повече теоретична сила при същото налягане, но също така променя обема на маслото, необходимия поток за дадена скорост, обвивката на цилиндъра и изискванията за монтаж.

2.2 Диаметър на пръта

Диаметърът на пръта влияе върху силата на теглене, тъй като прътът заема площ от страната на пръта. Той също така засяга връзката на пръта, натоварването на водача, наличната хлабина и начина, по който цилиндърът се справя с натиск или опън. Пръчката не може да бъде избрана само от силата на теглене; ходът, монтажът, насочването и действителният път на натоварване също имат значение.

2.3 Ефективно хидравлично налягане

Използвайте налягането, което действително е налично в цилиндъра по време на необходимото движение, а не само максималната настройка на облекчаване на помпата. Загубите на налягане през клапани, маркучи, фитинги и други компоненти могат да намалят налягането, доставяно към цилиндъра. Работната последователност на машината трябва да определи проектното налягане, използвано за първото изчисление.

III. Основните формули за натискане и издърпване

За изчисление при първо преминаване с използване на последователни единици:

Сила на натиск:

Сила на теглене:

където:

• F--е теоретичната сила на цилиндъра.
• P--е ефективно налягане в цилиндъра.
• A_бутало--е пълната площ на буталото.
• A_прът--е площта на напречното сечение на пръта.

За кръгъл участък:

Ако налягането е въведено в psi и диаметърът в инчове, резултатът е в паундове сила. Ако налягането е въведено в паскали и диаметърът в метри, резултатът е в нютони. Поддържайте системата от единици последователна от началото до края.

Тези уравнения описват теоретичната хидравлична сила. Те не включват автоматично триене на уплътнението, триене на водача, механични загуби, спад на налягането, ъгъл на натоварване, ускорение, структурна деформация или фактор на безопасност.

IV. Работен пример без рекламация на продукт

Да приемем, че инженер проверява цилиндър с:

• 3-инчов отвор
• 1,5-инчов прът
• 2000 psi ефективно налягане

Пълната площ на буталотое:

Площта на пръта е:

Следователно теоретичните стойности за първо преминаване са:

Разликата не е производствен дефект. Той идва от зоната на изместване на пръта от страната на пръта. Примерът е само за обучение по изчисляване; това не е оценка за конкретен продукт или машина на HCIC.

V. Защо първото изчисление не е окончателният избор

5.1 Механичното предимство променя необходимата сила на цилиндъра

Товарът не винаги действа директно по централната линия на цилиндъра. Лост, връзка, шарнир или ножица могат да увеличат или намалят необходимата сила в различни позиции. Инженерът трябва да изчисли най-лошата точка в движението, а не само началната позиция.

Ъгълът между цилиндъра и задвижвания елемент също има значение. Един цилиндър може да има висока теоретична сила, но слаб компонент на силата при определен ъгъл. Чертеж, показващ пътя и позициите на товара, е по-полезен от едно число на товара.

5.2 Статичната сила е различна от началната и движещата сила

Освобождаването на товар, ускоряването му и придвижването му с постоянна скорост са различни условия. Триенето на уплътнението, съпротивлението на водача, инерцията и съпротивлението на материала могат да направят първоначалната сила по-висока от силата, необходима по време на плавната част от хода.

За оборудване като ежектори, компактори, грайфери и механизми за повдигане, купувачът трябва да опише кога се появява най-голямата сила и дали товарът може да блокира или да се промени по време на хода.

5.3 Налягането не е същото като силата при натоварване

Отчетеното налягане в близост до помпата може да не е налягането в отвора на цилиндъра. Дължината на маркуча, фитингите, насочващите вентили, контролите на потока и противоналягането влияят върху наличното налягане. Едно надеждно изчисление трябва да идентифицира къде се измерва налягането и при какви работни условия.

5.4 Компресията и напрежението на пръта изискват различни проверки

Пръчка, натоварена с компресия, може да изисква преглед на стабилността на пръта, особено при дълъг ход или лошо водено разположение. Пръчка, натоварена на напрежение, може да се контролира от различни граници на свързване и материал. Този артикул не замества изчисление на изкълчване или структурна проверка; той разделя изчислението на силовата площ от тези допълнителни проверки.

VI. Сила, скорост и обем на маслото са свързани

По-голям отвор може да увеличи силата, но също така увеличава обема на маслото, необходим за движение на буталото през даден ход. За целева скорост необходимият поток е свързан с ефективната площ на камерата и скоростта на буталото. Страната на пръта има различен обем на единица дължина от страната на целия отвор.

Това създава компромис в дизайна:

• По-голямата площ на отвора може да осигури повече теоретична сила.
• Повече площ изисква повече поток за същата линейна скорост.
• По-големият прът намалява площта от страната на издърпване, но може да подобри устойчивостта на пръта към натоварването на приложение.
• По-дългият ход увеличава обема на маслото, монтажната дължина и важността на насочването.

Следователно един цилиндър трябва да бъде оразмерен заедно с помпата, вентила, резервоара, маркуча, монтажа и машинния цикъл като една система.

VII. Практичен работен процес за избор на OEM

1. Определете посоката на натоварване: Посочете дали цилиндърът трябва да натиска, дърпа или произвежда и двете сили.
2. Картирайте пътя на натоварване:Начертайте шарнирите, връзките, пантите, водачите и позициите на товара.
3. Определете най-лошата позиция:Изчислете необходимата сила там, където геометрията е най-неблагоприятна.
4. Задайте ефективното налягане: Използвайте наличното налягане в цилиндъра по време на съответния машинен цикъл.
5. Изберете предварителен отвор:Използвайте цялата площ на буталото за изчисления на тласкане и проверете необходимия марж на силата.
6. Изберете пръта:Проверете силата на теглене, компресията или опъна, хода, монтажа и насочването.
7. Проверете скоростта и потока:Потвърдете, че HPU и клапаните могат да осигурят необходимата скорост на движение.
8. Проверете плика:Сравнете прибрана дължина, удължена дължина, портове, щифтове, скоби и сервизно пространство.
9. Прегледайте безопасността и структурата:Проверете монтажите, заварките, водачите, ограничителите и предпазителите при действителното натоварване.
10. Потвърдете с производителя на цилиндъра:Изпратете данните за приложението преди окончателното одобрение на производството.

VIII. Какво да изпратите за оферта за хидравличен цилиндър

Едно полезно OEM запитване трябва да включва:

• Необходима сила на натиск и сила на теглене
• Посока на натоварването и продължителност на натоварването
• Работно налягане в цилиндъра
• Необходима скорост и време на цикъл
• Предпочитания за отвор, прът и ход, ако вече са определени
• Разширени и прибрани монтажни размери
• Стил на монтаж, щифтове, скоби или уши за пръти
• Ъгъл на натоварване и чертеж на връзката
• Работна температура и среда
• Информация за хидравличната течност и клапаните
• Количество, резервен модел или препратка към чертеж

Колкото по-пълен е пътят на натоварването, толкова по-лесно е да се разграничи проблемът с размерите на цилиндъра от проблемът с конструкцията, връзката или хидравличната верига.

IX. Заключение

Хидравличен цилиндърИзчислението на силата на натискане и издърпване започва с три основни входа: диаметър на отвора, диаметър на пръта и ефективно налягане. Пълната площ на буталото определя силата на изтласкване при първо преминаване, докато прътът намалява ефективната площ и следователно силата на издърпване.

Това изчисление е само началото. Ъгъл на свързване, стартово съпротивление, скорост, загуба на налягане, натоварване на пръта, монтаж, насочване и структура на машината определят дали даден цилиндър е подходящ за реалното приложение. OEM купувачите, които предоставят пълния път на товара и хидравличните данни, могат да получат по-полезна оферта от купувачите, които предоставят само номер на силата.

X. За HCIC

HCIC разработва и произвежда хидравлични цилиндри, хидравлични агрегати и свързани компоненти за превозни средства, обработка на отпадъци, строително и промишлено оборудване. Техническата пригодност трябва да се преразгледа спрямо действителния дизайн на машината и приложимите изисквания за безопасност.