Konzultace s produktem
Vaše e -mailová adresa nebude zveřejněna. Požadovaná pole jsou označena *
Pokud jste někdy stáli u jeřábu nebo zvedací plošiny a přemýšleli jste, jak velkou zátěž může válec skutečně pohnout, odpověď spočívá v jednom vztahu: tlak oleje vynásobený plochou, na kterou tlačí. Komu je srdce každého výpočtu síly hydraulického válce a po několika opakováních se stává druhou přirozeností.
Stavíme válce pro jeřáby, zvedací pracovní plošiny, odtahové vozy a pilotovací plošiny, takže velkou část našeho týdne strávíme touto aritmetikou. Níže je uvedena metoda, kterou skutečně používáme, zpracovaný příklad v metrických i imperiálních jednotkách a malé detaily, které rozhodují o tom, zda číslo na papíře odpovídá číslu na místě.
Základní vzorec: Síla se rovná oblasti tlaku a času
Každý výpočet začíná F = P × A, kde se síla měří v newtonech (nebo librách síly), tlak v pascalech (nebo psi) a plocha v metrech čtverečních (nebo čtverečních palcích). Jediná skutečná práce je najít správnou oblast, protože dvojčinný válec představuje dvě různé oblasti v závislosti na tom, kterým směrem olej proudí.
Síla tlaku (prodloužení)
Když se olej dostane do konce uzávěru, působí na celou plochu pístu. Pro průměr díry D je plocha A = π × D² ÷ 4. Vynásobte to pracovním tlakem a získáte vytahovací sílu.
Tažná síla (zatažení)
Když olej vstupuje do konce pístnice, samotná tyč zabírá část čela pístu. Je-li průměr tyče d, efektivní plocha se stane A = π × (D² − d²) ÷ 4. Protože tyč vždy ubírá plochu, je zatahovací síla vždy nižší než tažná síla, často o 30 až 45 procent na typickém poměru tyče k vrtání.
Udržujte jednotky konzistentní. Směšovací lišta se čtverečními palci je jediným nejčastějším zdrojem nesmyslných výsledků a tabulka vám bez varování vrátí sebevědomou, nesprávnou odpověď.
Vypracovaný příklad, který můžete následovat
Předpokládejme, že dvoučinný válec má vrtání 100 mm, tyč 70 mm a pracovní tlak 200 barů.
- Převod tlaku: 200 bar = 20 MPa = 20 N/mm².
- Plocha pístu: π × 100² ÷ 4 = 7 854 mm².
- Plocha tyče: π × 70² ÷ 4 = 3 848 mm².
- Vysouvací síla: 20 × 7 854 = 157 080 N, tedy asi 157 kN.
- Retrakční síla: 20 × (7 854 − 3 848) = 80 120 N, neboli asi 80 kN.
V tunách síly, což je zhruba 16 tun tlačení a 8 tun tahání, je rozdíl dostatečně velký na to, aby změnil specifikaci stroje. Stejný válec popsaný v imperiálních termínech, vrtání 4 palce a 2 palce tyč při 2 500 psi, dává asi 31 400 lbf vysunutí a 23 560 lbf zatažení. Poměr zůstává stejný, což je užitečná kontrola zdravého rozumu, když se pohybujete mezi sadami výkresů.
| Příklad | Bore | Rod | Tlak | Extension Síla | Retrakční síla |
|---|---|---|---|---|---|
| Metrické | 100 mm | 70 mm | 200 bar | 157 kN | 80 kN |
| imperiální | 4,0 palce | 2,0 palce | 2500 psi | 31 400 lbf | 23 560 lbf |
Správné vrtání, tyč a tlak
Výpočet je tak dobrý, jak dobré jsou jeho vstupy a tři z nich způsobují většinu chyb, které vidíme:
- Bore je vnitřní průměr hlavně, nikoli vnější průměr trubky a ne průměr koncového uzávěru.
- Průměr tyče by měla být měřena na chromovém povrchu. Tloušťka pokovení a opotřebení jsou méně důležité než použití jmenovité hodnoty výkresu.
- Tlak musí být pracovní tlak na hrdle válce, nikoli maximální jmenovitý výkon čerpadla. Nastavení pojistného ventilu je strop, nikoli provozní bod.
Pokud znáte pouze nastavení odlehčení, spusťte výpočet s touto hodnotou, abyste zjistili maximální sílu, kterou může válec vyvinout, a poté jej zopakujte s typickým pracovním tlakem, abyste viděli, co stroj používá v každodenním provozu. Rozdíl mezi těmito dvěma často vysvětluje, proč se stroj v jedné funkci cítí přestavěný a v jiné marginální.
Přeměna síly na tonáž
Jazyk stránek běží v tunách spíše než v kilonewtonech. Chcete-li převést, vydělte newtony 9 810, protože jedna metrická tunová síla se rovná 9,81 kN. Z výše uvedených 157 kN se stává asi 16 tun, což je údaj, který si většina operátorů dokáže okamžitě představit.
| množství | Od | To | Násobit podle |
|---|---|---|---|
| Tlak | 1 bar | psi | 14.50 |
| Tlak | 1 MPa | bar | 10 |
| Tlak | 1 psi | bar | 0.0689 |
| Síla | 1 kN | lbf | 224.8 |
| Síla | 1 metrická tuna síla | kN | 9.81 |
| Síla | 1 americká tunová síla | kN | 8.90 |
| Délka | 1 palec | mm | 25.4 |
Sledujte, jakou tunu používáte. Americká tuna je 2 000 lbf, zatímco metrická tuna je 2 205 lbf, a tento desetiprocentní rozdíl má způsob, jak se vynořit přesně ve špatný okamžik.
Proč je skutečná síla nižší než vzorec
Vzorec popisuje ideální válec. Skutečný hardware trochu ztrácí a pochopení toho, kam jde, vám pomůže posoudit, jakou rezervu přidat.
Tření těsnění a vedení
Těsnění pístu, těsnění pístnice a vodicí kroužky odolávají pohybu. Opotřebované nebo příliš těsné těsnění zvedněte toto číslo a válec, který byl několik měsíců nepoužívaný, se často odlomí při znatelně vyšším tlaku, než jaký potřebuje, aby se mohl dál pohybovat.
Zpětný tlak
Olej opouštějící protější komoru musí procházet hadicemi, ventily a filtry. Toto omezení vytváří zpětný tlak, který brání pohybu, takže čistá síla je pracovní tlaková síla mínus síla na vratné straně.
Boční zatížení a vychýlení
Válec posunutý mimo osu se mírně ohne, tyč se zasekne ve vedení a tření prudce stoupá. Jedná se spíše o mechanický problém než o hydraulický a žádný další tlak to čistě nevyřeší.
Jako plánovací příspěvek počítejte s 5 až 15 procenty pod teoretickou hodnotou. U všeho, co souvisí s bezpečností, považujte vypočítané číslo spíše za strop než za záruku.
Výběr bezpečnostního faktoru
Jakmile budete mít realistický údaj o síle, dalším rozhodnutím je, jakou rezervu ponesete. Univerzální odpověď neexistuje, ale tyto výchozí body fungují dobře v mobilních strojích:
- Stabilní, dobře vedená zátěž s jemným cyklováním: 1,5
- Nárazové zatížení, časté couvání nebo nerovný povrch: 2,0 a vyšší
- Aplikace zahrnující osoby: dodržujte příslušnou normu pro stroje, která je obvykle výrazně vyšší než 2
- Válce s dlouhým zdvihem: prohnutí tyče zkontrolujte samostatně, protože často omezuje konstrukci dříve, než tlak
Velkorysý bezpečnostní faktor není zadarmo. Zvyšuje hmotnost, náklady a teplo, takže cílem je číslo, které odráží skutečnou povinnost spíše než reflex. Také proto žádáme zákazníky o pracovní cyklus vedle tlaku a vrtání.
Od čísla k válci, který vydrží
Znát požadovanou sílu je pouze začátek. Válec jej pak musí dodávat v tisících cyklů, v prachu, dešti a teplotních výkyvech, aniž by se tyč ohnula nebo těsnění plakalo.
Například na autojeřábu se vylamovací síla plynule mění se stoupajícím úhlem výložníku a nejhorší případ se obvykle dostává do malého úhlu s plným zatížením. Dimenzování na průměr by způsobilo, že stroj bude krátký přesně tehdy, když na tom záleží.
Hydraulický vyrovnávací válec nákladního jeřábu Nastavuje úhel výložníku pro zvedání v různých výškách a vzdálenostech; dvouválcová varianta podporuje vyšší zatížení, přičemž je třeba vzít v úvahu velikost pro změnu vyrovnávací síly. Zobrazit produkt → Nůžkové zvedací plošiny přinášejí jiný obrat: zatížení sdílí několik zvedacích válců a síla potřebná na válec je nejvyšší, když plošina sedí na dně své dráhy a úhel spojení je nejméně příznivý. To jsou takové detaily, které sedí konstrukční úvahy pro konkrétní aplikaci a stojí za to je zkontrolovat, než bude vrtání opraveno.
Hydraulický zdvihací válec s nůžkovým zdvihem zvedací plošiny Jednočinné válce zvedají a spouštějí plošinu s tlumicími otvory pro hladké polohování; více válců sdílí zatížení, takže tažná síla v nejhorším případě stojí za kontrolu. Zobrazit produkt → Když je povinnost neobvyklá
Protlačování potrubí je dobrým příkladem práce, kde je jednoduchý vzorec pouze začátek. Hlavní zdvihací válce protlačují zeminou celou řadu trubek, takže potřebná síla musí pokrýt tření podél celé větve, odpor zeminy na čele a hmotnost trubky samotné. Výpočet je stále tlak krát plocha, ale plocha musí být velká a tlak musí být dostupný nepřetržitě po dlouhý zdvih.
Hydraulický hlavní válec pro protlačování trubek Jádrový zdroj energie pro zvedání potrubí, poskytující silný tah a přesné prodloužení; dimenzování síly musí pokrývat tření podél potrubí a odpor čela. Zobrazit produkt → V případech, jako je tento, je válec navržen podle zatížení, nikoli vybrán z katalogu, a údaj síly se stává prvním řádkem specifikace namísto konečné odpovědi.
Výpočty síly jsou jednou z těch malých dovedností, které vynaložené úsilí mnohonásobně vrátí. Jakmile se můžete s jistotou pohybovat mezi tlakem, plochou a tonáží, můžete během několika minut zkontrolovat výkres dodavatele, najít podměrečný válec, než se dostane do stroje, a vysvětlit zákazníkovi, proč tažná síla není stejná jako tlačná síla.
Pokud byste chtěli druhý pár oček na kalkulaci, zašlete nám vrtání, průměr tyče, tlak a náčrt upevnění. Vždy si rádi promluvíme o číslech, než se něco vyrobí.
