Când un inginer OEM solicită acilindru hidrauliccare poate „împinge 10 tone” sau „trage 10 tone”, prima întrebare este dacă acea forță este necesară pe partea cu alezaj complet sau pe partea tijei. Un cilindru hidraulic diferențial are o zonă completă a pistonului pe o parte și o zonă inelară pe cealaltă. Tija ocupă o parte din zona laterală a tijei, astfel încât forța de tragere disponibilă este mai mică la aceeași presiune.
Această diferență este ușor de ratat atunci când un cilindru de schimb este selectat după diametrul exterior sau un număr vechi de piesă. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care un cilindru care pare să aibă suficientă capacitate nominală poate să nu furnizeze forța necesară în direcția reală de mișcare.
Acest ghid explică logica de calcul utilizată pentru o revizuire inițială OEM. Nu este un substitut pentru proiectarea completă a mașinii, verificarea structurii, revizuirea circuitului hidraulic sau evaluarea siguranței.
Alezajul sau diametrul pistonului determină suprafața completă a pistonului expusă la presiune. Un alezaj mai mare poate produce mai multă forță teoretică la aceeași presiune, dar modifică și volumul de ulei, debitul necesar pentru o anumită viteză, învelișul cilindrului și cerințele de montare.
Diametrul tijei afectează forța de tragere deoarece tija ocupă o zonă pe partea tijei. De asemenea, afectează conexiunea tijei, încărcarea ghidajului, jocul disponibil și modul în care cilindrul gestionează compresia sau tensiunea. O tijă nu poate fi selectată numai din forța de tragere; cursa, montarea, ghidarea și calea reală a sarcinii contează și ele.
Folosiți presiunea care este efectiv disponibilă la cilindru în timpul mișcării necesare, nu numai setarea maximă de descărcare a pompei. Pierderile de presiune prin supape, furtunuri, fitinguri și alte componente pot reduce presiunea furnizată în cilindru. Secvența de funcționare a mașinii ar trebui să determine presiunea de proiectare utilizată pentru primul calcul.
Pentru un calcul de primă trecere folosind unități consistente:
Forța de împingere:
Forța de tragere:
Unde:
Pentru o secțiune circulară:
Dacă presiunea este introdusă în psi și diametrul în inci, rezultatul este în lire-forță. Dacă presiunea este introdusă în pascali și diametrul în metri, rezultatul este în newtoni. Păstrați sistemul unitar consistent de la început până la sfârșit.
Aceste ecuații descriu forța hidraulică teoretică. Acestea nu includ automat frecarea etanșării, frecarea de ghidare, pierderile mecanice, căderea de presiune, unghiul de încărcare, accelerația, deformarea structurală sau un factor de siguranță.
Să presupunem că un inginer verifică un cilindru cu:
Zona completă a pistonuluieste:
Zona tijei este:
Prin urmare, valorile teoretice de primă trecere sunt:
Diferența nu este un defect de fabricație. Acesta provine din zona de deplasare a tijei de pe partea tijei. Exemplul este doar pentru antrenamentul de calcul; nu este o evaluare pentru un anumit produs sau mașină HCIC.
Sarcina nu acționează întotdeauna direct de-a lungul liniei centrale a cilindrului. O pârghie, o legătură, o balama sau un aranjament cu foarfece poate crește sau reduce forța necesară în diferite poziții. Inginerul ar trebui să calculeze cel mai rău punct al mișcării, nu doar poziția de pornire.
Unghiul dintre cilindru și elementul antrenat contează și el. Un cilindru poate avea o forță teoretică mare, dar o componentă slabă a forței la un anumit unghi. Un desen care arată traseul și pozițiile de încărcare este mai util decât un singur număr de încărcare.
Eliberarea unei sarcini, accelerarea acesteia și deplasarea ei cu viteză constantă sunt condiții diferite. Frecarea etanșării, rezistența de ghidare, inerția și rezistența materialului pot face ca forța inițială să fie mai mare decât forța necesară în timpul unei părți netede a cursei.
Pentru echipamente precum ejectoarele, compactoarele, prinderile și mecanismele de ridicare, cumpărătorul trebuie să descrie când apare cea mai mare forță și dacă sarcina se poate bloca sau modifica în timpul cursei.
Citirea presiunii din apropierea pompei poate să nu fie presiunea de la orificiul cilindrului. Lungimea furtunului, fitingurile, supapele direcționale, controlul debitului și contrapresiunea influențează toate presiunea disponibilă. Un calcul fiabil ar trebui să identifice unde este măsurată presiunea și în ce condiții de funcționare.
O tijă încărcată în compresie poate necesita o revizuire a stabilității tijei, în special într-un aranjament cu cursă lungă sau prost ghidat. O tijă încărcată în tensiune poate fi controlată prin diferite limite de conexiune și material. Acest articol nu înlocuiește un calcul al flambajului sau o verificare structurală; se separă calculul forței-zonă de acele verificări suplimentare.
Un alezaj mai mare poate crește forța, dar crește și volumul de ulei necesar pentru a deplasa pistonul printr-o cursă dată. Pentru o viteză țintă, debitul necesar este legat de zona efectivă a camerei și viteza pistonului. Partea tijei are un volum diferit pe unitatea de lungime față de partea cu alezaj complet.
Acest lucru creează un compromis de design:
Prin urmare, un cilindru trebuie dimensionat cu pompa, supapa, rezervorul, furtunul, montarea și ciclul mașinii ca un singur sistem.
O întrebare OEM utilă ar trebui să includă:
Cu cât traseul de sarcină este mai complet, cu atât este mai ușor să distingeți o problemă de dimensionare a cilindrului de o problemă de structură, legătură sau circuit hidraulic.
Cilindru hidraulicCalculul forței de împingere și tragere începe cu trei intrări de bază: diametrul alezajului, diametrul tijei și presiunea efectivă. Suprafața completă a pistonului determină forța de împingere la prima trecere, în timp ce tija reduce aria efectivă și, prin urmare, forța de tragere.
Acest calcul este doar începutul. Unghiul de legătură, rezistența la pornire, viteza, pierderea de presiune, încărcarea tijei, montarea, ghidarea și structura mașinii determină dacă un cilindru este potrivit pentru aplicația reală. Cumpărătorii OEM care furnizează traseul complet de încărcare și date hidraulice pot primi o cotație mai utilă decât cumpărătorii care trimit doar un număr de forță.
HCIC dezvoltă și produce cilindri hidraulici, unități hidraulice de putere și componente aferente pentru vehicule, manipularea deșeurilor, construcții și echipamente industriale. Adecvarea tehnică trebuie revizuită în raport cu proiectarea efectivă a mașinii și cerințele de siguranță aplicabile.
