Paano Kalkulahin ang Hydraulic Cylinder Force: Push, Pull at Tonnage Basics

Kung sakaling tumayo ka na sa tabi ng crane o elevator platform at nagtaka kung gaano karaming load ang maaaring ilipat ng isang silindro, ang sagot ay bumaba sa isang relasyon: ang presyon ng langis na pinarami ng lugar na tinutulak nito. Iyon ang puso ng bawat pagkalkula ng puwersa ng hydraulic cylinder, at pagkatapos ng ilang pag-uulit ito ay nagiging pangalawang kalikasan.

Gumagawa kami ng mga cylinder para sa mga crane, aerial work platform, mga tow truck at mga piling rig, kaya isang magandang bahagi ng aming linggo ang ginugugol sa arithmetic na ito. Nasa ibaba ang paraan na aktwal naming ginagamit, isang gumaganang halimbawa sa parehong sukatan at imperyal na mga yunit, at ang maliliit na detalye na nagpapasya kung ang numero sa papel ay tumutugma sa numero sa site.

Ang Pangunahing Pormula: Ang Puwersa ay Katumbas ng Lugar ng Mga Oras ng Presyon

Ang bawat pagkalkula ay nagsisimula sa F = P × A, kung saan ang puwersa ay sinusukat sa newtons (o pounds-force), pressure sa pascals (o psi) at lugar sa square meters (o square inches). Ang tanging tunay na trabaho ay ang paghahanap ng tamang lugar, dahil ang isang double acting cylinder ay nagpapakita ng dalawang magkaibang mga depende sa kung aling paraan ang langis ay dumadaloy.

Push Puwersa (Extension)

Kapag ang langis ay pumasok sa dulo ng takip, ito ay kumikilos sa buong mukha ng piston. Para sa diameter ng bore D, ang lugar ay A = π × D² ÷ 4. I-multiply iyon sa working pressure at mayroon kang extension force.

Pull Puwersa (Pagbawi)

Kapag ang langis ay pumasok sa dulo ng baras, ang baras mismo ay sumasakop sa bahagi ng mukha ng piston. Kung ang diameter ng baras ay d, ang mabisang lugar ay magiging A = π × (D² − d²) ÷ 4. Dahil ang baras ay palaging nag-aalis ng lugar, ang puwersa ng pagbawi ay palaging mas mababa kaysa sa puwersa ng extension, kadalasan ay 30 hanggang 45 porsiyento sa isang tipikal na rod-to-bore ratio.

Panatilihing pare-pareho ang mga unit. Ang paghahalo ng bar na may square inches ay ang nag-iisang pinakakaraniwang pinagmumulan ng mga walang katuturang resulta, at ang isang spreadsheet ay masayang magbabalik ng isang kumpiyansa, maling sagot nang hindi ka binabalaan.

Isang Mahusay na Halimbawa na Maari Mong Sundin

Ipagpalagay na ang isang double acting cylinder ay may 100 mm bore, isang 70 mm rod at isang working pressure na 200 bar.

1. I-convert ang presyon: 200 bar = 20 MPa = 20 N/mm².
2. Lugar ng piston: π × 100² ÷ 4 = 7,854 mm².
3. Lugar ng baras: π × 70² ÷ 4 = 3,848 mm².
4. Lakas ng extension: 20 × 7,854 = 157,080 N, o humigit-kumulang 157 kN.
5. Lakas ng pagbawi: 20 × (7,854 − 3,848) = 80,120 N, o humigit-kumulang 80 kN.

Sa toneladang puwersa na humigit-kumulang 16 toneladang pagtulak at 8 toneladang paghila, isang pagkakaibang sapat na malaki upang baguhin kung paano tinukoy ang isang makina. Ang parehong silindro na inilarawan sa mga tuntunin ng imperyal, isang 4 na pulgadang bore at 2 pulgadang baras sa 2,500 psi, ay nagbibigay ng humigit-kumulang 31,400 lbf na pagpapalawak at 23,560 lbf na pag-urong. Ang ratio ay nananatiling magkapareho, na isang madaling gamiting sanity check kapag ikaw ay gumagalaw sa pagitan ng mga drawing set.

Pagkuha ng Bore, Rod at Presyon ng Tama

Ang pagkalkula ay kasing ganda lamang ng mga input nito, at tatlo sa mga ito ang sanhi ng karamihan sa mga error na nakikita natin:

• Bore ay ang panloob na diameter ng bariles, hindi ang panlabas na diameter ng tubo at hindi ang diameter ng dulo ng takip.
• diameter ng baras dapat sukatin sa ibabaw ng chrome. Ang kapal at pagsusuot ng plating ay mas mababa kaysa sa paggamit ng nominal na halaga ng pagguhit.
• Presyon dapat ang gumaganang presyon sa cylinder port, hindi ang pinakamataas na rating ng pump. Ang setting ng relief valve ay isang kisame, hindi isang operating point.

Kung alam mo lang ang setting ng relief, patakbuhin ang kalkulasyon gamit ang halagang iyon upang mahanap ang maximum na puwersa na maaaring mabuo ng cylinder, pagkatapos ay ulitin ito gamit ang karaniwang pressure sa pagtatrabaho upang makita kung ano ang ginagamit ng makina sa pang-araw-araw na tungkulin. Ang agwat sa pagitan ng dalawa ay madalas na nagpapaliwanag kung bakit ang isang makina ay nakakaramdam ng overbuilt sa isang function at marginal sa isa pa.

Pag-convert ng Puwersa sa Upangnnage

Ang wika ng site ay tumatakbo sa tonelada sa halip na mga kilonewton. Upang mag-convert, hatiin ang mga newton sa 9,810, dahil ang isang metric tonne-force ay katumbas ng 9.81 kN. Ang 157 kN sa itaas ay nagiging humigit-kumulang 16 tonelada, na kung saan ay isang figure na halos lahat ng mga operator ay maaaring larawan kaagad.

Panoorin kung aling tonelada ang iyong ginagamit. Ang isang toneladang US ay 2,000 lbf habang ang isang metrikong tonelada ay 2,205 lbf, at ang sampung porsyentong pagkakaiba ay may paraan ng paglabas sa eksaktong maling sandali.

Bakit Mas Mababa ang Tunay na Puwersa kaysa sa Formula

Inilalarawan ng formula ang isang perpektong silindro. Ang tunay na hardware ay nawalan ng kaunti, at ang pag-unawa kung saan ito pupunta ay nakakatulong sa iyo na husgahan kung gaano karaming margin ang idaragdag.

Seal at Guide Friction

Ang mga piston seal, rod seal at guide ring ay lumalaban sa paggalaw. Nakasuot o sobrang sikip mga selyo itulak ang figure na ito pataas, at ang isang silindro na nakaupo nang hindi ginagamit sa loob ng maraming buwan ay madalas na humihiwalay sa isang kapansin-pansing mas mataas na presyon kaysa sa kailangan nitong patuloy na gumalaw.

Presyon sa likod

Ang langis na umaalis sa tapat na silid ay kailangang dumaan sa mga hose, balbula at mga filter. Ang paghihigpit na iyon ay lumilikha ng back pressure na sumasalungat sa paggalaw, kaya ang net force ay ang working pressure force minus ang return-side force.

Side Load at Misalignment

Ang isang silindro ay itinulak ang off-axis na yumuko nang bahagya, ang baras ay nagbubuklod sa gabay, at ang alitan ay umaakyat nang husto. Ito ay isang mekanikal na problema sa halip na isang haydroliko, at walang halaga ng dagdag na presyon ang nag-aayos nito nang malinis.

Bilang allowance sa pagpaplano, asahan ang 5 hanggang 15 porsiyentong mas mababa sa teoretikal na halaga. Para sa anumang bagay na nauugnay sa kaligtasan, ituring ang kinakalkula na numero bilang isang kisame sa halip na isang garantiya.

Pagpili ng Safety Factor

Kapag mayroon ka nang makatotohanang figure ng puwersa, ang susunod na desisyon ay kung magkano ang margin na dadalhin. Walang pangkalahatang sagot, ngunit gumagana nang maayos ang mga panimulang puntong ito sa makinarya ng mobile:

• Mga steady, well-guided load na may banayad na pagbibisikleta: 1.5
• Shock loading, madalas na pagbaliktad o hindi pantay na lupa: 2.0 at mas mataas
• Mga application na kinasasangkutan ng mga tao: sundin ang naaangkop na pamantayan ng makina, na kadalasang higit sa 2
• Mahabang stroke cylinders: suriin ang rod buckling nang hiwalay, dahil madalas nitong nililimitahan ang disenyo bago ang pressure

Ang isang mapagbigay na kadahilanan sa kaligtasan ay hindi libre. Nagdaragdag ito ng timbang, gastos at init, kaya ang layunin ay isang numero na sumasalamin sa tunay na tungkulin sa halip na isang reflex. Iyon din ang dahilan kung bakit hinihiling namin sa mga customer ang duty cycle kasabay ng pressure at bore.

Mula sa Numero hanggang sa Silindro na Tumatagal

Ang pag-alam sa kinakailangang puwersa ay simula lamang. Pagkatapos ay kailangan itong ihatid ng silindro sa libu-libong cycle, sa alikabok, ulan at mga pagbabago sa temperatura, nang hindi nakayuko ang baras o umiiyak ang mga seal.

Sa isang crane na naka-mount sa trak, halimbawa, patuloy na nagbabago ang puwersa ng luffing habang tumataas ang anggulo ng boom, at ang pinakamasamang kaso ay kadalasang dumarating sa mababang anggulo na may buong karga. Ang pag-size sa average ay mag-iiwan sa makina na maikli nang eksakto kung ito ay mahalaga.

Truck-Mounted Crane Hydraulic Luffing Cylinder Inaayos ang anggulo ng boom para sa pag-angat sa iba't ibang taas at distansya; Sinusuportahan ng dual-cylinder option ang mas mabibigat na load, na may mga pagsasaalang-alang sa laki para sa pagbabago ng luffing forces. Tingnan ang Produkto →

Ang mga scissor lift ay nagdudulot ng ibang twist: maraming nakakataas na cylinder ang nagbabahagi ng karga, at ang puwersa na kinakailangan sa bawat cylinder ay pinakamataas kapag ang platform ay nakaupo sa ibaba ng paglalakbay nito at ang anggulo ng pagkakaugnay ay hindi gaanong kanais-nais. Ito ang mga uri ng mga detalye na nakaupo sa likod ang mga pagsasaalang-alang sa disenyo para sa isang partikular na aplikasyon , at sulit na suriin ang mga ito bago maayos ang bore.

Scissor Lift Aerial Platform Hydraulic Lifting Cylinder Ang mga single-acting cylinders ay nagtataas at nagpapababa sa platform na may mga butas sa pamamasa para sa maayos na pagpoposisyon; maramihang mga cylinder ang nagbabahagi ng load, na ginagawang pinakamasamang kaso ng puwersa ng linkage na sulit na suriin. Tingnan ang Produkto →

Kapag Hindi Pangkaraniwan ang Tungkulin

Ang pipe jacking ay isang magandang halimbawa ng trabaho kung saan ang simpleng formula ay simula pa lamang. Ang pangunahing mga jacking cylinder ay nagtutulak ng isang buong string ng pipe sa lupa, kaya ang kinakailangang puwersa ay kailangang masakop ang friction kasama ang buong string, paglaban sa lupa sa mukha at ang bigat ng pipe mismo. Ang kalkulasyon ay pressure times area pa rin, ngunit ang lugar ay dapat na malaki at ang pressure ay dapat na patuloy na magagamit sa isang mahabang stroke.

Pipe Jacking Machine Hydraulic Main Jacking Cylinder Core power source para sa pipe jacking, na nagbibigay ng malakas na thrust at tumpak na extension; dapat na sakop ng force sizing ang friction sa kahabaan ng pipe string at face resistance. Tingnan ang Produkto →

Sa mga ganitong kaso, ang silindro ay idinisenyo sa paligid ng pagkarga sa halip na pinili mula sa isang katalogo, at ang bilang ng puwersa ay nagiging unang linya ng isang detalye sa halip na ang huling sagot.

Ang mga puwersang kalkulasyon ay isa sa mga maliliit na kasanayang nagbabayad ng pagsisikap nang maraming beses. Sa sandaling makagalaw ka nang may kumpiyansa sa pagitan ng pressure, area at tonnage, maaari mong suriin ng mabuti ang pagguhit ng isang supplier sa loob ng ilang minuto, makita ang isang maliit na silindro bago ito makarating sa makina, at ipaliwanag sa isang customer kung bakit ang puwersa ng paghila ay hindi katulad ng puwersa ng pagtulak.

Kung gusto mo ng pangalawang pares ng mga mata sa isang pagkalkula, ipadala sa amin ang bore, diameter ng baras, presyon at isang sketch ng mounting. Palagi kaming natutuwa na pag-usapan ang mga numero bago gumawa ng anumang bagay.