Silindir Kuvveti Nasıl Hesaplanır: Formül, Örnekler ve Pratik İpuçları

Hidrolik silindir, mümkün olan en basit anlamda bir kuvvet çarpanıdır: Küçük bir pompa ve mütevazı bir delik, hiçbir mürettebatın elle hareket ettiremeyeceği bir yükü taşıyabilir. Bu çarpmanın ardındaki aritmetik kısadır - bir formül, bir alan hesaplaması ve birkaç birim dönüştürme - ama aynı zamanda çoğu boyutlandırma hatasının da saklandığı yerdir. İster bir vinç bom silindirini, ister bir makaslı kaldırıcıyı veya bir boru kurulumu için bir kaldırma silindirini kontrol ediyor olun, aynı birkaç adım size güvenilir bir yanıt verir.

Tek Hattaki Temel İlişki

Kuvvet, basıncın basıncın etki ettiği alanla çarpımına eşittir: F = P × A. Basınç, hidrolik sıvının birim yüzey başına yaptığı itme kuvvetidir ve piston alanı ise, hidrolik sıvının itmesi gereken yüzey miktarıdır. Birini ikiye katladığınızda kuvveti ikiye katlarsınız; ikisini de iki katına çıkarırsanız dört katını alırsınız.

Metrik uygulamada en temiz eşleşme megapaskal ve milimetre karedir. Bir megapaskal milimetre kare başına bir Newton olduğundan, sonuç doğrudan Newton cinsinden elde edilir - 1000'e bölün ve kilonewton'unuz olur. İmparatorluk uygulamasında, inç kare başına poundun inç kare ile çarpımı, hiçbir dönüşüm olmaksızın pound kuvvet verir.

Sistemler arasında dönüşüm yaparken en sık karşılaşacağınız değerler:

• 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa, kabaca 14,5 psi
• 1 MPa = 10 bar, kabaca 145 psi
• 1 inç kare = 645,16 milimetre kare
• 1 kilonewton kabaca 224,8 pound kuvvete karşılık gelir
• 1 ton-kuvvet kabaca 9,81 kilonewton'a eşittir

Başlamadan önce birimleri yazın. Gördüğümüz çoğu yanlış cevap yanlış formüller değil; bunlar megapaskal beklenen bir denkleme beslenen çubuklardır veya beklenen bir santimetreye beslenen milimetrelerdir.

İtme ve Çekme Nadiren Eşleşir

Uzatma strokunda, tam pompa basıncı tüm delik alanına etki eder, dolayısıyla alan π/4 × D² olur, burada D delik çapıdır. Geri çekilme vuruşunda sıvı yalnızca çubuğun etrafındaki halka şeklindeki alanı görür, dolayısıyla etkin alan π/4 × (D² − d²) olup d çubuğun çapıdır. Çubuk, basıncın ulaşamayacağı metali işgal eder.

20 MPa'da çalışan 70 mm'lik bir çubuğa sahip 100 mm çapında bir silindir alın. Tam delik alanı yaklaşık 7.854 mm²'dir ve kabaca 157 kN'lik bir itme kuvveti sağlar. Halka alanı yaklaşık 4.006 mm²'dir ve kabaca 80 kN'lik, yani ancak yarısı kadar bir çekme kuvveti sağlar. Bir yükü otoriteyle kaldıran bir silindir, aynı yükü geri çekmek zorunda kaldığında oldukça uysal olabilir.

Bu, çalışma yükünün bir döngü sırasında yön değiştirdiği durumlarda önemlidir: ittiği kadar çeken de katlanan bir kol, platformu hem aşağıda hem de yukarıda tutması gereken bir dengeleme silindiri veya dirence karşı geri çekilmesi gereken bir stabilizatör ayağı. Boyut zayıf tarafta, güçlü tarafta değil.

Takip Edebileceğiniz Çalışılmış Bir Örnek

Bir makinenin sürekli olarak 8 ton kaldırması gerektiğini ve pompa yükünün 20 MPa'ya ayarlandığını varsayalım. Bir müşteriyle birlikte izleyeceğimiz sıra şu şekildedir.

1. Yükü dönüştürün: 8 ton × 9,81 = yaklaşık 78,5 kN.
2. Bir çalışma marjı ekleyin. 1,5 faktörü, conta sürtünmesini, karşı basıncı ve hortumlar ile bağlantı elemanlarındaki küçük basınç kayıplarını kapsar ve yaklaşık 118 kN verir.
3. Gerekli alanı bulmak için basınca bölün: 118.000 N ÷ 20 N/mm² = 5.900 mm².
4. Deliği geriye doğru çıkarın: (4 × 5.900 ÷ π)'nin karekökü yaklaşık 86,7 mm'dir, dolayısıyla bir sonraki standart boyut 90 mm'dir, bu da tam basınçta 6.362 mm² ve ​​kabaca 127 kN verir.
5. Çubuk ucunu ve stroku kontrol edin. Yük geri çekilme sırasında çekilirse halka alanını doğrulayın. Strok uzunsa ve yük sıkıştırıcıysa, deliği kabul etmeden önce çubuğun burkulmasını kontrol edin; ince bir çubuk, silindirin teorik itme kuvvetinin çok altında arızalanabilir.

Bu son adım teorinin pratikle buluştuğu yerdir. Bir silindir yeterince güçlü olmasına rağmen yine de yanlış silindir olabilir, çünkü çubuk basınç altındaki bir sütun gibi davranır ve strok uzunluğu arttıkça güvenli yükü keskin bir şekilde düşer.

Teoriden Gerçekte Aldığınız Güce

F = P × A'dan gelen sayı teoriktir. Gerçek çıktı biraz daha düşük ve nedenini bilmekte fayda var. Sızdırmazlık sürtünmesi, kılavuz sürtünmesi ve yağın tanka geri itilmesi için gereken basınç, bunların hepsi bir ısırık alır. Çoğu mobil makine için, teorik rakama uygulanan 0,85 ile 0,95 arasındaki verimlilik sizi gerçeğe yakınlaştırır; daha büyük silindirler ve daha yüksek basınçlar bu aralığın alt ucuna doğru yerleşir.

Denklemin kullanışlı bir şekli şöyledir: net kuvvet = (uzatma basıncı × delik alanı) – (geri dönüş hattı basıncı × halka alanı) – sürtünme. Orta terimin unutulması kolaydır ve geri dönüş akışının kısıtlı olduğu veya dengeleme valflerinin olduğu devrelerde önemli olabilir.

Basının da bakıma ihtiyacı var. Tahliye vanası ayarı bir taahhüt değil, bir tavandır. Hızlı genişleme sırasında, akış talebi pompayı aşabilir ve sistem basıncında düşüşler meydana gelebilir, bu nedenle ihtiyaç duyduğunuz anda mevcut olan kuvvet, katalog hesaplamasının önerdiğinden daha düşük olabilir. Destek silindirleri gibi yükü uzun süre tutan sistemler, hareket kabiliyetinin yanı sıra tutma kabiliyeti açısından da kontrol edilmelidir.

Bir Bakışta Delik Boyutu ve Teorik İtki

Aşağıdaki tablo, yaygın olarak kullanılan delik boyutları için hızlı bir uygunluk kontrolüdür. Değerler, uzatma strokunda tam delik alanını varsayar ve sürtünmeyi göz ardı eder; dolayısıyla bunları çalışma kapasitesi yerine üst sınır olarak ele alın.

Bu Sayılar Gerçek Makinelerde Nasıl Oynanır?

Formül evrenseldir ancak girdiler değildir. Kamyona monteli bir vinçte orsa silindirinin görevi, bomu çalışma yarıçapında tutmaktır ve hissettiği kuvvet, kancadan sarkan yüke olduğu kadar bomun açısına da bağlıdır. Bom yükseldikçe silindirin moment kolu değişir, dolayısıyla aynı kaldırma kuvveti çok farklı basınçlar gerektirebilir. Bu nedenle orsa silindirleri geometri ve montaj açısından delik kadar dikkatli bir şekilde belirlenir.

Kamyona Monteli Vinç Hidrolik Bosa Silindiri Fonksiyon: Bom Açısının Ayarlanması: Orsa silindirinin uzatılması ve geri çekilmesi sayesinde bom, çeşitli yüksekliklerdeki kaldırma ihtiyaçlarını karşılamak için yukarı ve aşağı eğilebilir... Ürünü Görüntüle →

Makaslı kaldırıcılar yelpazenin diğer ucunda yer alır. Kaldırma silindiri, platform yükseldikçe mekanik avantajı sürekli olarak değişen bir bağlantı aracılığıyla çalışır, böylece en yüksek çubuk kuvveti çoğu zaman tam yükseklikten ziyade tamamen çökmüş konumun yakınında ortaya çıkar. Büyük çap, orta basınç ve kısa strok tipiktir ve hesaplamanın kaldırma eğrisindeki çeşitli noktalarda tekrarlanması gerekir.

Makaslı Kaldırma Platformu Hidrolik Kaldırma Silindiri Sorunsuz yükseliş ve iniş için sönümleme deliklerine sahip tek etkili kaldırma silindirlerinin yanı sıra makaslı kaldırma platformu hesaplamalarına uygun delik, çubuk ve strok aralıklarını ayrıntılarıyla sunar. Ürünü Görüntüle →

Boruların itilmesi hesaplamayı sınırlarına kadar zorlar. Ana kaldırma silindirleri, toprak direncine ve duvar sürtünmesine karşı, genellikle uzun bir strok boyunca birkaç yüz tonluk itme gücüyle boruyu zeminden geçirir. Burada kuvvet bütçesi öncelikle zemin koşullarına, ikinci olarak da hidroliklere göre belirlenir ve silindirin bu itme kuvvetini bükülmeden tekrar tekrar sağlaması gerekir. Bu gereksinimlerin ürün yelpazesinde nasıl farklılık gösterdiğini görebilirsiniz. kazık makineleri için hidrolik silindirler .

Boru Kriko Makinası Hidrolik Ana Kriko Silindiri Boruları kaldırmaya yönelik temel güç kaynağı, yüksek basınç direnci ve zorlu sürekli çalışma için sızdırmazlık özellikleriyle birlikte güçlü bir itme gücü, sabit itiş gücü ve hassas uzatma kontrolü sağlar. Ürünü Görüntüle →

Kaçınılması gereken hatalar

• Geri çekme stroku için delik alanının kullanılması, tipik çubuk oranlarında çekme kuvvetini yüzde 30 ila 50 oranında abartıyor.
• Tahliye valfi basıncını sürekli olarak mevcut çalışma basıncı olarak ele almak.
• Dengeleme veya ölçme valfli devrelerde dönüş hattı basıncını unutmak.
• Boyutlandırma yalnızca yüke göre yapılır ve uzun stroklu, sıkıştırıcı uygulamalarda çubuk burkulması göz ardı edilir.
• Bar, megapaskal ve psi tek bir hesaplamada karıştırılıyor.
• Hizmet ömrü boyunca conta sürtünmesi, sıcaklığa bağlı viskozite değişiklikleri veya aşınma için hiçbir marj bırakmaz.

Tasarımcılardan Duyduğumuz Sorular

Formülün en kısa versiyonu nedir?

Newton cinsinden kuvvet, megapaskal cinsinden basıncın milimetre kare cinsinden alanla çarpımına eşittir. Geriye kalan her şey dönüşüm ve düzeltmedir.

Ölçülen kuvvetim hesaplanan kuvvetten neden farklı?

Genellikle sürtünme, karşı basınç veya bir kısıtlamanın aşağısında alınan gösterge okuması. Basıncı pompa yerine yük altında silindir portunda kontrol edin.

Ne kadar marj eklemeliyim?

Sabit endüstriyel yükler için 1,25 ila 1,5 mantıklı bir başlangıç ​​noktasıdır. Şok yükler, dış mekan çalışmaları veya güvenlik açısından kritik tutma işlevleri için daha yükseğe çıkın ve testle onaylayın.

2004'ten bu yana Zhejiang'da hidrolik silindirler üretiyoruz ve yanıtladığımız kuvvet sorularının çoğu, tasarımın başlangıcından ziyade ortasındaki mühendislerden geliyor. Rakamları ikinci kez görmek isterseniz yükü, stroku, beklediğiniz basıncı ve silindirin nasıl monte edildiğini bize gönderin; bu genellikle seçtiğiniz deliğin rahat mı yoksa marjinal mi olduğunu size söylememiz için yeterlidir. Bir silindiri bir uygulamayla eşleştirme konusunda daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki notlarımıza bakın: Hidrolik silindir seçerken önemli tasarım hususları devam etmek için iyi bir yer.