A hengererő kiszámítása: képlet, példák és gyakorlati tippek

A hidraulikus henger a lehető legegyszerűbb értelemben erőtöbbszöröző: egy kis szivattyú és egy szerény furat olyan terhelést tud elmozdítani, amelyet egyetlen ember sem tud kézzel mozgatni. A szorzás mögötti aritmetika rövid – egy képlet, egy területszámítás és néhány mértékegység-átváltás –, de pontosan ez az, ahol a legtöbb méretezési hiba elrejtőzik. Akár daru gémhengerét, ollós emelőjét vagy emelőhengert vizsgál csőszereléshez, ugyanaz a maroknyi lépés megbízható választ ad.

Az alapvető kapcsolat egy sorban

Az erő egyenlő a nyomás szorozva azzal a területtel, amelyre a nyomás hat: F = P × A. A nyomás a hidraulikafolyadék felületegységenkénti nyomása, a dugattyú területe pedig az, hogy mekkora felülettel kell nekinyomnia. Duplán egyet, és megduplázod az erőt; mindkettő duplája, és négyszer annyit kapsz.

A metrikus gyakorlatban a legtisztább párosítás a megapascal és a négyzetmilliméter. Mivel egy megapascal egy newton négyzetmilliméterenként, az eredmény közvetlenül newtonban lesz – ossza el 1000-zel, és máris megkapja a kilonewtonokat. A birodalmi gyakorlatban a font per négyzethüvelyk és a négyzethüvelyk szorzata font erőt ad átváltás nélkül.

Azok az értékek, amelyekkel leggyakrabban találkozni fog a rendszerek közötti átalakítás során:

• 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa, nagyjából 14,5 psi
• 1 MPa = 10 bar, nagyjából 145 psi
• 1 négyzethüvelyk = 645,16 négyzetmilliméter
• 1 kilonewton nagyjából 224,8 font erőt jelent
• 1 tonnás erő nagyjából 9,81 kilonewton

Mielőtt elkezdené, írja le az egységeket. A legtöbb rossz válasz, amit látunk, nem rossz képlet; ezek egyenletbe betáplált rudak, amelyek megapascalokat várnak, vagy milliméterek, amelyeket egy várt centiméterbe adagolnak.

Push and Pull Rarely Match

A meghosszabbított löketnél a teljes szivattyúnyomás a teljes furatfelületre hat, így a terület π/4 × D², ahol D a furat átmérője. A visszahúzási löketnél a folyadék csak a rúd körüli gyűrű alakú területet látja, így a hatásos terület π/4 × (D² − d²), ahol d a rúd átmérője. A rúd olyan fémet foglal el, amelyet a nyomás nem ér el.

Vegyünk egy 100 mm-es furatú hengert 70 mm-es rúddal, amely 20 MPa-on fut. A teljes furat területe körülbelül 7854 mm², ami nagyjából 157 kN tolóerőt ad. A gyűrűs felület körülbelül 4006 mm², ami nagyjából 80 kN húzóerőt ad – alig a felét. Egy rakományt tekintélyesen emelő henger meglehetősen szelíd lehet, ha ugyanazt a terhet kell visszahúznia.

Ez mindig számít, amikor a munkaterhelés megfordítja az irányt egy ciklus során: egy összecsukható kar, amely húz és tol, egy szintező henger, amelynek lefelé és felfelé kell tartania a platformot, vagy egy stabilizáló láb, amelynek vissza kell húzódnia az ellenállással szemben. Méret a gyengébb oldalon, nem az erősebb.

Egy működő példa, amelyet követhet

Tegyük fel, hogy egy gépnek 8 tonnát kell folyamatosan emelnie, és a szivattyú tehermentesítése 20 MPa-ra van állítva. Íme az a sorrend, amelyet egy ügyféllel végigjárnánk.

1. A rakomány átváltása: 8 tonna × 9,81 = körülbelül 78,5 kN.
2. Adjon hozzá munkamargót. Az 1,5-ös tényező lefedi a tömítés súrlódását, az ellennyomást, valamint a tömlők és szerelvények kis nyomásveszteségét, így körülbelül 118 kN.
3. Ossza el a nyomással, hogy megtalálja a kívánt területet: 118 000 N ÷ 20 N/mm² = 5 900 mm².
4. Visszafelé a furatból: a (4 × 5900 ÷ π) négyzetgyöke körülbelül 86,7 mm, így a következő szabványos méret felfelé 90 mm, ami teljes nyomáson 6362 mm²-t és nagyjából 127 kN-t ad.
5. Ellenőrizze a rúd végét és a löketet. Ha a teher húzódik a visszahúzás során, ellenőrizze a gyűrűs területet. Ha a löket hosszú és a terhelés nyomós, ellenőrizze a rúd kihajlását, mielőtt elfogadná a furatot – egy karcsú rúd jóval a henger elméleti tolóereje alatt tönkremehet.

Ez az utolsó lépés az, ahol az elmélet találkozik a gyakorlattal. Egy henger lehet elég erős, de még mindig rossz henger, mert a rúd összenyomott oszlopként viselkedik, és biztonságos terhelése meredeken csökken a lökethossz növekedésével.

Az elmélettől a ténylegesen megszerzett erőig

Az F = P × A szám elméleti. A valós teljesítmény valamivel alacsonyabb, és érdemes tudni, hogy miért. A tömítések súrlódása, a vezetősúrlódás és az olajnak a tartályba való visszaszorításához szükséges nyomás egyaránt érezhető. A legtöbb mobil gép esetében az elméleti számra alkalmazott 0,85 és 0,95 közötti hatásfok közelíti a valóságot, nagyobb hengerekkel és nagyobb nyomással a tartomány alsó határa felé.

Az egyenlet hasznos formája a következő: nettó erő = (nyitási nyomás × furatfelület) − (visszatérő nyomás × gyűrűfelület) − súrlódás. A középső kifejezést könnyű elfelejteni, és a korlátozott visszatérő áramlású vagy ellensúlyozó szelepekkel rendelkező köröknél jelentős lehet.

A nyomás is gondoskodást igényel. A biztonsági szelep beállítása mennyezet, nem ígéret. A gyors bővítés során az áramlási igény meghaladhatja a szivattyút, és a rendszer nyomása lecsökken, így a szükséges pillanatban rendelkezésre álló erő alacsonyabb lehet, mint a katalógus számítása szerint. Azokat a rendszereket, amelyek hosszú ideig tartanak terhet, mint például a kitámasztó hengereket, ellenőrizni kell a tartási képességet és a mozgathatóságot.

Furatméret és elméleti tolóerő egy pillantásra

Az alábbi táblázat a gyakori furatméretek gyors ésszerű ellenőrzését szolgálja. Az értékek a teljes furatfelületet feltételezik a meghosszabbított löketnél, és figyelmen kívül hagyják a súrlódást, ezért tekintsék felső korlátnak, nem pedig munkaképességnek.

Hogyan játszanak ezek a számok a valódi gépeken

A képlet univerzális, de a bemenetek nem. A teherautóba szerelt darukon a feszítőhenger feladata a gémet egy munkasugáron tartani, és az érzett erő éppúgy függ a gém szögétől, mint a horgon függő tehertől. A gém felemelkedésével a henger nyomatékkarja megváltozik, így ugyanaz az emelés nagyon eltérő nyomást igényelhet. Ezért a fúróhengereket a geometria és a szerelés olyan gondosan határozza meg, mint a furat.

Teherautóra szerelhető daru hidraulikus feszítőhenger Funkció: A gém szögének beállítása: A kihúzóhenger meghosszabbítása és visszahúzása révén a gém fel-le billenhet, hogy megfeleljen az emelési igényeknek különböző magasságokban... Termék megtekintése →

Az ollós emelők a spektrum másik végén helyezkednek el. Az emelőhenger egy rudazaton keresztül működik, amelynek mechanikai előnye az emelőkosár emelkedésével folyamatosan változik, így a legnagyobb rúderő gyakran a teljesen összeesett helyzet közelében jelenik meg, nem pedig teljes magasságban. Jellemző a nagy furat, a szerény nyomás és a rövid löket, és a számítást az emelési görbe több pontján meg kell ismételni.

Ollós emelő légi platform hidraulikus emelőhenger Részletek az egyszeres működésű emelőhengerek csillapító furataival a sima fel- és süllyedés érdekében, valamint furat-, rúd- és lökettartományok, amelyek alkalmasak az ollós emelőplatform számításaira. Termék megtekintése →

A csőemelés a végére szorítja a számítást. A fő emelőhengerek a talajon keresztül vezetik a csöveket a talaj ellenállása és a falsúrlódás ellen, gyakran több száz tonnás tolóerővel egy hosszú löket alatt. Itt az erőköltségvetést először a talajviszonyok, másodsorban a hidraulika határozza meg, és a hengernek többször is ki kell adnia ezt a tolóerőt kihajlás nélkül. Láthatja, hogy ezek a követelmények miben térnek el a tartományon belül hidraulikus hengerek cölöpgépekhez .

Csőemelő gép hidraulikus fő emelőhenger Magáramforrás a csőemeléshez, erős tolóerőt, stabil meghajtást és precíz hosszabbítás-szabályozást biztosít, nagy nyomásállósággal és tömítéssel a kemény folyamatos működés érdekében. Termék megtekintése →

Elkerülendő hibák

• A furatfelület használata a visszahúzáshoz, ami 30-50 százalékkal túlértékeli a húzóerőt a tipikus rúd arányoknál.
• A biztonsági szelep nyomásának kezelése folyamatosan elérhető üzemi nyomásként.
• Elfelejtette a visszatérő vezeték nyomását az ellensúly- vagy adagolószelepes körökben.
• Csak a terhelésnek megfelelő méretezés, és figyelmen kívül hagyva a rúd kihajlását hosszú löketű, kompressziós alkalmazásoknál.
• Keverősáv, megapascal és psi egy számításon belül.
• Nem hagy határt a tömítés súrlódásának, a hőmérséklet által vezérelt viszkozitásváltozásoknak vagy az élettartam alatti kopásnak.

Kérdések, amelyeket a tervezőktől hallunk

Melyik a képlet legrövidebb változata?

A newtonban kifejezett erő egyenlő a megapascalban kifejezett nyomással, szorozva a négyzetmilliméterben megadott területtel. Minden más átalakítás és korrekció.

Miért tér el a mért erő a számítotttól?

Általában súrlódás, ellennyomás vagy egy korlátozás után mért mérőműszer. Ellenőrizze a nyomást a hengernyílásnál terhelés alatt, ne a szivattyúnál.

Mekkora árrést kell hozzáadnom?

Állandó ipari terhelések esetén az 1,25 és 1,5 közötti ésszerű kiindulási pont. Lökésterhelés, kültéri használat vagy biztonság szempontjából kritikus tartási funkciók esetén lépjen magasabbra, és erősítse meg teszteléssel.

2004 óta építünk hidraulikus hengereket Zhejiangban, és a legtöbb erőkérdés, amelyre megválaszoljuk, a tervezés felénél mérnököktől származik, nem pedig az elején. Ha szeretne egy második szempárt a számokra, küldje el nekünk a terhelést, a löketet, az elvárt nyomást és a henger felszerelésének módját – ez általában elég ahhoz, hogy megmondjuk, hogy az Ön által választott furat kényelmes vagy marginális. Ha többet szeretne tudni a henger és az alkalmazás illesztéséről, olvassa el a következővel kapcsolatos megjegyzéseinket a legfontosabb tervezési szempontok a hidraulikus henger kiválasztásakor jó hely a folytatáshoz.