Dugattyúfelület képlete: Számítsa ki a hidraulikus henger furatát, a rudat és az erőt

A dugattyúfelület azon számok közé tartozik, amelyek papíron egyszerűnek tűnnek, de csendesen meghatározzák, hogyan viselkedik a hidraulikus henger a terepen. Akár az erőt ellenőrzi, akár a sebességet becsüli meg, vagy a rúdoldali visszahúzódást hasonlítja össze a teljes furatú kinyúlással, a kiindulópont ugyanaz: a terület megfelelő. Ez az útmutató végigjárja a dugattyús képlet területét, a rúd felőli háló területét, és azokat a gyakorlati részleteket, amelyek akkor számítanak, amikor a számok elhagyják az oldalt és belépnek a műhelybe.

Az alapdugattyús terület képlete

A dugattyú felülete egy kör területe. Ha ismeri a sugarat, használja az A = πr²-t. Ha ismeri a furat átmérőjét, amely a hengermunkában gyakoribb, használja az A = πd²/4 értéket. Itt A a terület, d a furat vagy dugattyú átmérője, r ennek az átmérőnek a fele, π pedig körülbelül 3,1416. 100 mm-es furatnál r = 50 mm, tehát A = π × 50² ≈ 7854 mm². Az átmérőforma használata ugyanazt az eredményt adja: π × 100² / 4 ≈ 7,854 mm². A mértékegységek legyenek egységesek: mm a mm-rel, cm cm-rel, hüvelyk hüvelykekkel. A vegyes egységszámítás az egyik leggyorsabb módja egy elfogadhatónak tűnő, de hibás szám előállításának.

Hidraulikus hengerdugattyú 45# és QT500-7 kivitelben Mivel a dugattyúgeometria befolyásolja a hatékony tömítési területet, ez a hidraulikus hengertartozék elválasztja a nyomóközeget, és 45# és QT500-7 változatban kapható. Termék megtekintése →

A dugattyú geometriája ugyanolyan fontos, mint az aritmetika. Egy nem koncentrikus dugattyú, vagy egy kopott vagy hornyolt furat megváltoztathatja a tényleges tömítési területet üzem közben, még akkor is, ha a névleges képlet megfelelő. Éppen ezért a képlet kiindulópont, nem helyettesíti az ellenőrzést.

Miért az átmérő általában a számod?

A legtöbb hidraulikus henger dokumentációjában a furat átmérőként van megadva, nem sugárként. Ez kényelmes, mert az átmérőforma egy átalakítási lépést elkerül. A lépések egyszerűek:

1. Mérje meg vagy erősítse meg a furat átmérőjét ugyanabban az egységrendszerben, amelyet nyomáshoz és áramláshoz használ.
2. Négyzet alakú az átmérő.
3. Szorozzuk meg π-vel és osszuk 4-gyel.
4. Jegyezze fel az eredményt a dugattyú teljes területeként.

63 mm-es furattal A = π × 63² / 4 ≈ 3117 mm². 3,00 hüvelykes furat esetén A = π × 3,00² / 4 ≈ 7,07 in². Az aritmetika egyszerű; a fegyelem a névleges furat, a tényleges furat és a rúdátmérő elkülönítése. Egy henger 100 mm-es furatként szerepelhet, de a mért furat a tűréstől és a kopástól függően kissé meghaladhatja vagy alatta is lehet. Az erőbecsléshez használja a névleges értéket; hibakereséshez mérje meg a valódi furatot.

Nettó terület a rúd oldalán

Kettős működésű hengerben a dugattyú nem nyomja a teljes dugattyúfelületet mindkét irányban. A rúd oldalán a rúd felveszi a dugattyú felületének egy részét. A hatásos terület a gyűrű alakú terület: A_net = π/4 (D² - d²), ahol D a furat átmérője és d a rúd átmérője. Ez az a terület, amelyre a hidraulikafolyadék ténylegesen hat a visszahúzás során. A rúdfelület figyelmen kívül hagyása az egyik leggyakoribb hiba az erőszámításoknál, különösen a hosszú löketű hengereknél, ahol a rúd nagy a furathoz képest.

Krómozott hidraulikus dugattyúrúd 20–220 mm 20–220 mm átmérőjű, 8000 mm-es hosszig és krómozott dugattyúrúddal ez a dugattyúrúd akkor releváns, ha a rúd területe befolyásolja a nettó erő számításait. Termék megtekintése →

A rúd átmérője nem kis részlet. Beállítja a nettó területet, és befolyásolja az oszlop szilárdságát és a tömítés súrlódását is. A terheléshez képest alulméretezett rúd elhajolhat, míg a túlméretezett rúd csökkenti a visszahúzó erőt, mivel több területet távolít el a dugattyú felületéről. Az alábbi táblázat a szokásos furat- és rúdkombinációk különbségét mutatja.

Területtől erőig és sebességig

Ha a terület ismert, az erő közvetlenül következik: F = p × A. Ha p-t N/mm²-ben (MPa) és A-t mm²-ben értünk, az erő newtonban jön ki. 100 mm-es furatnál 16 MPa-nál a nyújtóerő körülbelül 7854 mm² × 16 N/mm² ≈ 125 664 N vagy 125,7 kN. A rúd felőli oldalon az asztaltól mért nettó területet használva a visszahúzó erő körülbelül 5 391 mm² × 16 N/mm² ≈ 86 256 N vagy 86,3 kN. Ez a különbség nem kerekítési hiba; a rúd teszi a dolgát.

Hengercső hidraulikus munkahengerekhez, Φ40–Φ320 mm A csiszolt vagy hengerelt belső felületekkel és anyagokkal, beleértve a 20#, 45#, Q345B és 27SiMn, ez a cső támogatja a kerekséget és a tömítést a furat alapú erőszámításoknál. Termék megtekintése →

A furatot a hengercső hozza létre, így a cső minősége és kereksége befolyásolja, hogy a valódi henger mennyire követi a számított területet. A gömbölyű vagy kopott cső megváltoztathatja a tényleges hézagot és a tömítési viselkedést, még akkor is, ha a rajzon szereplő névleges átmérő nem változott.

A sebesség ugyanazt a területet használja fordítva: v = Q / A, ahol Q az áramlás és A az effektív terület. Ha az áramlás mm³/perc-ben, a terület pedig mm²-ben van megadva, a sebesség mm/perc-ben van megadva. Tartsa szemmel a kinyújtást a behúzással szemben; a rúdoldali terület kisebb, így a visszahúzás általában gyorsabb ugyanazon áramlás mellett. Ez az egyik oka annak, hogy a henger minden irányban eltérően érezheti magát, még akkor is, ha a nyomásbeállítás változatlan. A képlet elméleti erőt ad. A valódi erő kisebb a tömítés súrlódása, a nyomásesés és az ellennyomás miatt. A kezdeti méretezéshez továbbra is az elméleti ábra a megfelelő kiindulópont; részletes tervezéshez, teszteléshez vagy elszámolni azokat a veszteségeket.

Gyakori hibák a dugattyús terület képlet használatakor

• Az átmérőt használva sugárként A = πr²-ben. Ha csak átmérője van, használja az A = πd²/4 értéket, vagy először ossza el az átmérőt 2-vel.
• Elfelejtve a rúd területét a visszahúzó oldalon. A teljes furatfelület a kiterjesztésre vonatkozik; a gyűrű alakú terület a visszahúzásra vonatkozik.
• Keverő egységek. A számítás előtt alakítsa át a furatot, a rudat, a nyomást és az áramlást konzisztens halmazzá.
• Zavaros névleges és mért méretek. A névleges furat megfelelő a katalógusszámításokhoz; a mért furat jobb a diagnózishoz.
• Az elméleti erőt telepített erőként kezeljük. A tömítés súrlódása, az ellennyomás és a vezetékveszteségek csökkentik a rendelkezésre álló erőt.
• Túl korai kerekítés. Vigyen be elegendő tizedesjegyet a számítás során, majd kerekítse a végeredményt.

A tágabb tervezési ellenőrzőlistához a következő cikkben olvashat: kulcsfontosságú tervezési szempontok, amikor egy adott alkalmazáshoz hidraulikus hengert választanak ki végigjárja a furat, löket, szerelési és terhelési feltételeket.

Gyakorlati megjegyzések az üzlethelyiségről

A Zhejiang Huanfeng Machinerynél 2004 óta gyártunk hidraulikus hengereket, és a területi képlet szinte minden erővel, sebességgel vagy hengerméretezéssel kapcsolatos beszélgetésben felmerül. A matematika stabil, de a bemenetek tiszteletet érdemelnek. Egy kopott féknyereggel mért furat, egy régi rajzról vett rúdátmérő, vagy egy mértékegység nélkül megadott nyomásadat egy egyébként megalapozott számítást küldhet el. Inkább először megerősítjük az alapokat: furat, rúd, löket, nyomás, áramlás és szerelés. Ezután a képlet azt teszi, amit kell.

Ugyanezt a mintát látjuk a darukon, a munkaállványokon, a vontatókon és a cölöpgép hengerein: a rúd felőli terület az, amit figyelmen kívül hagynak. A tömítés súrlódása nem változtatja meg a geometriai területet, de megváltoztatja a felhasználható erőt. Ha erőhiányt üldöz, ellenőrizze a tömítéseket és a rúd felületét, valamint az aritmetikát. Ha közel tartja a képletet és az egységeket becsületesen tartja, a dugattyúterület nem lesz többé tantermi gyakorlat, és praktikus hibaelhárító eszközzé válik. Kezdje a teljes furatfelülettel, vonja ki a rúd területét, amikor a henger visszahúzódik, és ne feledje, hogy a valódi gépben mindig valamivel több történik, mint az ideális egyenlet.