Productconsult
Uw e -mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd *
Als je ooit naast een kraan of een hefplatform hebt gestaan en je hebt afgevraagd hoeveel last een cilinder werkelijk kan verplaatsen, komt het antwoord neer op één relatie: de druk van de olie vermenigvuldigd met het gebied waartegen de cilinder duwt. Dat is de kern van elke berekening van de hydraulische cilinderkracht, en na een paar herhalingen wordt het een tweede natuur.
We bouwen cilinders voor kranen, hoogwerkers, sleepwagens en heistellingen, dus een groot deel van onze week wordt aan dit rekenwerk besteed. Hieronder vindt u de methode die we feitelijk gebruiken, een uitgewerkt voorbeeld in zowel metrische als Engelse eenheden, en de kleine details die bepalen of het nummer op papier overeenkomt met het nummer ter plaatse.
De kernformule: kracht is gelijk aan druktijdenoppervlak
Elke berekening begint met F = P × A, waarbij kracht wordt gemeten in Newton (of pondkracht), druk in pascal (of psi) en oppervlakte in vierkante meter (of vierkante inch). Het enige echte werk is het vinden van het juiste gebied, omdat een dubbelwerkende cilinder er twee verschillende heeft, afhankelijk van de manier waarop de olie stroomt.
Duwkracht (extensie)
Wanneer olie het uiteinde van de dop binnendringt, werkt deze op het volledige oppervlak van de zuiger. Voor een boringdiameter D is de oppervlakte A = π × D² ÷ 4. Vermenigvuldig dat met de werkdruk en je hebt de uitschuifkracht.
Trekkracht (terugtrekken)
Wanneer olie het stanguiteinde binnendringt, neemt de stang zelf een deel van het zuigervlak in beslag. Als de staafdiameter d is, wordt het effectieve oppervlak A = π × (D² − d²) ÷ 4. Omdat de staaf altijd oppervlakte verwijdert, is de terugtrekkracht altijd lager dan de uitschuifkracht, vaak 30 tot 45 procent bij een typische staaf-tot-boring verhouding.
Houd de eenheden consistent. Mengstaven met vierkante centimeters zijn de meest voorkomende bron van onzinnige resultaten, en een spreadsheet zal met plezier een zelfverzekerd, verkeerd antwoord retourneren zonder u te waarschuwen.
Een uitgewerkt voorbeeld dat u kunt volgen
Stel dat een dubbelwerkende cilinder een boring van 100 mm, een stang van 70 mm en een werkdruk van 200 balk heeft.
- Reken de druk om: 200 balk = 20 MPa = 20 N/mm².
- Zuigeroppervlak: π × 100² ÷ 4 = 7.854 mm².
- Staafoppervlak: π × 70² ÷ 4 = 3.848 mm².
- Uitschuifkracht: 20 × 7.854 = 157.080 N, of ongeveer 157 kN.
- Terugtrekkracht: 20 × (7.854 − 3.848) = 80.120 N, of ongeveer 80 kN.
In ton kracht is dat ruwweg 16 ton duwen en 8 ton trekken, een verschil dat groot genoeg is om de manier waarop een machine wordt gespecificeerd te veranderen. Dezelfde cilinder beschreven in imperiale termen, een boring van 4 inch en een staaf van 2 inch bij 2500 psi, levert ongeveer 31.400 lbf uitschuivend en 23.560 lbf intrekkend op. De verhouding blijft identiek, wat een handige controle is als u tussen tekensets wisselt.
| Voorbeeld | Boring | Staaf | Druk | Uitbreidingskracht | Terugtrekkingskracht |
|---|---|---|---|---|---|
| Metrisch | 100 mm | 70 mm | 200 bar | 157 kN | 80 kN |
| Imperiaal | 4,0 inch | 2,0 inch | 2.500 psi | 31.400 pond | 23.560 pond |
Boring, stang en druk goed krijgen
De berekening is slechts zo goed als de invoer ervan, en drie ervan veroorzaken de meeste fouten die we zien:
- Boring is de binnendiameter van de loop, niet de buitendiameter van de buis en niet de diameter van de eindkap.
- Diameter staaf moet worden gemeten op het chroomoppervlak. Plaatdikte en slijtage zijn beide minder belangrijk dan bij gebruik van de nominale trekwaarde.
- Druk moet de werkdruk bij de cilinderpoort zijn, en niet het maximale vermogen van de pomp. De instelling van een ontlastklep is een plafond en geen werkpunt.
Als u alleen de ontlastingsinstelling kent, voer dan de berekening uit met die waarde om de maximale kracht te vinden die de cilinder kan genereren, en herhaal deze vervolgens met de typische werkdruk om te zien wat de machine dagelijks gebruikt. De kloof tussen de twee verklaart vaak waarom een machine zich in de ene functie overgebouwd voelt en in een andere marginaal.
Kracht omzetten in tonnage
De taal van de site draait op ton in plaats van kilonewton. Om te converteren, deelt u Newton door 9.810, aangezien één metrische tonkracht gelijk is aan 9,81 kN. De 157 kN hierboven wordt ongeveer 16 ton, wat een cijfer is dat de meeste operators zich onmiddellijk kunnen voorstellen.
| Hoeveelheid | Van | Aan | Vermenigvuldig met |
|---|---|---|---|
| Druk | 1 reep | psi | 14.50 |
| Druk | 1 MPa | bar | 10 |
| Druk | 1 psi | bar | 0.0689 |
| Kracht | 1 kN | lbf | 224.8 |
| Kracht | 1 metrische tonkracht | kN | 9.81 |
| Kracht | 1 Amerikaanse tonkracht | kN | 8.90 |
| Lengte | 1 inch | mm | 25.4 |
Let op welke ton u verbruikt. Een Amerikaanse ton is 2.000 lbf, terwijl een metrische ton 2.205 lbf is, en dat verschil van tien procent kan precies op het verkeerde moment aan de oppervlakte komen.
Waarom de werkelijke kracht lager is dan de formule
De formule beschrijft een ideale cilinder. Echte hardware verliest een beetje, en als u begrijpt waar het naartoe gaat, kunt u beoordelen hoeveel marge u moet toevoegen.
Afdichting en geleidingswrijving
Zuigerafdichtingen, stangafdichtingen en geleidingsringen zijn allemaal bestand tegen beweging. Versleten of te strak zeehonden duw dit cijfer omhoog, en een cilinder die maandenlang ongebruikt heeft gestaan, breekt vaak af bij een merkbaar hogere druk dan nodig is om in beweging te blijven.
Tegendruk
Olie die de tegenoverliggende kamer verlaat, moet door slangen, kleppen en filters stromen. Die beperking creëert tegendruk die de beweging tegenwerkt, dus de netto kracht is de werkdrukkracht minus de kracht op de retourzijde.
Zijbelasting en verkeerde uitlijning
Een cilinder die buiten de as wordt geduwd, buigt lichtjes, de staaf blijft vastzitten in de geleider en de wrijving stijgt scherp. Dit is eerder een mechanisch probleem dan een hydraulisch probleem, en geen enkele extra druk lost dit probleemloos op.
Houd als planningstoeslag rekening met 5 tot 15 procent onder de theoretische waarde. Voor alles wat met veiligheid te maken heeft, dient u het berekende aantal als plafond te beschouwen en niet als garantie.
Een veiligheidsfactor kiezen
Zodra je een realistisch krachtcijfer hebt, is de volgende beslissing hoeveel marge je moet hebben. Er is geen universeel antwoord, maar deze uitgangspunten werken goed in mobiele machines:
- Stabiele, goed geleide lasten met rustig fietsen: 1.5
- Schokbelasting, frequente omkeringen of oneffen terrein: 2.0 en hoger
- Toepassingen waarbij mensen betrokken zijn: volg de geldende machinenorm, die doorgaans ruim boven de 2 ligt
- Cilinders met lange slag: de controlestang knikt afzonderlijk, omdat dit vaak het ontwerp beperkt voordat de druk dat doet
Een royale veiligheidsfactor is niet gratis. Het voegt gewicht, kosten en warmte toe, dus het doel is een getal dat de echte plicht weerspiegelt in plaats van een reflex. Daarom vragen wij klanten naast de druk en boring ook naar de inschakelduur.
Van een getal naar een cilinder die lang meegaat
Het kennen van de benodigde kracht is slechts het begin. De cilinder moet het vervolgens gedurende duizenden cycli afleveren, onder stof-, regen- en temperatuurschommelingen, zonder dat de stang buigt of de afdichtingen huilen.
Op een autolaadkraan bijvoorbeeld verandert de beweegkracht voortdurend naarmate de giekhoek groter wordt, en in het ergste geval komt men meestal uit bij een lage hoek met een volle lading. Maatvoering op het gemiddelde zou de machine kort laten, precies wanneer het er toe doet.
Op vrachtwagen gemonteerde kraan Hydraulische beweegbare cilinder Past de giekhoek aan voor heffen op verschillende hoogtes en afstanden; De optie met twee cilinders ondersteunt zwaardere ladingen, met maatoverwegingen voor veranderende beweegkrachten. Bekijk Product → Schaarhoogwerkers brengen een andere wending: meerdere hefcilinders delen de last, en de benodigde kracht per cilinder is het hoogst wanneer het platform zich op het laagste punt van zijn beweging bevindt en de koppelingshoek het minst gunstig is. Dit zijn het soort details die erachter zitten de ontwerpoverwegingen voor een specifieke toepassing , en ze zijn de moeite waard om te controleren voordat de boring wordt gerepareerd.
Schaarhoogwerker Hoogwerker Hydraulische hefcilinder Enkelwerkende cilinders heffen en dalen het platform met dempingsgaten voor een soepele positionering; meerdere cilinders delen de belasting, waardoor de koppelkracht in het slechtste geval de moeite waard is om te controleren. Bekijk Product → Wanneer de plicht ongebruikelijk is
Het doorpersen van pijpen is een goed voorbeeld van een klus waarbij de eenvoudige formule nog maar het begin is. De hoofdvijzelcilinders duwen een hele pijpleiding door de grond, zodat de vereiste kracht de wrijving langs de gehele pijpleiding, de bodemweerstand aan de voorkant en het gewicht van de pijp zelf moet dekken. De berekening is nog steeds druk maal oppervlak, maar het oppervlak moet groot zijn en de druk moet continu beschikbaar zijn over een lange slag.
Pijpopkrikmachine Hydraulische hoofdopkrikcilinder Kernkrachtbron voor het doorpersen van pijpen, voor sterke stuwkracht en nauwkeurige verlenging; De krachtmeting moet de wrijving langs de pijpstreng en de weerstand van het oppervlak dekken. Bekijk Product → In dit soort gevallen wordt de cilinder ontworpen rond de last in plaats van geselecteerd uit een catalogus, en wordt het krachtcijfer de eerste regel van een specificatie in plaats van het uiteindelijke antwoord.
Krachtberekeningen zijn een van die kleine vaardigheden die de moeite vele malen terugbetalen. Zodra u met vertrouwen kunt schakelen tussen druk, oppervlakte en tonnage, kunt u binnen een paar minuten de tekening van een leverancier controleren, een ondermaatse cilinder opmerken voordat deze de machine bereikt, en aan een klant uitleggen waarom de trekkracht niet hetzelfde is als de duwkracht.
Wilt u een tweede paar ogen bij de berekening, stuur ons dan de boring, stangdiameter, druk en een schets van de montage. We zijn altijd blij om de cijfers door te nemen voordat er iets wordt vervaardigd.
