Khi một kỹ sư OEM yêu cầuxi lanh thủy lựccó thể “đẩy 10 tấn” hay “kéo 10 tấn”, câu hỏi đầu tiên là lực đó cần ở phía toàn bộ lỗ khoan hay phía thanh truyền. Một xi lanh thủy lực vi sai có diện tích toàn bộ piston ở một bên và diện tích hình khuyên ở bên kia. Thanh chiếm một phần diện tích mặt thanh, do đó lực kéo có sẵn sẽ thấp hơn ở cùng một áp suất.
Sự khác biệt đó rất dễ bị bỏ sót khi chọn xi lanh thay thế theo đường kính ngoài hoặc số bộ phận cũ. Đó cũng là lý do tại sao một xi lanh dường như có đủ dung tích danh nghĩa lại có thể không cung cấp lực cần thiết theo hướng chuyển động thực tế.
Hướng dẫn này giải thích logic tính toán được sử dụng để đánh giá OEM ban đầu. Nó không thể thay thế cho một thiết kế máy hoàn chỉnh, kiểm tra kết cấu, xem xét mạch thủy lực hoặc đánh giá an toàn.
Đường kính lỗ khoan hoặc đường kính piston xác định toàn bộ diện tích piston tiếp xúc với áp suất. Lỗ khoan lớn hơn có thể tạo ra nhiều lực lý thuyết hơn ở cùng áp suất, nhưng nó cũng làm thay đổi thể tích dầu, lưu lượng cần thiết cho một tốc độ nhất định, đường bao xi lanh và các yêu cầu lắp đặt.
Đường kính thanh ảnh hưởng đến lực kéo vì thanh chiếm diện tích ở phía thanh. Nó cũng ảnh hưởng đến kết nối thanh truyền, tải dẫn hướng, khe hở sẵn có và cách xi lanh xử lý lực nén hoặc lực căng. Không thể chọn một thanh chỉ từ lực kéo; hành trình, lắp đặt, hướng dẫn và đường dẫn tải thực tế cũng quan trọng.
Sử dụng áp suất thực sự có sẵn tại xi lanh trong quá trình chuyển động cần thiết, không chỉ cài đặt mức giảm tối đa của máy bơm. Tổn thất áp suất qua van, ống mềm, phụ kiện và các bộ phận khác có thể làm giảm áp suất cung cấp cho xi lanh. Trình tự vận hành của máy phải xác định áp suất thiết kế được sử dụng cho lần tính toán đầu tiên.
Đối với phép tính lần đầu sử dụng các đơn vị nhất quán:
Lực đẩy:
Lực kéo:
Ở đâu:
Đối với tiết diện hình tròn:
Nếu áp suất được nhập bằng psi và đường kính tính bằng inch, kết quả sẽ là lực pound. Nếu áp suất được nhập bằng pascal và đường kính tính bằng mét, kết quả sẽ tính bằng newton. Giữ hệ thống đơn vị nhất quán từ đầu đến cuối.
Những phương trình này mô tả lực thủy lực lý thuyết. Chúng không tự động bao gồm ma sát phốt, ma sát dẫn hướng, tổn thất cơ học, giảm áp suất, góc tải, gia tốc, độ lệch kết cấu hoặc hệ số an toàn.
Giả sử một kỹ sư đang sàng lọc một hình trụ với:
Toàn bộ diện tích pít-tônglà:
Diện tích thanh là:
Do đó, các giá trị lý thuyết vượt qua lần đầu là:
Sự khác biệt không phải là lỗi sản xuất. Nó xuất phát từ khu vực dịch chuyển thanh ở phía thanh. Ví dụ này chỉ dành cho đào tạo tính toán; nó không phải là xếp hạng cho một sản phẩm hoặc máy HCIC cụ thể.
Tải trọng không phải lúc nào cũng tác động trực tiếp dọc theo đường tâm xi lanh. Việc bố trí đòn bẩy, thanh liên kết, bản lề hoặc hình cắt kéo có thể tăng hoặc giảm lực cần thiết ở các vị trí khác nhau. Người kỹ sư nên tính toán điểm xấu nhất trong chuyển động, không chỉ vị trí xuất phát.
Góc giữa xi lanh và bộ phận được dẫn động cũng có vấn đề. Một hình trụ có thể có lực lý thuyết cao nhưng thành phần lực kém ở một góc cụ thể. Một bản vẽ hiển thị đường dẫn tải và các vị trí sẽ hữu ích hơn một số tải đơn lẻ.
Phá vỡ tải miễn phí, tăng tốc và di chuyển nó ở tốc độ ổn định là những điều kiện khác nhau. Ma sát bịt kín, lực cản dẫn hướng, quán tính và lực cản vật liệu có thể làm cho lực ban đầu cao hơn lực cần thiết trong phần hành trình trơn tru.
Đối với các thiết bị như máy phun, máy đầm, cơ cấu gắp và nâng, người mua phải mô tả thời điểm lực cao nhất xảy ra và liệu tải trọng có thể bị kẹt hoặc thay đổi trong quá trình vận hành hay không.
Số đọc áp suất gần máy bơm có thể không phải là áp suất tại cổng xi lanh. Chiều dài ống, phụ kiện, van định hướng, điều khiển dòng chảy và áp suất ngược đều ảnh hưởng đến áp suất sẵn có. Một phép tính đáng tin cậy sẽ xác định nơi đo áp suất và trong điều kiện vận hành nào.
Thanh chịu tải nén có thể cần phải xem xét lại độ ổn định của thanh, đặc biệt là khi bố trí hành trình dài hoặc dẫn hướng kém. Một thanh chịu lực căng có thể được điều khiển bằng các giới hạn vật liệu và kết nối khác nhau. Bài viết này không thay thế việc tính toán uốn hoặc kiểm tra kết cấu; nó tách việc tính toán diện tích lực khỏi những lần kiểm tra bổ sung đó.
Lỗ khoan lớn hơn có thể tăng lực nhưng nó cũng làm tăng lượng dầu cần thiết để di chuyển piston qua một hành trình nhất định. Đối với tốc độ mục tiêu, lưu lượng yêu cầu có liên quan đến diện tích buồng hiệu dụng và vận tốc piston. Phía thanh có thể tích trên một đơn vị chiều dài khác với phía có lỗ khoan đầy đủ.
Điều đó tạo ra sự đánh đổi trong thiết kế:
Do đó, một xi lanh phải có kích thước bao gồm máy bơm, van, bình chứa, ống mềm, giá đỡ và chu trình máy như một hệ thống.
Một cuộc điều tra OEM hữu ích nên bao gồm:
Đường dẫn tải càng đầy đủ thì càng dễ phân biệt vấn đề kích thước xi lanh với vấn đề kết cấu, liên kết hoặc mạch thủy lực.
Xi lanh thủy lựcTính toán lực đẩy và kéo bắt đầu với ba thông tin đầu vào cơ bản: đường kính lỗ khoan, đường kính thanh truyền và áp suất hiệu dụng. Diện tích đầy đủ của piston xác định lực đẩy lần đầu, trong khi thanh truyền làm giảm diện tích hiệu dụng và do đó làm giảm lực kéo.
Tính toán đó chỉ là sự khởi đầu. Góc liên kết, lực cản khởi động, tốc độ, tổn thất áp suất, tải trọng thanh, cách lắp đặt, hướng dẫn và cấu trúc máy quyết định xem xi lanh có phù hợp với ứng dụng thực tế hay không. Người mua OEM cung cấp đường dẫn tải hoàn chỉnh và dữ liệu thủy lực có thể nhận được báo giá hữu ích hơn so với người mua chỉ gửi số lực.
HCIC phát triển và sản xuất xi lanh thủy lực, bộ nguồn thủy lực và các bộ phận liên quan cho xe cộ, xử lý chất thải, xây dựng và thiết bị công nghiệp. Sự phù hợp về mặt kỹ thuật cần được xem xét dựa trên thiết kế máy thực tế và các yêu cầu an toàn hiện hành.
