Tư vấn sản phẩm
Địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *
Xi lanh thủy lực là một bộ nhân lực theo nghĩa đơn giản nhất có thể: một máy bơm nhỏ và một lỗ khoan khiêm tốn có thể dịch chuyển một tải trọng mà không một đội người nào có thể di chuyển bằng tay. Số học đằng sau phép nhân đó rất ngắn - một công thức, một phép tính diện tích và một vài phép chuyển đổi đơn vị - nhưng đó cũng chính xác là nơi mà hầu hết các lỗi định cỡ đều ẩn giấu. Cho dù bạn đang kiểm tra xi lanh cần cẩu, xe nâng cắt kéo hay xi lanh kích để lắp đặt đường ống, thì những bước tương tự sẽ giúp bạn có được câu trả lời đáng tin cậy.
Mối quan hệ cốt lõi trong một dòng
Lực bằng áp suất nhân với diện tích mà áp suất tác dụng lên: F = P × A. Áp suất là lực đẩy của chất lỏng thủy lực trên một đơn vị bề mặt và diện tích pít-tông là bề mặt mà nó phải đẩy. Nhân đôi một và bạn nhân đôi lực; nhân đôi cả hai và bạn nhận được gấp bốn lần.
Trong thực tế hệ mét, cặp đôi rõ ràng nhất là megapascal và milimét vuông. Bởi vì một megapascal là một newton trên milimét vuông, kết quả sẽ trực tiếp tính bằng newton - chia cho 1.000 và bạn có kilonewton. Trong thực tiễn đế quốc, pound trên inch vuông nhân với inch vuông sẽ cho ra lực pound mà không cần chuyển đổi gì cả.
Các giá trị bạn sẽ gặp thường xuyên nhất khi chuyển đổi giữa các hệ thống:
- 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa, khoảng 14,5 psi
- 1 MPa = 10 bar, khoảng 145 psi
- 1 inch vuông = 645,16 milimet vuông
- 1 kilonewton là lực khoảng 224,8 pound
- 1 tấn lực là khoảng 9,81 kilonewton
Viết các đơn vị xuống trước khi bạn bắt đầu. Hầu hết các câu trả lời sai mà chúng ta thấy đều không phải là công thức sai; chúng là các thanh được đưa vào một phương trình mong đợi megapascal hoặc milimet được đưa vào một centimet mong đợi.
Đẩy và kéo Hiếm khi khớp
Trong hành trình kéo dài, áp suất bơm tối đa tác động lên toàn bộ diện tích lỗ khoan, do đó diện tích là π/4 × D2, trong đó D là đường kính lỗ khoan. Trong hành trình rút lại, chất lỏng chỉ nhìn thấy diện tích hình vòng xung quanh thanh, do đó diện tích hiệu dụng là π/4 × (D2 − d2), với d là đường kính thanh. Thanh chiếm kim loại mà áp suất không thể đạt tới.
Lấy một xi lanh có đường kính 100 mm với thanh 70 mm chạy ở tốc độ 20 MPa. Diện tích lỗ khoan đầy đủ khoảng 7.854 mm2, cho lực đẩy khoảng 157 kN. Diện tích hình khuyên khoảng 4.006 mm2, tạo ra lực kéo khoảng 80 kN - chỉ bằng một nửa. Một xi lanh nâng một tải trọng có thẩm quyền có thể khá thuần hóa khi nó phải kéo tải trọng tương tự trở lại.
Điều này quan trọng khi tải làm việc đảo hướng trong một chu kỳ: một cánh tay gấp kéo và đẩy, một xi lanh cân bằng phải giữ bệ lên và xuống hoặc chân ổn định phải rút lại để chống lại lực cản. Kích thước ở bên yếu hơn, không phải bên mạnh hơn.
Một ví dụ hiệu quả mà bạn có thể làm theo
Giả sử một chiếc máy cần nâng đều đặn 8 tấn và mức giảm áp của máy bơm được đặt ở mức 20 MPa. Đây là trình tự chúng tôi sẽ thực hiện với khách hàng.
- Chuyển đổi tải trọng: 8 tấn × 9,81 = khoảng 78,5 kN.
- Thêm một biên độ làm việc. Hệ số 1,5 bao gồm ma sát của vòng đệm, áp suất ngược và tổn thất áp suất nhỏ trong ống mềm và phụ kiện, tạo ra khoảng 118 kN.
- Chia cho áp suất để tìm diện tích cần thiết: 118.000 N 20 N/mm2 = 5.900 mm2.
- Rút lại lỗ khoan: căn bậc hai của (4 × 5.900 π) là khoảng 86,7 mm, do đó, kích thước tiêu chuẩn tiếp theo lên là 90 mm, cho ra 6.362 mm² và khoảng 127 kN ở áp suất tối đa.
- Kiểm tra đầu thanh và hành trình. Nếu tải kéo trong quá trình rút lại, hãy xác minh khu vực hình khuyên. Nếu hành trình dài và tải trọng nén, hãy kiểm tra độ oằn của thanh trước khi bạn chấp nhận lỗ khoan - một thanh mảnh có thể bị hỏng dưới lực đẩy lý thuyết của xi lanh.
Bước cuối cùng đó là nơi lý thuyết gặp thực hành. Một hình trụ có thể đủ bền nhưng vẫn là hình trụ sai, bởi vì thanh hoạt động giống như một cột khi bị nén và tải trọng an toàn của nó giảm mạnh khi chiều dài hành trình tăng lên.
Từ lý thuyết đến lực lượng bạn thực sự có được
Số từ F = P × A chỉ là lý thuyết. Sản lượng thực tế thấp hơn một chút và cần biết lý do tại sao. Bịt kín ma sát, ma sát dẫn hướng và áp suất cần thiết để đẩy dầu trở lại bể chứa đều bị ảnh hưởng. Đối với hầu hết các máy móc di động, hiệu suất từ 0,85 đến 0,95 áp dụng cho con số lý thuyết sẽ giúp bạn gần với thực tế hơn, với các xi lanh lớn hơn và áp suất cao hơn nằm ở đầu dưới của phạm vi đó.
Một dạng hữu ích của phương trình là: lực ròng = (áp suất giãn nở × diện tích lỗ khoan) − (áp suất đường hồi lưu × diện tích hình khuyên) − ma sát. Số hạng ở giữa rất dễ bị quên và nó có thể có ý nghĩa quan trọng đối với các mạch có dòng hồi lưu hoặc van đối trọng bị hạn chế.
Áp lực cũng cần được chăm sóc. Việc thiết lập van xả là một mức trần, không phải là một lời hứa. Trong quá trình mở rộng nhanh, nhu cầu lưu lượng có thể vượt quá áp suất của máy bơm và hệ thống, do đó lực sẵn có tại thời điểm bạn cần có thể thấp hơn so với tính toán trong danh mục gợi ý. Các hệ thống chịu tải trong thời gian dài, chẳng hạn như xi lanh chân chống, cần được kiểm tra khả năng giữ cũng như khả năng di chuyển.
Sơ lược về kích thước lỗ khoan và lực đẩy lý thuyết
Bảng dưới đây kiểm tra nhanh độ chính xác của các kích thước lỗ khoan phổ biến. Các giá trị giả định toàn bộ diện tích lỗ khoan trên hành trình mở rộng và bỏ qua ma sát, vì vậy hãy coi chúng như giới hạn trên chứ không phải là công suất làm việc.
| Lỗ khoan (mm) | Diện tích lỗ khoan (cm2) | Lực đẩy ở 16 MPa (kN) | Lực đẩy ở 20 MPa (kN) |
|---|---|---|---|
| 63 | 31.2 | 49.9 | 62.4 |
| 80 | 50.3 | 80.4 | 100.5 |
| 100 | 78.5 | 125.7 | 157.1 |
| 125 | 122.7 | 196.3 | 245.4 |
| 160 | 201.1 | 321.7 | 402.1 |
Những con số này diễn ra như thế nào trong máy thật
Công thức là phổ quát, nhưng đầu vào thì không. Trên cần trục gắn trên xe tải, nhiệm vụ của xi lanh luffing là giữ cần trong một bán kính làm việc và lực mà nó cảm nhận được phụ thuộc vào góc của cần cũng như vào tải trọng treo trên móc. Khi cần nâng lên, cánh tay đòn của xi lanh thay đổi, do đó cùng một lực nâng có thể yêu cầu những áp suất rất khác nhau. Đó là lý do tại sao các xi lanh nâng được xác định bằng hình học và lắp đặt cẩn thận như bằng lỗ khoan.
Xi lanh Luffing thủy lực gắn trên xe tải Chức năng: Điều chỉnh góc cần nâng: Thông qua việc kéo dài và thu lại xi lanh nâng, cần có thể nghiêng lên xuống để đáp ứng nhu cầu nâng ở nhiều độ cao khác nhau... Xem sản phẩm → Thang máy cắt kéo nằm ở đầu bên kia của quang phổ. Xi lanh nâng hoạt động thông qua một liên kết có ưu điểm cơ học thay đổi liên tục khi sàn nâng lên nên lực thanh lớn nhất thường xuất hiện ở gần vị trí sập hoàn toàn chứ không phải ở độ cao tối đa. Lỗ khoan lớn, áp suất vừa phải và hành trình ngắn là điển hình và việc tính toán phải được lặp lại ở một số điểm trong đường cong nâng.
Xi lanh nâng thủy lực nền tảng nâng cắt kéo Các chi tiết xi lanh nâng tác động đơn có lỗ giảm chấn để lên xuống êm ái, cùng với phạm vi lỗ khoan, thanh và hành trình phù hợp với tính toán sàn nâng cắt kéo. Xem sản phẩm → Kích ống đẩy tính toán đến giới hạn của nó. Xi lanh kích chính dẫn ống xuyên qua mặt đất chống lại lực cản của đất và ma sát của tường, thường chịu lực đẩy vài trăm tấn trong một hành trình dài. Ở đây, quỹ lực được thiết lập bởi các điều kiện mặt đất trước tiên và thứ hai là thủy lực, và xi lanh phải cung cấp lực đẩy đó nhiều lần mà không bị vênh. Bạn có thể thấy những yêu cầu này khác nhau như thế nào trong phạm vi xi lanh thủy lực cho máy đóng cọc .
Máy kích ống Xi lanh kích thủy lực chính Nguồn năng lượng cốt lõi để kích ống, cung cấp lực đẩy mạnh, lực đẩy ổn định và điều khiển độ giãn chính xác, có khả năng chịu áp suất cao và bịt kín để vận hành liên tục trong điều kiện khắc nghiệt. Xem sản phẩm → Những sai lầm đáng tránh
- Sử dụng diện tích lỗ khoan cho hành trình rút lại, làm tăng lực kéo từ 30 đến 50 phần trăm theo tỷ lệ thanh thông thường.
- Xử lý áp suất van giảm áp như áp suất làm việc liên tục có sẵn.
- Quên áp suất đường hồi lưu trên các mạch có van đối trọng hoặc van đo sáng.
- Chỉ xác định kích thước cho tải và bỏ qua sự oằn của thanh trong các ứng dụng nén, hành trình dài.
- Trộn thanh, megapascal và psi trong một phép tính.
- Không để lại khoảng trống cho ma sát phốt, thay đổi độ nhớt do nhiệt độ hoặc hao mòn trong thời gian sử dụng.
Câu hỏi chúng tôi nghe từ các nhà thiết kế
Phiên bản ngắn nhất của công thức là gì?
Lực tính bằng newton bằng áp suất tính bằng megapascal nhân với diện tích tính bằng milimét vuông. Mọi thứ khác là chuyển đổi và sửa chữa.
Tại sao lực đo được của tôi lại khác với lực tính toán?
Thông thường, ma sát, áp suất ngược hoặc số đọc của máy đo được lấy ở cuối đường hạn chế. Kiểm tra áp suất tại cổng xi lanh đang chịu tải thay vì tại máy bơm.
Tôi nên thêm bao nhiêu tiền ký quỹ?
Đối với tải công nghiệp ổn định, 1,25 đến 1,5 là điểm khởi đầu hợp lý. Đối với tải trọng va đập, hoạt động ngoài trời hoặc các chức năng giữ quan trọng về an toàn, hãy nâng cao hơn và xác nhận bằng thử nghiệm.
Chúng tôi đã chế tạo xi lanh thủy lực ở Chiết Giang từ năm 2004 và hầu hết các câu hỏi về lực mà chúng tôi trả lời đều đến từ các kỹ sư đang trong quá trình thiết kế chứ không phải ngay từ đầu. Nếu bạn muốn có cái nhìn thứ hai về các con số, hãy gửi cho chúng tôi tải trọng, hành trình, áp suất bạn mong đợi và cách lắp xi lanh - điều đó thường đủ để chúng tôi cho bạn biết liệu lỗ khoan bạn đã chọn có thoải mái hay không. Để biết thêm thông tin cơ bản về cách khớp hình trụ với một ứng dụng, các ghi chú của chúng tôi về cân nhắc thiết kế quan trọng khi lựa chọn một xi lanh thủy lực là một nơi tốt để tiếp tục.
