Wenn ein OEM-Ingenieur nach einem fragtHydraulikzylinderdie „10 Tonnen schieben“ oder „10 Tonnen ziehen“ kann. Die erste Frage ist, ob diese Kraft auf der Vollbohrungsseite oder auf der Stangenseite erforderlich ist. Ein Differentialhydraulikzylinder hat auf der einen Seite eine volle Kolbenfläche und auf der anderen Seite eine ringförmige Fläche. Die Stange nimmt einen Teil der stangenseitigen Fläche ein, daher ist die verfügbare Zugkraft bei gleichem Druck geringer.
Dieser Unterschied ist leicht zu übersehen, wenn ein Ersatzzylinder anhand des Außendurchmessers oder einer alten Teilenummer ausgewählt wird. Dies ist auch der Grund, warum ein Zylinder, der scheinbar über eine ausreichende Nennkapazität verfügt, möglicherweise nicht die erforderliche Kraft in die tatsächliche Bewegungsrichtung liefert.
In diesem Leitfaden wird die Berechnungslogik erläutert, die für eine erste OEM-Überprüfung verwendet wird. Es ist kein Ersatz für eine vollständige Maschinenkonstruktion, eine Strukturprüfung, eine Überprüfung des Hydraulikkreislaufs oder eine Sicherheitsbewertung.
Die Bohrung bzw. der Kolbendurchmesser bestimmt die volle Kolbenfläche, die dem Druck ausgesetzt ist. Eine größere Bohrung kann bei gleichem Druck mehr theoretische Kraft erzeugen, verändert aber auch das Ölvolumen, den erforderlichen Durchfluss für eine bestimmte Geschwindigkeit, den Zylinderraum und die Montageanforderungen.
Der Stangendurchmesser beeinflusst die Zugkraft, da die Stange auf der Stangenseite Platz einnimmt. Es wirkt sich auch auf die Stangenverbindung, die Führungsbelastung, den verfügbaren Spielraum und die Art und Weise aus, wie der Zylinder mit Druck oder Zug umgeht. Eine Stange kann nicht allein aus der Zugkraft ausgewählt werden; Auch Hub, Lagerung, Führung und der tatsächliche Lastweg spielen eine Rolle.
Nutzen Sie den Druck, der bei der erforderlichen Bewegung tatsächlich am Zylinder anliegt, und nicht nur die maximale Entlastungseinstellung der Pumpe. Druckverluste durch Ventile, Schläuche, Armaturen und andere Komponenten können den an die Flasche gelieferten Druck verringern. Der Betriebsablauf der Maschine sollte den Auslegungsdruck bestimmen, der für die erste Berechnung verwendet wird.
Für eine Erstberechnung mit konsistenten Einheiten:
Schubkraft:
Zugkraft:
Wo:
Für einen kreisförmigen Abschnitt:
Wenn der Druck in psi und der Durchmesser in Zoll eingegeben wird, ist das Ergebnis die Einheit Pfund-Kraft. Gibt man den Druck in Pascal und den Durchmesser in Metern ein, erhält man das Ergebnis in Newton. Halten Sie das Einheitensystem von Anfang bis Ende konsistent.
Diese Gleichungen beschreiben die theoretische hydraulische Kraft. Sie berücksichtigen nicht automatisch Dichtungsreibung, Führungsreibung, mechanische Verluste, Druckabfall, Lastwinkel, Beschleunigung, strukturelle Durchbiegung oder einen Sicherheitsfaktor.
Angenommen, ein Techniker überprüft einen Zylinder mit:
Die volle KolbenflächeIst:
Die Stabfläche beträgt:
Die theoretischen Werte des ersten Durchgangs sind daher:
Der Unterschied ist kein Herstellungsfehler. Es kommt aus dem Stabverschiebebereich auf der Stabseite. Das Beispiel dient nur dem Rechentraining; Es handelt sich nicht um eine Bewertung für ein bestimmtes HCIC-Produkt oder eine bestimmte Maschine.
Die Last wirkt nicht immer direkt entlang der Zylindermittellinie. Eine Hebel-, Gestänge-, Scharnier- oder Scherenanordnung kann die erforderliche Kraft an verschiedenen Positionen erhöhen oder verringern. Der Ingenieur sollte den schlechtesten Punkt der Bewegung berechnen, nicht nur die Startposition.
Auch der Winkel zwischen Zylinder und angetriebenem Element spielt eine Rolle. Ein Zylinder kann eine hohe theoretische Kraft, aber eine geringe Kraftkomponente in einem bestimmten Winkel haben. Eine Zeichnung, die den Lastpfad und die Positionen zeigt, ist nützlicher als eine einzelne Lastnummer.
Das Lösen einer Last, das Beschleunigen und das Bewegen mit konstanter Geschwindigkeit sind unterschiedliche Bedingungen. Dichtungsreibung, Führungswiderstand, Trägheit und Materialwiderstand können dazu führen, dass die Anfangskraft höher ist als die Kraft, die während eines gleichmäßigen Teils des Hubs erforderlich ist.
Bei Geräten wie Auswerfern, Verdichtern, Greifern und Hebemechanismen sollte der Käufer beschreiben, wann die höchste Kraft auftritt und ob die Last während des Hubs klemmen oder sich verändern kann.
Der Druckwert in der Nähe der Pumpe entspricht möglicherweise nicht dem Druck am Zylinderanschluss. Schlauchlänge, Armaturen, Wegeventile, Durchflussregler und Gegendruck beeinflussen alle den verfügbaren Druck. Durch eine zuverlässige Berechnung soll ermittelt werden, wo und unter welchen Betriebsbedingungen der Druck gemessen wird.
Eine auf Druck belastete Stange erfordert möglicherweise eine Überprüfung der Stangenstabilität, insbesondere bei einer Anordnung mit langem Hub oder einer schlecht geführten Anordnung. Eine auf Zug belastete Stange kann durch unterschiedliche Verbindungs- und Materialgrenzen kontrolliert werden. Dieser Artikel ersetzt keine Knickberechnung oder Strukturnachweis; Es trennt die Kraftflächenberechnung von diesen zusätzlichen Prüfungen.
Eine größere Bohrung kann die Kraft erhöhen, erhöht aber auch das Ölvolumen, das erforderlich ist, um den Kolben über einen bestimmten Hub zu bewegen. Bei einer Zielgeschwindigkeit hängt der erforderliche Durchfluss von der effektiven Kammerfläche und der Kolbengeschwindigkeit ab. Die Stangenseite hat ein anderes Volumen pro Längeneinheit als die Vollbohrungsseite.
Das führt zu einem Design-Kompromiss:
Daher sollte ein Zylinder so dimensioniert werden, dass Pumpe, Ventil, Behälter, Schlauch, Montage und Maschinenzyklus ein System bilden.
Eine nützliche OEM-Anfrage sollte Folgendes umfassen:
Je vollständiger der Lastpfad ist, desto einfacher ist es, ein Problem mit der Zylindergröße von einem Struktur-, Verbindungs- oder Hydraulikkreisproblem zu unterscheiden.
HydraulikzylinderDie Berechnung der Druck- und Zugkraft beginnt mit drei grundlegenden Eingaben: Bohrungsdurchmesser, Stangendurchmesser und effektiver Druck. Die volle Kolbenfläche bestimmt die Schubkraft beim ersten Durchgang, während die Stange die wirksame Fläche und damit die Zugkraft reduziert.
Diese Berechnung ist nur der Anfang. Anlenkwinkel, Anfahrwiderstand, Geschwindigkeit, Druckverlust, Stangenbelastung, Lagerung, Führung und Maschinenaufbau entscheiden darüber, ob ein Zylinder für den realen Einsatzzweck geeignet ist. OEM-Käufer, die den vollständigen Lastpfad und die hydraulischen Daten bereitstellen, können ein aussagekräftigeres Angebot erhalten als Käufer, die nur eine Kraftzahl angeben.
HCIC entwickelt und produziert Hydraulikzylinder, Hydraulikaggregate und zugehörige Komponenten für Fahrzeug-, Abfallentsorgungs-, Bau- und Industriegeräte. Die technische Eignung sollte anhand des tatsächlichen Maschinendesigns und der geltenden Sicherheitsanforderungen überprüft werden.
