I. Oht: kui "3000 psi" silinder puruneb 1200 psi juures
Levinud ja kulukas viga hüdrokonstruktsioonis on silindri tõukejõu arvutamine puhtalt hüdraulilise rõhu ja kolvi pindala põhjal:
F = P × Kolb
Selle lihtsa valemi kohaselt surub 4-tolline avaga silinder 3000 psi juures ligikaudu 37 700 naela (167,7 kN) tõukejõuga. Kui silindri käik on ainult 12 tolli, saab varras selle koormusega hõlpsalt hakkama.
Kuid pikendage seda sama silindrit 60-tollise või 80-tollise käiguni ja sama 37 700 naela survejõu rakendamine põhjustab sageli kolvivarre nagu hambaork klõpsu või püsivalt painutamist – sageli siis, kui süsteemi rõhk on jõudnud 1000–1500 psini.
See katastroofiline rikkerežiim ei ole materjali tõmbejõudluse vähenemine; see on elastne samba paindumine. Pika käiguga rakendustes ületab sihvaka kolvivarre struktuurne stabiilsus täielikult silindri rõhuklassi.
Kui ahüdrosilinderulatub survekoormusel välja, käitub koost pika sihvaka struktuursambana. Maksimaalne teoreetiline survekoormus, mida peenike sammas võib taluda enne külgmise ebastabiilsuse tekkimist, on reguleeritud Euleri kriitilise paindevalemiga:
Fcr = π² E I / Le² = π² E I / (K · L)²
Kus:
- Fcr = kriitiline Euleri paindekoormus (N või lbf)
- E = varda materjali elastsusmoodul (tavalise süsiniku/legeerterase puhul, E ≈ 200 kuni 210 GPa või 29 × 10⁶ psi)
- I = tahke ümarvarda ristlõike pindala inertsimoment (m⁴ või in⁴)
- L = paigalduskohtade vaheline pikendatud kogukaugus (m või tolli)
- K = efektiivne kolonni pikkusetegur, mis põhineb silindri paigaldustingimustel
- Le = K · L = efektiivne paindepikkus
III. Inertsmomendi arvutamine tahkete varraste jaoks:
Tugeva ümmarguse kolvivarda jaoks läbimõõduga dr:
I = π dr⁴ / 64
Pange tähele, et inertsimoment sõltub varda läbimõõdu neljandast astmest (dr⁴). See tähendab, et varda läbimõõdu väike suurenemine suurendab oluliselt paindetakistust:
- Varda läbimõõdu suurendamine 2,0 tollilt 2,5 tollile (läbimõõdu suurenemine 25% võrra) suurendab paindekindlust 144% (2,44 ×).
IV. Ohutu töökoormuse ja soovitatavate ohutustegurite arvutamine
Ärge kunagi kasutage ahüdrosilinderkriitilise paindepiiri lähedal Fcr. Reaalses tööshüdrosilindridkogege väikeseid ekstsentrilisusi, väikest tihvtide lõtku, kiirenduspiike ja vältimatuid külgkoormusi.
Lubatud kavandatud tõukejõud kesa peab sisaldama ranget ohutustegurit Sf:
Kesa = Fcr / Sf
Soovitatavad ohutusteguri juhised:
- Statsionaarsed tööstusmasinad (puhtad, juhitavad): minimaalne Sf ≥ 2,5 kuni 3,0
- Üldised liikurmasinad (kallurhaagised, laadurid, jäätmeseadmed): Minimaalne Sf ≥ 3,0 kuni 3,5
- Kõrge riskiga / personali tõstmine (tõstukid, poomveokid, autokraanad): Minimaalne Sf ≥ 3,5 kuni 4,5
V. Slenderness Ratio ja üleminek Johnsoni valemile
Euleri valem eeldab puhtalt elastset painutamist ja kehtib ainult sihvakate sammaste puhul, mille saledussuhe λ ületab veeru üleminekuläve λc.
λ = Le / rg = (K · L) / (dr / 4) = 4 K L / dr
Kus rg = √I/A = dr / 4 on pöörlemisraadius.
Tüüpilise 1045 või 4140 kroomterase puhul on üleminekulävi λc ≈ 85 kuni 105:
- Kui λ > λc (pikad peenikesed vardad): kasutage Euleri valemit (elastsest ebastabiilsusest tingitud rike).
- Kui λ ≤ λc (lühikesed kuni keskmised vardad): kasutage Johnsoni paraboolvalemit või standardset voolavuspiiri (rike survejõu või mitteelastse painde tõttu).
VI. 4 levinud OEM-i tehnilist tähelepanu, mis põhjustavad varraste paindumist
-
Paindumise arvutamine sissetõmmatud pikkuses, mitte täielikult välja sirutatud pikkuses:Kõige haavatavam hetk tekib siis, kui varras on 100% käiguga, kus L on maksimumis.
-
Horisontaalse languse ignoreerimine tühimassi all:Pikkadel horisontaalsetel silindritel (käigupikkus > 2 meetrit) langeb raske kroomitud varras raskusjõu mõjul veidi alla, tekitades sisseehitatud ekstsentrilise koormuse, mis kiirendab paindumist.
-
Eeldusel, et tihvtide kinnitused jäävad hõõrdumiseta:Aja jooksul takerduvad roostes või määrimata tihvtid kinni, muutes pöördaluse osaliselt lukustatud, pöördemomendiga pingestatud liigendiks, mis kutsub esile paindemomendi.
-
Regenereerimisahelate tähelepanuta jätmine:Diferentsiaal-/regenereerimisahelad allutavad nii korgi kui ka varda külgedele täispumba survet, säilitades kolonni täieliku tõukejõu, vähendades samal ajal konstruktsioonivaru.
VII. Mida saata pika käiguga silindrite suuruse määramisel HCIC-ga
HCIC inseneridelt täieliku paindumise kinnituse ja FEA veeru ülevaate saamiseks esitage:
- Töösilindri ava, käik ja maksimaalne hüdrauliline vabastusrõhk
- Masina paigaldusgeomeetria ja pöördeklambri joonis (K-teguri kinnitamiseks)
- Paigaldussuund (horisontaalne, vertikaalne üles/alla surumine või nurkkaar)
- Välised suunamispiirangud (vaba juhitamata koormus vs täpsed lineaarsed liugsiinid)
- Töötsükkel, töötsükli kiirused ja keskkonnatingimused
VIII. Partner HCIC-ga raskeveokite ehitus- ja kohandatud silindrite jaoks
HCIC pakub sertifitseeritud hüdrotehnikat, 3D CAD modelleerimist ja kohandatud silindrite tootmist rasketele mobiil- ja tööstusseadmetele kogu maailmas.
