Hidravlik silindrin bükülmə hesablamaları: niyə vuruş uzunluğu nominal itələmə qüvvəsini ləğv edir

I. Təhlükə: "3000 psi" Silindr 1200 psi-də uğursuz olduqda

 Hidravlik dizaynda ümumi və baha başa gələn səhv silindrin itələmə gücünü sırf hidravlik təzyiq və piston sahəsindən istifadə edərək hesablamaqdır:

                                                                           F = P × Apiston

Bu sadə düstura əsasən, 3000 psi gücündə 4 düymlük çuxur silindr təxminən 37,700 funt (167,7 kN) itələmə qüvvəsi ilə itələyəcək. Silindr vuruşu yalnız 12 düymdürsə, çubuq bu yükü asanlıqla idarə edir.

Bununla belə, eyni silindri 60 düym və ya 80 düym vuruşa qədər uzadın və eyni 37,700 funt sıxıcı zərbəni tətbiq etmək, piston çubuğunu diş çubuğu kimi tez-tez sıxacaq və ya daimi olaraq əyəcək - sistem təzyiqi yalnız 1000-1500 psi-ə çatdıqda.

Bu fəlakətli uğursuzluq rejimi maddi dartılma məhsuldarlığı çatışmazlığı deyil; elastik sütun bükülməsidir. Uzun vuruşlu tətbiqlərdə nazik porşen çubuğunun struktur sabitliyi barelin təzyiq göstəricisini tamamilə üstələyir.

II. FizikaHidravlik silindrBuckling: Eylerin Sütun Nəzəriyyəsi

Nə vaxt ahidravlik silindrsıxılma yükü altında uzanır, montaj uzun, nazik struktur sütunu kimi davranır. Yanal qeyri-sabitlik baş verməzdən əvvəl nazik bir sütunun davam edə biləcəyi maksimum nəzəri sıxılma yükü Eylerin Kritik Bükülmə Düsturu ilə tənzimlənir:

                                                           Fcr = π² E I / Le² = π² E I / (K · L)²

Harada:

• Fcr = Kritik Eyler bükülmə yükü (N və ya lbf)
• E = Çubuq materialının elastiklik modulu (tipik karbon/alaşımlı polad üçün, E ≈ 200 - 210 GPa və ya 29 × 10⁶ psi)
• I = Möhkəm dairəvi çubuq en kəsiyinin ətalət sahəsi (m⁴ və ya in⁴)
• L = Quraşdırma nöqtələri arasında ümumi uzadılmış quraşdırma məsafəsi (m və ya in)
• K = Silindr quraşdırma şərtlərinə əsaslanan effektiv sütun uzunluğu faktoru
• Le = K · L = Effektiv bükülmə uzunluğu

III. Bərk çubuqlar üçün ətalət momentinin hesablanması:

dr diametrli möhkəm dəyirmi piston çubuğu üçün:

                                                                            I = π dr⁴ / 64

Diqqət yetirin ki, ətalət momenti çubuq diametrinin dördüncü gücündən (dr⁴) asılıdır. Bu o deməkdir ki, çubuq diametrində cüzi artım bükülmə müqavimətində böyük artım yaradır:

• Çubuğun diametrini 2,0 düymdən 2,5 düymədək (diametrdə 25% artım) artırmaq bükülmə müqavimətini 144% (2,44×) artırır.

IV. Təhlükəsiz iş yükünün və tövsiyə olunan təhlükəsizlik amillərinin hesablanması

Heç vaxt işlətməyin ahidravlik silindrkritik bükülmə limitinə yaxın Fcr. Real dünya əməliyyatında,hidravlik silindrlərkiçik ekssentrikliklər, kiçik pin oyunu, sürətlənmə sıçrayışları və qaçılmaz yan yüklər yaşayın.

İcazə verilən dizayn təzyiqi Fallow ciddi təhlükəsizlik amili Sf ehtiva etməlidir:

                                                                           Fallow = Fcr / Sf

Tövsiyə olunan Təhlükəsizlik Faktoru Təlimatları:

• Stasionar sənaye maşınları (təmiz, idarə olunan): Minimum Sf ≥ 2,5 - 3,0
• Ümumi Mobil Maşınlar (zibil qoşquları, yükləyicilər, tullantı avadanlıqları): Minimum Sf ≥ 3,0 - 3,5
• Yüksək Riskli / Personalın qaldırılması (hava platformaları, yük maşınları, mobil kranlar): Minimum Sf ≥ 3,5 - 4,5

V. Zəriflik nisbəti və Conson düsturuna keçid

Eyler düsturu sırf elastik əyilməni nəzərdə tutur və yalnız incəlik əmsalı λ sütunun keçid həddini λc aşdığı nazik sütunlar üçün etibarlıdır.

                                                       λ = Le / rg = (K · L) / (dr / 4) = 4 K L / dr

Burada rg = √I/A = dr / 4 giration radiusudur.

Tipik 1045 və ya 4140 xrom polad üçün keçid həddi λc ≈ 85-dən 105-ə qədərdir:

• Əgər λ > λc (Uzun nazik çubuqlar) olarsa: Eyler düsturundan istifadə edin (elastik qeyri-sabitliyə görə uğursuzluq).
• Əgər λ ≤ λc (Qısa-orta çubuqlar) olarsa: Consonun Parabolik Düsturundan və ya standart axma gücündən istifadə edin (sıxıcı məhsuldarlıq və ya elastik olmayan bükülmə ilə uğursuzluq).

VI. Bükülmüş çubuqlara səbəb olan 4 ümumi OEM mühəndislik nəzarəti

1. Tam uzadılmış uzunluq əvəzinə geri çəkilmiş uzunluqda bükülmənin hesablanması:Ən həssas an, çubuq 100% vuruşda olduqda baş verir, burada L maksimumdur.
2. Ölü çəki altında üfüqi sallanmaya məhəl qoymamaq:Uzun üfüqi silindrlərdə (> 2 metr vuruş) ağır xrom çubuq cazibə qüvvəsi altında bir qədər əyilir və bükülməni sürətləndirən daxili ekssentrik yükləmə yaradır.
3. Pəncərələrin sürtünməsiz qaldığını fərz etsək:Vaxt keçdikcə paslanmış və ya yağlanmamış dönmə sancaqları yığılır və dönmə qurğusunu əyilmə anlarına səbəb olan qismən kilidlənmiş, fırlanma anında gərginlikli birləşməyə çevirir.
4. Regenerasiya dövrələrinə laqeyd yanaşma:Diferensial / regenerasiya sxemləri həm qapaq, həm də çubuq tərəflərini tam nasos təzyiqinə məruz qoyur, struktur marjanı azaldaraq sütunun itələmə gücünü tam saxlayır.

VII. HCIC ilə uzun vuruşlu silindrlərin ölçüsünü təyin edərkən nə göndərilməlidir

HCIC mühəndislərindən tam əyilmə yoxlanışı və FEA sütunu nəzərdən keçirmək üçün aşağıdakıları təmin edin:

1. Əməliyyat silindrinin çuxuru, vuruşu və maksimum hidravlik relyef təzyiqi
2. Maşın montaj həndəsəsi və dönmə mötərizəsinin təsviri (K faktorunu təsdiqləmək üçün)
3. Quraşdırma oriyentasiyası (üfüqi, şaquli yuxarı/aşağı itələmə və ya bucaq qövsü)
4. Xarici istiqamətləndirici məhdudiyyətlər (sərbəst idarə olunmayan yük və dəqiq xətti sürüşmə relsləri)
5. İş dövrü, əməliyyat dövrü sürətləri və ətraf mühit şəraiti

VIII. Ağır Yük Mühəndisliyi və Xüsusi Silindrlər üçün HCIC ilə tərəfdaşdır

HCIC bütün dünyada ağır mobil və sənaye avadanlıqları üçün sertifikatlaşdırılmış hidravlik mühəndislik, 3D CAD modelləşdirmə və xüsusi silindr istehsalı təmin edir.