สูตรพื้นที่ลูกสูบ: คำนวณกระบอกสูบไฮดรอลิก ก้าน และแรง

พื้นที่ลูกสูบเป็นหนึ่งในตัวเลขที่ดูเรียบง่ายบนกระดาษ แต่ตัดสินอย่างเงียบๆ ว่ากระบอกไฮดรอลิกทำงานอย่างไรในสนาม ไม่ว่าคุณจะตรวจสอบแรง ประมาณความเร็ว หรือเปรียบเทียบการหดตัวด้านคันเบ็ดกับส่วนขยายเต็มรู จุดเริ่มต้นจะเหมือนกัน: หาพื้นที่ให้ถูกต้อง คู่มือนี้จะอธิบายเกี่ยวกับพื้นที่ของสูตรลูกสูบ พื้นที่สุทธิที่ด้านคันเบ็ด และรายละเอียดเชิงปฏิบัติที่สำคัญเมื่อตัวเลขออกจากหน้าและเข้าสู่ศูนย์บริการ

สูตรพื้นที่ลูกสูบพื้นฐาน

พื้นที่หน้าลูกสูบคือพื้นที่วงกลม หากคุณทราบรัศมี ให้ใช้ A = πr² หากคุณทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของรู ซึ่งพบได้บ่อยในงานกระบอกสูบ ให้ใช้ A = πd²/4 โดยที่ A คือพื้นที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบหรือลูกสูบ r คือครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางนั้น และ π มีค่าประมาณ 3.1416 สำหรับรูเจาะขนาด 100 มม. r = 50 มม. ดังนั้น A = π × 50² data 7,854 มม.² การใช้รูปแบบเส้นผ่านศูนย์กลางให้ผลลัพธ์เดียวกัน: π × 100² / 4 data 7,854 mm² รักษาหน่วยให้สอดคล้องกัน: มม. กับมม., ซม. กับซม., นิ้วกับนิ้ว การคำนวณหน่วยผสมเป็นวิธีที่เร็วที่สุดวิธีหนึ่งในการสร้างตัวเลขที่ดูเป็นไปได้แต่กลับผิด

ลูกสูบกระบอกไฮดรอลิกใน 45# และ QT500-7 เนื่องจากรูปทรงลูกสูบส่งผลต่อพื้นที่การซีลที่มีประสิทธิภาพ อุปกรณ์เสริมกระบอกไฮดรอลิกนี้จึงแยกตัวกลางแรงดันและมีจำหน่ายในขนาด 45# และ QT500-7 ดูผลิตภัณฑ์ →

รูปทรงลูกสูบมีความสำคัญพอๆ กับเลขคณิต ลูกสูบที่ไม่อยู่ศูนย์กลาง หรือรูที่สึกหรือเป็นรอย สามารถเปลี่ยนพื้นที่การซีลที่มีประสิทธิภาพในการให้บริการได้แม้ว่าสูตรที่ระบุนั้นถูกต้องก็ตาม นั่นคือสาเหตุที่สูตรเป็นจุดเริ่มต้นไม่ใช่สิ่งทดแทนการตรวจสอบ

เหตุใดเส้นผ่านศูนย์กลางจึงเป็นจำนวนที่คุณมี

ในเอกสารประกอบเกี่ยวกับกระบอกไฮดรอลิกส่วนใหญ่ รูเจาะจะแสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง ไม่ใช่รัศมี สะดวกเพราะรูปแบบเส้นผ่านศูนย์กลางหลีกเลี่ยงขั้นตอนการแปลงหนึ่งขั้นตอน ขั้นตอนตรงไปตรงมา:

1. วัดหรือยืนยันเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในระบบยูนิตเดียวกับที่คุณจะใช้สำหรับแรงดันและการไหล
2. ยกกำลังสองเส้นผ่านศูนย์กลาง
3. คูณด้วย π แล้วหารด้วย 4
4. บันทึกผลเป็นพื้นที่ลูกสูบเต็ม

ด้วยรูเจาะ 63 มม. A = π × 63² / 4 data 3,117 มม.² เมื่อเจาะขนาด 3.00 นิ้ว A = π × 3.00² / 4 data 7.07 นิ้ว² เลขคณิตเป็นเรื่องง่าย มีระเบียบวินัยในการแยกขนาดรูที่ระบุ รูจริง และเส้นผ่านศูนย์กลางก้านออกจากกัน กระบอกสูบอาจระบุเป็นรูขนาด 100 มม. แต่รูที่วัดได้อาจสูงหรือต่ำกว่าค่านั้นเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับความทนทานและการสึกหรอ สำหรับการประมาณแรง ให้ใช้ตัวเลขที่ระบุ หากต้องการค้นหาข้อผิดพลาด ให้วัดขนาดรูจริง

พื้นที่สุทธิด้านคัน

ในกระบอกสูบแบบดับเบิ้ลแอคชั่น ลูกสูบจะไม่ดันบริเวณลูกสูบเต็มทั้งสองทิศทาง ด้านก้านสูบ ก้านจะยึดเป็นส่วนหนึ่งของหน้าลูกสูบ พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพคือพื้นที่วงแหวน: A_net = π/4 (D² - d²) โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ และ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของก้าน นี่คือพื้นที่ที่น้ำมันไฮดรอลิกออกฤทธิ์จริงในระหว่างการร่นกลับ การเพิกเฉยพื้นที่ก้านเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในการคำนวณแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบอกสูบช่วงชักยาวซึ่งก้านมีขนาดใหญ่สัมพันธ์กับรู

แกนลูกสูบไฮดรอลิคชุบโครเมียม 20–220 มม ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 20–220 มม. ความยาวสูงสุด 8000 มม. และการชุบโครเมี่ยม ก้านลูกสูบนี้มีความเกี่ยวข้องเมื่อพื้นที่ก้านส่งผลต่อการคำนวณแรงสุทธิ ดูผลิตภัณฑ์ →

เส้นผ่านศูนย์กลางของก้านไม่ใช่รายละเอียดเล็กน้อย มันกำหนดพื้นที่ตาข่าย และยังส่งผลต่อความแข็งแรงของคอลัมน์และแรงเสียดทานของซีลด้วย แกนที่มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับการรับน้ำหนักอาจเบี่ยงเบนไป ในขณะที่แกนที่มีขนาดใหญ่เกินไปจะช่วยลดแรงดึงกลับ เนื่องจากจะดึงพื้นที่ออกจากหน้าลูกสูบมากขึ้น ตารางด้านล่างแสดงความแตกต่างสำหรับการผสมผสานระหว่างรูเจาะและก้านทั่วไป

จากพื้นที่สู่พลังและความเร็ว

เมื่อทราบพื้นที่แล้ว แรงจะตามมาโดยตรง: F = p × A โดยที่ p เป็น N/mm² (MPa) และ A เป็น mm² แรงจะออกมาในหน่วยนิวตัน สำหรับการเจาะขนาด 100 มม. ที่ 16 MPa แรงขยายจะอยู่ที่ประมาณ 7,854 mm² × 16 N/mm² พฤติกรรม 125,664 N หรือ 125.7 kN ที่ด้านคันเบ็ด เมื่อใช้พื้นที่ตาข่ายจากโต๊ะ แรงดึงกลับจะอยู่ที่ประมาณ 5,391 มม.² × 16 นิวตัน/มม.² กลับไปยัง 86,256 นิวตัน หรือ 86.3 กิโลนิวตัน ความแตกต่างนั้นไม่ใช่ข้อผิดพลาดในการปัดเศษ มันเป็นไม้เรียวที่ทำหน้าที่ของมัน

ท่อกระบอกสูบสำหรับกระบอกไฮดรอลิก Φ40–Φ320 มม ด้วยพื้นผิวด้านในที่ขัดหรือม้วนและวัสดุ รวมถึง 20#, 45#, Q345B และ 27SiMn ท่อนี้รองรับความกลมและการปิดผนึกในการคำนวณแรงตามรู ดูผลิตภัณฑ์ →

รูถูกสร้างขึ้นโดยท่อกระบอกสูบ ดังนั้นคุณภาพของท่อและความกลมจะส่งผลต่อความใกล้ชิดของกระบอกสูบจริงที่เคลื่อนตัวตามพื้นที่ที่คำนวณ ท่อที่ไม่กลมหรือสึกหรอสามารถเปลี่ยนระยะห่างที่มีประสิทธิภาพและพฤติกรรมการซีลได้ แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเกลียวบนแบบร่างจะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม

ความเร็วใช้พื้นที่เดียวกันในทางกลับกัน: v = Q / A โดยที่ Q คือการไหล และ A คือพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ หากการไหลเป็น มม./นาที และพื้นที่เป็น มม.² ความเร็วจะอยู่ในหน่วย มม./นาที จับตาดูส่วนขยายและการเพิกถอน พื้นที่ด้านคันเบ็ดมีขนาดเล็กกว่า ดังนั้นการดึงกลับมักจะเร็วกว่าสำหรับการไหลเดียวกัน นั่นคือเหตุผลหนึ่งที่ทำให้กระบอกสูบรู้สึกแตกต่างในแต่ละทิศทาง แม้ว่าการตั้งค่าความดันจะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม สูตรนี้ให้แรงทางทฤษฎี แรงจริงลดลงเนื่องจากการเสียดสีของซีล แรงดันตก และแรงดันต้าน สำหรับการกำหนดขนาดเริ่มต้น ตัวเลขทางทฤษฎียังคงเป็นจุดเริ่มต้นที่ถูกต้อง สำหรับการออกแบบโดยละเอียด การทดสอบ หรือบัญชีสำหรับการสูญเสียเหล่านั้น

ข้อผิดพลาดทั่วไปเมื่อใช้สูตรพื้นที่ลูกสูบ

• ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเป็นรัศมีใน A = πr² หากคุณมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอย่างเดียว ให้ใช้ A = πd²/4 หรือหารเส้นผ่านศูนย์กลางด้วย 2 ก่อน
• ลืมพื้นที่ก้านในด้านที่ดึงกลับ พื้นที่เจาะเต็มใช้กับส่วนขยาย พื้นที่วงแหวนใช้กับการเพิกถอน
• หน่วยผสม แปลงค่าเจาะ ก้าน ความดัน และการไหลให้เป็นค่าที่สอดคล้องกันก่อนคำนวณ
• ขนาดที่ระบุและการวัดที่สับสน รูที่กำหนดนั้นใช้ได้ดีสำหรับการคำนวณแค็ตตาล็อก การเจาะที่วัดได้จะดีกว่าสำหรับการวินิจฉัย
• ถือว่าแรงทางทฤษฎีเป็นแรงที่ติดตั้ง แรงเสียดทานของซีล แรงดันต้าน และการสูญเสียของเส้นจะช่วยลดแรงที่มีอยู่
• ปัดเศษเร็วเกินไป คำนวณทศนิยมให้เพียงพอ จากนั้นจึงปัดเศษผลลัพธ์สุดท้าย

สำหรับรายการตรวจสอบการออกแบบที่กว้างขึ้น โปรดดูบทความของเราที่ ข้อควรพิจารณาในการออกแบบที่สำคัญเมื่อเลือกกระบอกไฮดรอลิกสำหรับการใช้งานเฉพาะ เดินผ่านสภาวะของการเจาะ ระยะชัก การติดตั้ง และการรับน้ำหนัก

ข้อควรปฏิบัติจากหน้าร้าน

ที่ Zhejiang Huanfeng Machinery เราสร้างกระบอกไฮดรอลิกมาตั้งแต่ปี 2004 และสูตรพื้นที่ปรากฏอยู่ในการสนทนาเกือบทุกเรื่องเกี่ยวกับแรง ความเร็ว หรือขนาดกระบอกสูบ คณิตศาสตร์มีเสถียรภาพ แต่อินพุตสมควรได้รับการเคารพ รูที่วัดด้วยคาลิปเปอร์ที่สึกหรอ เส้นผ่านศูนย์กลางของก้านที่นำมาจากแบบเก่า หรือค่าแรงกดที่ยกมาโดยไม่มีหน่วยต่างๆ สามารถส่งการคำนวณที่ดีนอกเส้นทางได้ เราต้องการยืนยันข้อมูลพื้นฐานก่อน: รู ก้าน ระยะชัก แรงดัน การไหล และการติดตั้ง จากนั้นสูตรจะทำสิ่งที่ควร

เราเห็นรูปแบบเดียวกันทั้งเครน แท่นทำงานทางอากาศ รถลาก และกระบอกเครื่องจักรตอกเสาเข็ม โดยบริเวณข้างคันเป็นสิ่งหนึ่งที่ถูกมองข้าม แรงเสียดทานของซีลไม่ได้เปลี่ยนพื้นที่ทางเรขาคณิต แต่จะเปลี่ยนแรงที่คุณสามารถใช้ได้ หากคุณกำลังไล่ตามแรงที่ขาด ให้ตรวจสอบซีลและพื้นผิวของก้านตลอดจนเลขคณิต หากคุณเก็บสูตรไว้ใกล้ตัวและหน่วยมีความซื่อสัตย์ พื้นที่ลูกสูบก็จะไม่ใช่แบบฝึกหัดในห้องเรียนและกลายเป็นเครื่องมือแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ เริ่มต้นด้วยพื้นที่เจาะเต็ม ลบพื้นที่แกนเมื่อกระบอกสูบหด และจำไว้ว่าเครื่องจักรจริงมักมีอะไรเกิดขึ้นมากกว่าสมการในอุดมคติเสมอ