Гидравликалық цилиндрдің иілу есептеулері: неліктен соғу ұзындығы номиналды итеру күшін жоққа шығарады

I. Қауіп: «3000 psi» цилиндр 1200 psi шамасында істен шыққанда

 Гидравликалық дизайндағы жиі кездесетін және қымбат қателік цилиндрдің итеру күшін тек гидравликалық қысым мен поршень аймағын пайдалана отырып есептеу болып табылады:

                                                                           F = P × Апистон

Осы қарапайым формула бойынша 3000 psi 4 дюймдік саңылау цилиндрі шамамен 37 700 фунт (167,7 кН) күшпен итереді. Цилиндр инсульті небәрі 12 дюйм болса, штанга бұл жүктемені оңай көтереді.

Дегенмен, дәл сол цилиндрді 60-дюйм немесе 80-дюймдік инсультқа дейін ұзартыңыз және сол 37700 фунт қысу күшін қолдану поршеньдік штанганы жиі тіс тазалағыш сияқты үзіп алады немесе біржола еңкейтеді (жиі жүйе қысымы небәрі 1000-нан 1500 фунтқа дейін жеткенде).

Бұл апатты бұзылу режимі материалдың созылу шығымының бұзылуы емес; бұл бағананың серпімді бүгуі. Ұзақ жүріс қолданбаларында жіңішке поршеньдік штанганың құрылымдық тұрақтылығы баррельдің қысым көрсеткішін толығымен жояды.

II. ФизикасыГидравликалық цилиндрБуклинг: Эйлердің баған теориясы

Қашан агидравликалық цилиндрқысу жүктемесі астында созылады, жинақ ұзын, жіңішке құрылымдық баған ретінде әрекет етеді. Жіңішке бағанның бүйірлік тұрақсыздық пайда болғанға дейін ұстай алатын максималды теориялық қысу жүктемесі Эйлердің критикалық иілу формуласымен реттеледі:

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

Қайда:

• Fcr = Эйлердің сыни иілу жүктемесі (N немесе lbf)
• E = Өзек материалының серпімділік модулі (әдеттегі көміртекті/легирленген болат үшін, E ≈ 200-ден 210 ГПа немесе 29 × 10⁶ psi)
• I = Қатты дөңгелек шыбықтың көлденең қимасының инерция моменті (m⁴ немесе in⁴)
• L = Бекіту нүктелері арасындағы жалпы ұзартылған орнату қашықтығы (м немесе дюйм)
• K = Цилиндрлерді орнату шарттарына негізделген тиімді баған ұзындығы коэффициенті
• Le = K · L = Тиімді тоқырау ұзындығы

III. Қатты шыбықтар үшін инерция моментін есептеу:

dr диаметріндегі тұтас дөңгелек поршеньді штанга үшін:

                                                                            I = π dr⁴ / 64

Инерция моменті өзек диаметрінің төртінші дәрежесіне (dr⁴) тәуелді екенін ескеріңіз. Бұл шыбықтың диаметрінің шамалы ұлғаюы иілу кедергісін айтарлықтай арттырады дегенді білдіреді:

• Өзекшенің диаметрін 2,0 дюймден 2,5 дюймге дейін ұлғайту (диаметрін 25%-ға ұлғайту) иілу кедергісін 144%-ға (2,44×) арттырады.

IV. Қауіпсіз жұмыс жүктемесін және ұсынылатын қауіпсіздік факторларын есептеу

Ешқашан жұмыс істемеу агидравликалық цилиндроның сыни бүгу шегіне жақын Fcr. Нақты әлемдегі операцияда,гидравликалық цилиндрлеркішігірім эксцентриктерді, шамалы түйреуіштерді, жеделдету ұшқындарын және еріксіз бүйірлік жүктемелерді бастан кешіріңіз.

Рұқсат етілген жобалық күш Fallow қатаң қауіпсіздік коэффициентін қамтуы керек Sf:

                                                                           Fallow = Fcr / Sf

Ұсынылатын қауіпсіздік факторы бойынша нұсқаулар:

• Стационарлық өнеркәсіптік машиналар (таза, басқарылатын): Минималды Sf ≥ 2,5 - 3,0
• Жалпы жылжымалы техника (қоқыс төгетін тіркемелер, тиегіштер, қоқыс жабдықтары): Ең аз Sf ≥ 3,0 - 3,5
• Тәуекелділігі жоғары / персоналды көтеру (әуе платформалары, жүк көтергіш машиналар, жылжымалы крандар): Минималды Sf ≥ 3,5 - 4,5

V. Жіңішкелік қатынасы және Джонсон формуласына көшу

Эйлер формуласы таза серпімді иілуді болжайды және жіңішкелік қатынасы λ бағанның өту шегінен λc асатын жіңішке бағандар үшін ғана жарамды.

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

Мұндағы rg = √I/A = dr / 4 – айналу радиусы.

Әдеттегі 1045 немесе 4140 хромды болат үшін өту шегі λc ≈ 85-тен 105-ке дейін:

• Егер λ > λc (ұзын жіңішке таяқшалар) болса: Эйлер формуласын қолданыңыз (серпімділік тұрақсыздығынан сәтсіздік).
• Егер λ ≤ λc (қысқа-орташа таяқшалар) болса: Джонсонның параболалық формуласын немесе стандартты аққыштық беріктігін пайдаланыңыз (сығымдағы шығымдылық немесе серпімді емес иілу арқылы сәтсіздік).

VI. Майысқан таяқшаларды тудыратын 4 жалпы OEM инженерлік бақылаулар

1. Толығымен ұзартылған ұзындықтың орнына тартылған ұзындықта тоқырауды есептеу:Ең осал сәт стержень 100% инсультта болғанда, L ең жоғары болғанда орын алады.
2. Өлі салмақ астында көлденең шөгуді елемеу:Ұзын көлденең цилиндрлерде (> 2 метр инсульт) ауыр хром штангасы ауырлық күшінің әсерінен сәл салбырап қалады, бұл тоқырауды тездететін кіріктірілген эксцентрлік жүктемені тудырады.
3. Штырь бекіткіштері үйкеліссіз қалады деп есептесек:Уақыт өте келе, тот басқан немесе майланбаған бұрғылау түйреуіштер ұсталып, иілу моменттерін тудыратын жартылай құлыпталған, бұрау моменті кернеуі бар түйінге айналдырады.
4. Регенерация схемаларын елемеу:Дифференциалды / регенерациялау схемалары қақпақшаның да, өзек жағының да толық сорғы қысымына ұшырайды, құрылымдық маржаны азайта отырып, бағанның толық итеру күшін сақтайды.

VII. HCIC көмегімен ұзын инсультті цилиндрлердің өлшемін таңдағанда не жіберу керек

HCIC инженерлерінен толық тоқырауды тексеру және FEA бағанын шолу үшін мыналарды қамтамасыз етіңіз:

1. Жұмыс цилиндрінің ойығы, жүрісі және гидравликалық рельефтің максималды қысымы
2. Машинаны орнату геометриясы және бұрылу кронштейнінің сызбасы (K-факторын растау үшін)
3. Орнату бағыты (көлденең, тік жоғары/төмен итеру немесе бұрыштық доға)
4. Сыртқы бағыттаушы шектеулер (еркін бағытталмаған жүктеме және дәл сызықты сырғымалы рельстерге қарсы)
5. Жұмыс циклі, жұмыс циклінің жылдамдықтары және қоршаған орта жағдайлары

VIII. Ауыр жүкті инженерлік және арнайы цилиндрлер үшін HCIC серіктестігі

HCIC бүкіл әлем бойынша ауыр мобильді және өнеркәсіптік жабдық үшін сертификатталған гидравликалық инженерияны, 3D CAD модельдеуін және арнайы цилиндрлер өндірісін қамтамасыз етеді.