交換用シリンダーはピンに適合しても、機械が弱いままになる可能性があります。逆の間違いも同様によくあります。購入者が「安全のために」ボアを増やした後、古いポンプでは十分な速さでボアを充填できないことに気づきました。サイクルタイムが増加し、バルブの戻り流量が増加し、本体が大きくなってフレームを通過できなくなります。
ボア計算自体は短いです。ほとんどのサイジングエラーは、力、圧力、または有効面積が選択されたときの早い段階で始まります。レバーにかかる荷重はシリンダーピンにかかる力と同じではありません。リリーフバルブの設定は必ずしもキャップエンドの圧力ではありません。後退ではピストン領域全体が使用されません。ロッド側の背圧により、意味のある伸張力が減算される可能性があります。
予備的な油圧シリンダのボア サイズについては、最悪のリンク位置で必要なシリンダ力を計算し、その力をシリンダで使用可能な圧力で割ってから、必要なピストン面積を直径に変換します。標準ボアに切り上げて、ロッド側の背圧、摩擦、引っ張り力、速度、オイル量、戻り流量、ロッドの座屈、取り付け形状の結果を再度確認します。
基本的な拡張関係は F = p × Aですが、購入の決定はそれだけで終わるべきではありません。理論上十分な力を生み出すボアでも、速度が遅すぎたり、物理的に大きすぎたり、サイズの小さいロッドと組み合わせたり、負荷保持回路に適さない可能性があります。
ボアはピストン面積を設定します。その領域に作用する圧力が理論的な力を生み出します。
ロッドが後退時の有効面積をなくすため、従来の片ロッドシリンダでは押す力に比べて引く力が小さくなります。
ボアが大きくなると、所定の圧力で力が増加しますが、固定ポンプ流量では速度が低下します。
負荷がかかっているシリンダポートの圧力は、ポンプのカタログ最大値や無負荷時のゲージの読み取り値よりも重要です。
リンク角度により、外部負荷が変化していない場合でも、必要なシリンダ力を倍増させることができます。
結果は暫定的なサイズであり、ロッド、チューブ、マウント、ピン、クッション、シール、または荷重保持システムの承認ではありません。
プラットフォームに 20 kN の荷重がかかると仮定します。ボア計算機に 20 kN と入力したくなります。これは、シリンダーがレバー、角度、加速度の影響なしに負荷経路に沿って直接動作する場合にのみ機能します。ほとんどのブーム、ダンプ本体、クランプ、リンケージはそうではありません。
単純なピボット機構の場合、ピボット周りのモーメントを比較します。
必要なシリンダ力 = 負荷モーメント / 有効シリンダモーメントアーム
荷重が 20 kN × 0.8 m = 16 kN・mを生成し、シリンダー ピンが 30° の作動角でピボットから 0.35 m の位置にある場合、その有効モーメント アームは次のようになります。
0.35m × sin(30°) = 0.175m
したがって、理想的なシリンダー力は次のようになります。
16kN・m / 0.175m = 91.4kN
60°では、有効アームは 0.35 × sin(60°) = 0.303 mとなり、同じ外部荷重に必要な荷重は約 52.8 kNだけです。ペイロードが変わらない場合でも、ダンプ本体を底部近くから開始するのが最も難しいのはこのためです。最小の有効レバー アーム、最も高い予想される荷重、摩擦、加速度、および衝撃状態が、サイジング入力を制御する必要があります。
この簡略化された例は 計算済みです。これには、構造の質量、重心の変化、関節の摩擦、動的衝撃、フレームのたわみは含まれません。これらの入力情報は、機械図面または認定された機械解析から取得します。
従来の複動片ロッドシリンダの場合：
キャップエンドのピストン面積 A1 = πD⊃2; / 4
ロッド面積 Ar = πd⊃2; / 4
ロッドエンド環面積 A2 = π(D⊃2; - d⊃2;) / 4
ここで、 D はボア直径、 d はロッド直径です。
理想的な伸長力はキャップエンド領域全体を使用します。理想的な収縮力は、より小さな環状領域を使用します。パーカーはメートル関係 F(kN) = P(bar) × A(mm²) / 10,000を発表しています。 、その中で 油圧シリンダエンジニアリングカタログ。 Danfoss は、シリンダー速度とオイル消費量の関係とともに、同じ圧力面積の原理をその著書で示しています。 油圧に関するヒントのリファレンス.
これらの式は、指定された入力から理論上の出力を計算します。シールの摩擦、ガイドの摩擦、配管損失、バルブの圧力降下、ロッド側の背圧、圧力過渡現象により、機械で利用できる力が変化します。
システムリリーフを 140 bar に設定しても、機械の移動中に 140 bar がキャップエンドに到達することは証明されません。ポンプの摩耗、エンジン速度、制限方向バルブ、過小なホース、フィルターの詰まり、または圧力補償制御によって、アクチュエーターで利用可能な圧力と流量の組み合わせが低下する可能性があります。制限バルブの上流に取り付けられたゲージでも、シリンダポートのゲージとは異なる値が表示されることがあります。
背圧も重要です。伸長中、ロッド側の圧力は、弁輪領域全体の動きに反して作用します。実際の予備的な表現は次のとおりです。
Fnet = (pcap × A1 - prod × A2) × η
η は比較のために使用される仮定された機械的係数です。これは普遍的な効率定数ではありません。検証済みの摩擦やメーカーの負荷率のガイダンスが利用できない場合、正確に見えるパーセンテージの中に不確実性を隠さないでください。複数のシナリオを実行し、アプリケーションのレビューを取得します。
パーカーの ヘビーデューティーメートルシリンダーのカタログに は、配管や機器の滑り抵抗と圧力損失を考慮する必要があると記載されています。また、その製品コンテキストの負荷率のガイダンスも公開されます。これらのパーセンテージは、理論上の力が作用力ではないことを示す有用な証拠ですが、BLINCE 仕様ではありません。
連鎖解析により、必要な設計拡張力 50 kN がすでに生成されていると仮定します。ストロークの要求が厳しい部分でキャップエンドポートで測定された圧力は 120 bar です。ロッド側の背圧は 10 bar です。予備的な比較のみを目的として、機械係数 0.90 およびポンプ流量 25 L/min を使用します。
候補となるボア/ロッドのペアは、63/35、80/40、100/50 mm です。これらの寸法は、 BLINCE HOB 複動タイロッドシリンダのページですが、現在のプロジェクトの図面とデータシートで実際の構成を確認する必要があります。
80/40 mm の候補の場合:
A1 = π × 80⊃2; / 4 = 5,026.5 mm²
A2 = π × (80⊃2; - 40⊃2;) / 4 = 3,769.9 mm²
Fnet = [(120 bar × 5,026.5 mm²) - (10 bar × 3,769.9 mm²)] / 10,000 × 0.90
Fネット = 50.9 kN
80 mm の候補は、これらの仮定の下で 50 kN の例の要件をわずかにクリアしています。圧力スパイク、荷重の不確実性、ロッドの座屈、マウント強度、横荷重、疲労、および選択されたシリーズの制限がチェックされるまで承認されません。
候補ボア/ロッド |
規定の条件での正味伸長力 |
25 L/min の理想的な伸長速度 |
500mmの理想的な時間 |
下読み |
|---|---|---|---|---|
63/35mm |
31.7kN |
133.7mm/秒 |
3.74秒 |
50 kNでは力が弱すぎます |
80/40mm |
50.9kN |
82.9mm/秒 |
6.03秒 |
調査する価値のある強制一致 |
100/50mm |
79.5kN |
53.1mm/秒 |
9.42秒 |
同じ流れではより大きな力、より遅い |
この比較は、主なトレードオフを示しています。 80 mm から 100 mm に移動すると、例の正味力は約 56% 増加しますが、同じ 25 L/min での伸張速度は約 83 mm/s から 53 mm/s に低下します。ボアを増やすと空き容量が増えるわけではありません。移動量 1 ミリメートルあたりにより多くのオイルを消費します。
シリンダ速度はチャンバ流量を有効面積で割ったものです。
v = Q / A
単位換算すると、80 mm キャップエンドへの 25 L/min の流量は次のようになります。
Q = 25 / 60,000 = 0.0004167 m³/秒
ベクテンド = 0.0004167 / 0.0050265 = 0.0829 m/s = 82.9 mm/s
500 mm のストロークには、理想的には約 500 / 82.9 = 6.03 秒かかります 。漏れ、バルブの計量、ランピング、ポンプ速度、負荷の変動により、リアルタイム時間が長くなる可能性があります。
キャップエンドのオイル量は次のとおりです。
Vcap = 5,026.5 mm² × 500mm = 2.513L
80/40 mm のアニュラス容積は 1.885 L です。ロッドエンドに 25 L/min が入る場合、理想的な後退速度は約 110.5 mm/s であるため、キャップエンドは約 33.3 L/min を排出します。戻り経路はその流れに対応する必要があります。ポンプの 25 L/min の数値に合わせてバルブとホースを選択すると、後退中に背圧が発生する可能性があります。
120 bar および 25 L/min での理論上の油圧出力は次のとおりです。
油圧 = 圧力 × 流量 / 600 = 120 × 25 / 600 = 5.0 kW
電気モーターまたはエンジンの入力は、ポンプ、駆動、および制御の損失を考慮すると、より大きくなければなりません。したがって、ボアの選択により、負荷を変更せずにサイクルタイムと電力需要を変更できます。
伸長時には、キャップエンドの圧力がボア全体に作用します。後退すると、ロッドはピストンの一部を占め、環状部から離れます。 80/40 mm の例では、環状部はキャップ領域の約 75% です。したがって、等圧で背圧がない場合、理論上の引張力とオイル量は伸長時の約 75% となり、入力流量が等しいときの後退速度は伸長速度の約 1/0.75、つまり 1.33 倍になります。
この面積比は、再生またはオイルが閉じ込められた状態での圧力と流量の挙動にも影響します。引張力、後退速度、戻り流量、および圧力増加経路を再計算せずに、座屈強度を向上させるためだけにロッドの直径を大きくしないでください。
油圧シリンダのボア サイズ表は、通常、指定された圧力と理想的なピストン面積を想定しています。機械のリンケージ、圧力損失、背圧、横荷重、ロッドの長さ、取り付け状態、デューティサイクル、温度などは見ることができません。これを使用してボアの候補リストを作成し、選択したシリーズの図面に移動します。
BLINCE の公開 HOB ページでは、40 ～ 250 mm のボア範囲、0.3 ～ 14 MPa の圧力範囲、最大 5000 mm のストロークについて説明しています。このページには、フランジ、リアイヤー、フットの例もリストされています。これらは パブリッシュされた ファミリ境界であり、すべての最大値を 1 つの円柱内で組み合わせられることを確認するものではありません。
の 軽量の MOB 7 MPa ファミリ には、30 ～ 125 mm のボア値といくつかのロッド サイズがリストされています。 HOB は、より高圧またはより重いタイロッド要件に適合する可能性があります。 MOB は軽い産業任務に適しているかもしれません。アン HSG シリンダー ルート またはカスタム設計は、機械特有の形状に適合する場合があります。ボアの計算により検索範囲が絞り込まれますが、圧力、ロッド、マウント、エンベロープ、およびデューティがファミリーを決定します。
ボアが大きいほど、より低い圧力でも力に耐えることができます。これにより、ポンプや一部のバルブに必要な圧力を下げることができますが、シリンダーが大きくなると、より多くのオイル、より多くのスペースが必要になり、多くの場合、より大きなロッド、ポート、構造が必要になります。ポンプ流量が一定のままの場合、サイクル速度は低下します。
作動圧力を上げると、シリンダーをコンパクトに保ち、一定の力に対するオイルの量を減らすことができます。その代償として、ポンプ、バルブ、ホース、継手、シール、チューブ、エンドキャップ、マウントに対する応力が増大し、要件が厳しくなります。救済調整は、すべてのコンポーネントの評価と機械のリスク評価を検証することに代わるものではありません。
システムレベルでボアと圧力のどちらかを選択します。ポンプが必要な流量で圧力を維持できない場合、理論上のコンパクトなソリューションは機能しません。フレームがボア 100 mm のボディを受け入れられない場合、低圧ソリューションは適合しません。
システムの残りの部分がチェックされている限り、計算された最小値の後に 1 つの標準ボアを切り上げるのは正常です。 「安全のために」繰り返し切り上げを行うと、アクチュエータが遅くなり、戻り流量が増加し、油圧エネルギーがより多く蓄積される可能性があります。また、バルブが利用可能な流量のごく一部を計測する必要がある場合、低速制御が難しくなる可能性があります。
ボアが小さいほど、リットルあたりの速度が向上し、コンパクトなエンベロープに適合する可能性がありますが、同じ負荷に対してより高い圧力が必要になり、摩擦、背圧、または負荷の変動に対する許容度が小さくなります。適切なマージンは、Web 計算機からコピーされた一般的な乗数ではなく、検証された負荷、ダイナミクス、制御動作、および管理される設計標準によって決まります。
シリンダー定格だけでなく、ツーリングにかかる力も利用してください。プラテン ガイド、ダイの接触、中心から外れた作業、アプローチ速度、プレス速度、戻り速度を考慮します。大きなボアは力を提供できますが、サイクル時間を妥当に保つために 2 段階ポンプまたは高速アプローチ回路が必要です。機械ガイドは横方向の力を伝える必要があります。ロッドはプラテンをガイドしないでください。
ストローク全体にわたって最悪のリンケージ位置を計算します。多くの場合、始動角度が制御します。変化する重心、衝撃、オーバーセンター形状、および負荷保持回路を確認してください。最近の BLINCE ガイド 油圧シリンダの取り付けタイプは、 正しいボアによって誤った経路に力が伝わるクレビス、トラニオン、フランジ、またはフート マウントを修正できない理由を説明します。
サイクルの高負荷部分から早送りを分離します。ピーククランプ力のみに対応したサイズのシリンダーでは、アプローチ中に流れが無駄になる可能性があります。再現性、クッション、バルブ応答、油温、シール、センサー、差動回路や回生回路によって使用面積が変化するかどうかを確認します。
実際の作業中に圧力とエンジン回転数を測定します。ポンプ流量はエンジン回転数に応じて変化する可能性があり、複数の機能が流量を共有する場合があります。力の計算が正しい場合でも、泥、腐食、衝撃、ピンの磨耗、ホースの取り回しが耐用年数に影響を与える可能性があります。
長いロッドを圧縮状態で押し込むと、理論上のピストン力が有効になる前に座屈する可能性があります。ロッドの直径、非支持長さ、端部拘束、延長、材料、側面荷重によって座屈計算が制御されます。プルデューティではロッドに張力がかかりますが、スレッド、アイ、クレビス、マウントの強度と疲労のチェックが必要です。
シリンダーは軸方向の力を伝達する必要があります。フレキシブルブラケット、磨耗したピン、またはオフセットフットマウントにより、ボアが正しい場合でもロッドが曲がったり、荷重が集中したりする可能性があります。瞬き 取り付けおよび位置合わせガイド には、ピンの取り付け、汚染管理、ホースの配線、および低圧試運転が含まれます。
加速と減速が追加されない限り、力のサイジングは静的です。重い質量が高速で移動すると、ストロークの終わり近くでクッションのエネルギー容量を超える可能性があります。移動質量、速度、方向、外部減速度、クッション長さ、背圧、サイクル速度についてはシリンダの供給元にご確認ください。
シリンダボアはそれ自体では吊り荷を保持しません。方向制御バルブからの漏れ、ホースの故障、ラインの破断、シールの漏れ、または不適切な負荷制御バルブにより、動作が起こる可能性があります。安全性が重要な持ち上げには、機械的サポート、定格荷重保持バルブ、ホース破裂保護、冗長性、および管轄区域固有のコンプライアンスが必要な場合があります。
ボアを大きくしても、汚れたオイル、制限バルブ、過熱したシステムは修復できません。力不足ではなくドリフトによる苦情がある場合は、 シリンダー ドリフトのトラブルシューティング パスを確認してください。 大型の交換品を購入する前に、
リンケージは、望ましくない角度付近で必要な力を数倍に増幅する可能性があります。ストローク全体のモーメントを計算し、構造の重量を含めます。
機能が最悪の状態で実行されている間に、関連するシリンダー ポートの圧力を測定します。ポンプ速度と流量状態を同時に記録します。
リターンラインを制限すると伸張力が減り、熱が発生する可能性があります。測定されたロッド側圧力と環状領域を正味力チェックに含めます。
シングルロッドシリンダはより小さな領域で後退します。適切に押すボア/ロッドのペアは、負荷を引っ張ったり、必要に応じてクランプを解放したりできない可能性があります。
オイルの体積は直径の二乗に応じて増加します。伸長速度、後退速度、チャンバー容積、バルブ流量、およびピーク戻り流量を再計算します。
動作例で想定されている 90% は製品を保証するものではありません。実際の摩擦と損失は、シール、圧力、速度、温度、側面負荷、回路制限によって異なります。
パーカーのエンジニアリングガイダンスは、ボアの選択とロッドのサイジングを明確に結び付けています。長い圧縮ストローク、側面荷重、または不適切な取り付けにより、力のみの結果が無効になる可能性があります。
2 つの 80 × 500 mm シリンダーは、ロッド直径、閉じた長さ、マウント中心、ピン寸法、ポート、クッション、シール、センサー、圧力定格が異なる場合があります。完全な図面と義務を一致させます。
シリンダが人を持ち上げる場合、吊り荷を支える場合、怪我の危険があるプレスで作業する場合、未知の衝撃荷重が発生する場合、長く伸びたロッドを押す場合、マルチプレーンリンケージで動作する場合、またはロッド/シール/マウントが繰り返し故障した後に部品を交換する場合は、この Web 計算だけで購入を解除しないでください。
また、シリンダの圧力が不明な場合、元の図面がない場合、フレームに亀裂や曲がりがある場合、ピン穴が伸びている場合、荷重経路を定義できない場合、またはボアが大きい場合にリリーフ設定を上げる必要がある場合にも停止します。これらの条件には、マシンレベルのエンジニアリングと検証済みの製品データシートが必要です。
値、単位、および各値のソース (測定値、図面由来、または推定値) を提供します。
マシンのタイプ、機能、数量。
引込位置、ストローク中間位置、および伸長位置における荷重の大きさ、方向、重心およびリンケージの図。
計算または仮定を含む、必要な押し力と引き力。
通常圧力、最大圧力、リリーフ設定、および負荷時に両方のシリンダポートで測定された圧力。
実際の駆動速度と必要な伸縮時間でのポンプ流量。
既存のシリンダーのボア、ロッド直径、ストローク (該当する場合)。
伸縮ピン中心または取り付け面の寸法。
取付形式、ピン/クレビス/トラニオン/フランジ/フートの寸法、ロッドエンドの詳細。
ポートのネジ、サイズ、方向、ホース ID、バルブのモデル/流量定格。
サイクルレート、滞留時間、年間サイクル、衝撃とクッションの要件。
流体、粘度、温度範囲、汚染管理、環境。
ロードホールディングバルブ、パイロットチェック、カウンターバランスバルブ、センサー、または統合ブロック。
オリジナルの銘板、鮮明な写真、寸法図。
適用される機械の規格、安全要件および検査手順。
BLINCE はこのパッケージを使用してパブリックを比較できます 油圧シリンダー範囲、欠落データを特定し、予備の HOB、MOB、HSG、またはカスタム ルートを準備します。最終的な適合性は、確認されたモデル コード、図面、テスト要件、およびアプリケーションのレビューの影響を受けます。
シリンダーに必要な力を計算し、それを使用可能な圧力で割ってピストン面積を求め、 D = √(4A/π)を使用して面積を直径に変換します。標準ボアに切り上げてから、背圧と損失を伴う正味の力を再確認します。最後に、速度、戻り流量、ロッド、マウント、製品の制限を確認します。
80 mm のピストン面積は 5,026.5 mm² であるため、理想的なキャップエンド力は約 60.3 kN です。それは正味の機械の力ではありません。実際の例では、10 bar のロッド側背圧と想定される 0.90 の機械的係数により、予備の正味伸長力は 40 mm ロッドで約 50.9 kN に減少します。
最悪の動作条件時にシリンダで利用可能な圧力を使用してください。リリーフ設定は保護しきい値であり、ピストンの作動圧力と等しくない場合があります。手順を安全に実行できる場合は、負荷がかかった状態で両方のシリンダ ポートを測定します。
後退時には、オイルはピストン領域からロッド領域を除いた領域に作用します。結果として得られる環状部分はキャップエンドの全領域よりも小さいため、同じ圧力で引っ張る力はより低くなります。また、面積が小さいため、同じ入力流量での後退が速くなります。
いや、同じ流れではない。ボアが大きくなると、1 ミリメートルの移動ごとにより多くのオイルが必要になるため、ポンプとバルブの流量が増加しない限り、動作が遅くなります。排気量が大きくなると、逆方向の戻り流量も増加する可能性があります。
すべてのマシンに共通の Web 値はありません。負荷の不確実性、ダイナミクス、衝撃、負荷、管理基準、故障の影響、および検証済みのコンポーネントの定格がすべて重要です。恣意的なボア増加に隠すのではなく、機械のエンジニアリングプロセスを通じて設計負荷とマージンを文書化します。
必ずしもそうとは限りません。ロッドの直径、閉じた状態と伸びた状態の長さ、取り付け寸法、ピンのサイズ、ポート、クッション、シール、センサー、圧力定格、および負荷は異なる場合があります。機能の互換性を実現するには、完全なモデル コードと図面が必要です。
ボアと圧力によって理論上のピストン力が決まります。実際の吊り上げ能力は、リンケージの形状、背圧、摩擦、構造、安定性、マウント、ピン、ロッドの強度、荷重制御、安全要件によっても異なります。
すべての圧力を保持する部品と荷重がかかる部品が新しい条件に対して定格されており、ポンプが必要な流量で必要な圧力を提供できる場合に限ります。システムの承認なしに、サイズ未満のシリンダーを補うためにリリーフ設定を上げないでください。
公開 HOB ページには 40 ～ 250 mm ファミリの範囲が記載されており、HOB40 ～ HOB250 のラベルがリストされています。ファミリ範囲は、すべてのボア、ロッド、ストローク、マウントの組み合わせが利用可能または適切であることを意味するわけではないため、現在のデータシートを確認してください。
荷重とリンケージの図面、押す/引く力、両方のポートで測定した圧力、ポンプ流量、目標サイクルタイム、ボア/ロッド/ストローク、マウントとピンの寸法、ポートの詳細、デューティサイクル、流体、温度、環境、写真、数量をBLINCEに送信します。 BLINCE は、HOB、MOB、HSG、またはカスタム ルートに対して予備ボアをチェックし、欠落している圧力/流量または形状データにフラグを立て、見積前に必要なモデル固有の質問を準備できます。
サイズ設定パッケージを BLINCE に送信します。選択したデータシート、機械図面、耐荷重設計、および該当する安全性レビューが完了するまで、安全性が重要な機械のシリンダーを解放しないでください。
電話番号: +86 132 4232 1601
✉️ メール: sales16@blince.com
Webサイト： https://ブリンス.com/
この記事は一般的なエンジニアリング ガイドです。最終的なコンポーネントの選択は、機械の図面、測定された油圧データ、作業条件、安全要件、および資格のある油圧エンジニアまたはサプライヤーからの確認に基づいて行う必要があります。
Blince Hydraulic は業界をリードする企業です。 、精密設計の流体動力製造とカスタム油圧ソリューションに特化した産業機械における数十年にわたる深い専門知識と何千件もの世界展開の成功に裏打ちされた当社のエンジニアリング チームは、以下を含む高性能油圧コンポーネントの製造に専念しています。 特殊な軌道モーター, 高圧走行によりモーターが駆動され、 堅牢な方向制御弁。当社の生産インフラは最先端の多軸 CNC 加工システムを利用しており、ISO 9001 の完全認証を受けており、すべての製造工程で再現性のある体積精度を保証しています。
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