Obliczenie siły i prędkości siłownika hydraulicznego.
Siła siłownika hydraulicznego decyduje o tym, czy prasa, podnośnik, zacisk lub siłownik liniowy może wytworzyć zaprojektowane obciążenie. Kalkulator oblicza siłę parcia i ciągnienia przy dowolnym ciśnieniu roboczym i średnicy tłoka, uwzględniając przekrój trzpienia pomniejszający efektywną powierzchnię pierścieniową podczas wsuwu. Stosuj go przy doborze siłowników, wymiarowaniu modernizacji lub diagnostyce zbyt niskiej siły wyjściowej — i porównuj wynik z podanymi przez producenta wartościami dla strony dennej i trzpieniowej.
Siła parcia równa się ciśnieniu roboczemu pomnożonemu przez pełne pole tłoka: F = P × (π × D² / 4). Siła ciągnienia wykorzystuje powierzchnię pierścieniową: F = P × π × (D² − d²) / 4, ponieważ trzpień wypiera ciecz po stronie trzpieniowej. Ciśnienie podaje się w psi lub bar, średnice w calach lub milimetrach; kalkulator przed obliczeniami przelicza wszystko na spójny układ SI. Tarcie uszczelnień i prowadnic zazwyczaj redukuje siłę teoretyczną o 5–10%, dlatego projektanci stosują rezerwę bezpieczeństwa 15–25% przy doborze siłownika do cyklu pracy. Prędkość zależy od natężenia przepływu podzielonego przez powierzchnię: prędkość wysuwu v = Q / A_tłoka, wsuwu v = Q / A_pierścieniowej — stąd wsuw jest szybszy niż wysuw przy tym samym przepływie. Ciśnienie robocze musi pozostawać poniżej granicy wyboczenia trzpienia, nośności gwintu dna oraz zakresu ciśnieniowego uszczelnień dynamicznych podanego przez producenta.
Inżynier mechanik dobierający prasę zagęszczającą o nacisku 50 ton wybiera siłownik z tłokiem 5 cali przy 2800 psi i korzysta z kalkulatora, aby potwierdzić, że siła parcia po stronie dennej przekracza szczytowe obciążenie 100 000 lb z 20% rezerwą — przed złożeniem zamówienia.
Technik serwisowy przy wysięgniku koparki podnoszącym wolniej niż w specyfikacji mierzy rzeczywiste ciśnienie zaworu przelewowego: 2100 psi zamiast 2500 psi. Uruchomienie kalkulatora z niższą wartością odtwarza obserwowaną siłę i wskazuje usterkę zaworu przelewowego jako przyczynę.
Mistrz utrzymania ruchu zastępujący siłownik zacisku 3-calowy jednostką 2,5-calową sprawdza, czy nowy tłok wciąż wytwarza wymaganą siłę zacisku 12 000 lb przy istniejącym ciśnieniu roboczym układu 2500 psi.
W standardowym siłowniku dwustronnego działania trzpień zajmuje część powierzchni po stronie ciągnienia. Ta zredukowana powierzchnia (pierścieniowa) daje mniejszą siłę przy tym samym ciśnieniu.
Tak. W rzeczywistych siłownikach tarcie uszczelnień pochłania około 5–10% siły teoretycznej. Układ należy zawsze projektować z rezerwą ciśnienia pozwalającą pokonać te straty.
Prędkość = Przepływ / Powierzchnia. Aby przyspieszyć ruch siłownika, należy zwiększyć wydatek pompy lub zastosować siłownik z mniejszą średnicą tłoka.
Tej samej, którą wskazuje manometr. Kalkulator przyjmuje psi lub bar i podaje siłę odpowiednio w funtach lub newtonach; mieszanie jednostek jest najczęstszą przyczyną błędu o współczynniku 14,5×.