Расчёт усилия выдвижения/втягивания и скорости гидроцилиндра.
Усилие гидравлического цилиндра определяет, способен ли пресс, подъёмник, зажим или исполнительный механизм обеспечить заданную нагрузку. Данный калькулятор вычисляет усилие выдвижения и втягивания штока при любом рабочем давлении и диаметре поршня с учётом уменьшения эффективной площади кольцевого сечения при ходе назад из-за штока. Используйте его при выборе цилиндра, модернизации или поиске причин недостаточного усилия, сравнивая результат с паспортными характеристиками по штоковой и поршневой полостям.
Усилие выдвижения равно давлению системы, умноженному на полную площадь поршня: F = P × (π × D² / 4). Усилие втягивания рассчитывается по кольцевой площади: F = P × π × (D² − d²) / 4, поскольку шток вытесняет жидкость со штоковой стороны. Давление задаётся в psi или бар, диаметры поршня и штока — в дюймах или миллиметрах; перед вычислением калькулятор приводит значения к единой системе СИ. Трение уплотнений и направляющих поглощает, как правило, 5–10% теоретического усилия, поэтому при выборе цилиндра под рабочий цикл закладывают запас давления 15–25%. Скорость определяется расходом, делённым на площадь: скорость выдвижения v = Q / A_поршня, скорость втягивания v = Q / A_кольц, — именно поэтому ход назад быстрее при одинаковом расходе. Рабочее давление не должно превышать предел устойчивости штока к продольному изгибу, прочность крышки, а также допустимый диапазон давлений динамических уплотнений, указанный производителем.
Инженер-механик, проектирующий прессовую установку усилием 50 тонн, выбирает цилиндр с диаметром поршня 5 дюймов при давлении 2 800 psi и с помощью калькулятора подтверждает, что усилие выдвижения превышает пиковую нагрузку 100 000 lb с запасом 20%, прежде чем оформить заказ.
Полевой техник на экскаваторе, стрела которого поднимается медленнее нормы, измеряет фактическое давление настройки предохранительного клапана: 2 100 psi вместо 2 500 psi. Расчёт при пониженном давлении воспроизводит наблюдаемое усилие и локализует неисправность в настройке клапана.
Главный механик, заменяющий зажимной цилиндр диаметром 3 дюйма на цилиндр диаметром 2,5 дюйма, проверяет, что новый поршень обеспечивает требуемое усилие зажима 12 000 lb при существующем давлении системы 2 500 psi.
В стандартном двустороннем цилиндре шток занимает часть площади со штоковой стороны. Эта уменьшенная площадь кольцевого сечения при одинаковом давлении даёт меньшее усилие.
Да. Реальные цилиндры теряют около 5–10% теоретического усилия на трение уплотнений. Систему следует проектировать с запасом давления для преодоления этих потерь.
Скорость = Расход / Площадь. Для увеличения скорости необходимо либо повысить подачу насоса, либо применить цилиндр с меньшим диаметром поршня.
Используйте ту единицу, которую показывает ваш манометр. Калькулятор принимает psi или бар и выдаёт усилие в фунтах или ньютонах соответственно; смешение единиц — наиболее распространённая причина ошибки в 14,5 раз.