Un cilindro idraulico può avere l'alesaggio, la corsa e la forza teorica corretti e tuttavia non soddisfare i requisiti di produzione della macchina perché il flusso disponibile non è sufficiente per il movimento target. Il risultato è familiare ai costruttori di attrezzature: un sollevamento che impiega troppo tempo, un ciclo di spinta che non rispetta il takt time o una corsa di ritorno che si comporta diversamente dall'estensione.
Il primo calcolo di screening è semplice. Un calcolatore della velocità del cilindro idraulico può mettere in relazione il flusso dell'olio con l'area effettiva della camera, mentre una stima del tempo di ciclo del cilindro idraulico collega la velocità con la corsa. Ma la macchina reale aggiunge anche limitazioni delle valvole, perdite nei tubi, variazioni di pressione, variazioni di carico, area del lato stelo, impostazioni di controllo e decelerazione deliberata verso la fine della corsa.
Questa guida spiega il percorso di calcolo che un acquirente OEM può utilizzare prima di richiedere un preventivo per cilindri, pompe o unità di potenza. È intenzionalmente una guida a livello di sistema. Un cilindro non dovrebbe essere selezionato solo in base alla velocità.
L'alesaggio determina l'intera area del pistone utilizzata durante l'estensione quando l'olio entra nell'estremità del cappuccio. Per un pistone circolare:
Un foro più grande necessita di più volume di olio per muoversi alla stessa velocità. Può fornire più forza a una determinata pressione, ma aumenta anche il fabbisogno di flusso per una velocità target.
Durante la retrazione, lo stelo occupa parte dell'area del foro. L'area effettiva del lato asta è:
La corsa determina la distanza che il pistone deve percorrere. Determina inoltre il volume di olio necessario per un movimento di estensione o retrazione. Una corsa lunga può creare una grande richiesta di volume e flusso anche quando la velocità lineare target sembra modesta.
Utilizzare il flusso che può raggiungere il cilindro durante il relativo movimento della macchina. La portata indicata sulla targa della pompa non è sempre identica alla portata utile del cilindro. Le aperture delle valvole, il diametro del tubo, i raccordi, i filtri, i controlli con compensazione della pressione, la condivisione con altri attuatori e la velocità del motore possono modificare il flusso disponibile al cilindro.
Per unità coerenti, la relazione di velocità di base è:
v= Q ÷ A
La conversione dell'unità deve essere gestita correttamente. Se l'area è espressa in pollici quadrati e il flusso è espresso in galloni al minuto, convertire i galloni al minuto in pollici cubi al secondo prima di calcolare i pollici al secondo. Un gallone americano contiene 231 pollici cubi, quindi:
Nel lavoro metrico, utilizzare metri cubi al secondo e metri quadrati o litri al minuto con una conversione corrispondente. Non mescolare l'area basata sui pollici con i litri al minuto senza prima convertire le unità.
t_controlloinclude la commutazione della valvola, l'accelerazione, la decelerazione, la sosta, l'innesto del carico e qualsiasi periodo di attesa integrato nella sequenza della macchina. Non è sicuro supporre che un ciclo completo sia semplicemente il doppio del tempo di estensione.
Supponiamo che un cilindro a stelo singolo abbia:
Questi sono valori di screening teorici. Il tempo effettivo della macchina potrebbe essere più lungo a causa della variazione della cilindrata della pompa, del controllo della valvola, delle perdite di pressione, delle condizioni di carico, delle restrizioni dei tubi, dell'ammortizzazione, delle perdite e della sosta programmata. L'esempio non rappresenta una valutazione o un tempo di ciclo garantito per un prodotto HCIC.
Un cilindro a stelo singolo utilizza l'area a passaggio totale da un lato e l'area anulare dall'altro. A parità di portata, l'area più piccola del lato asta produce una velocità teorica più elevata. A parità di pressione produce inoltre una forza teorica inferiore rispetto al lato a passaggio totale.
Questo è il motivo per cui gli acquirenti OEM dovrebbero richiedere valori di estensione e retrazione separati invece di chiedere solo la “velocità del cilindro”.
Una valvola direzionale può dosare le due direzioni in modo diverso. Valvole di controbilanciamento, controlli di flusso, circuiti di rilevamento del carico, restrizioni sul ritorno e contropressione possono modificare il movimento reale. Un calcolo della velocità del cilindro dovrebbe identificare se il valore del flusso è il flusso della pompa, il flusso di uscita della valvola o il flusso misurato della porta del cilindro.
Un collegamento di sollevamento può muoversi attraverso diversi angoli meccanici. Un compattatore o un espulsore può incontrare una resistenza variabile. Una pinza può accelerare, entrare in contatto con il materiale e quindi aggrapparsi a un carico. Questi eventi influiscono sulla pressione e possono far sì che il sistema di controllo riduca il flusso o entri in una condizione operativa protetta.
Un ammortizzatore, una valvola di controllo del flusso o una rampa elettronica possono ridurre la velocità verso la fine della corsa. Ciò può proteggere il cilindro e la macchina, ma significa che il tempo di ciclo medio non viene calcolato solo dalla velocità a metà corsa non ammortizzata. Il progettista dovrebbe separare la corsa rapida, la decelerazione controllata e il tempo di permanenza quando è importante un obiettivo di tempo di ciclo.
Un'utile revisione del dimensionamento funziona a ritroso partendo dai requisiti della macchina:
1. Definire il movimento richiesto:Registrare la corsa, il tempo di estensione target, il tempo di retrazione target e il tempo di ciclo totale.
2. Calcola entrambe le aree efficaci:Utilizzare l'area del foro per la direzione del passaggio totale e l'area anulare per il lato dello stelo.
3. Calcolare il flusso richiesto:Riorganizza v = Q ÷ A in Q = v × A, quindi converti il risultato nel sistema di unità selezionato.
4. Controllare la forza nelle stesse condizioni operative:Il flusso controlla la velocità; la pressione e l'area effettiva controllano la forza teorica.
5. Rivedere il servizio della pompa:Confermare che la pompa possa fornire il flusso richiesto alla pressione richiesta dal carico.
6. Controlla le funzioni condivise:Determinare se un altro attuatore, valvola o funzione di raffreddamento utilizza lo stesso flusso della pompa.
7. Rivedere il dimensionamento della linea:Le restrizioni sui tubi e sulle porte possono ridurre il flusso disponibile e aumentare la generazione di calore.
8. Controllare il comportamento della valvola e dell'ammortizzo: Verificare che la valvola possa misurare il flusso richiesto e che il cuscino sia adatto al carico e alla velocità.
9. Misurare il tempo di ciclo reale:Testare l'estensione e la retrazione separatamente in condizioni di carico e temperatura rappresentativi.
10. Conferma il progetto finale:Esaminare il cilindro, l'HPU, la valvola, il tubo flessibile e la struttura come un unico sistema prima del rilascio.
Prima di richiedere un preventivo, prepara le risposte a queste domande:
Questi dettagli aiutano a distinguere un problema del cilindro da un problema dell'HPU, della valvola, del tubo flessibile, del controllo o della sequenza meccanica.
La pompa può fornire diverse funzioni e il flusso può cambiare in base alla velocità del motore o alla logica di controllo. Utilizzare il flusso disponibile durante l'effettivo movimento del cilindro.
La retrazione utilizza un'area diversa in un cilindro a stelo singolo. Un progetto che supera il calcolo dell'estensione può comunque non soddisfare i requisiti del tempo di restituzione.
L'ammortizzazione e il controllo della rampa fanno parte del ciclo. Dovrebbero essere inclusi quando l'acquirente ha un obiettivo rigoroso in termini di tempi di produzione.
Un alesaggio più grande può aumentare la forza ma aumenta anche il volume dell'olio e la domanda di flusso. Se la pompa non viene sostituita, il cilindro potrebbe muoversi più lentamente.
Una formula teorica non tiene conto di ogni caduta di pressione, variazione di carico o azione di controllo. Una decisione finale sul tempo di ciclo richiede un test o una revisione da parte del produttore sulla base dei dati completi della macchina.
Il calcolo della velocità del cilindro idraulico e il tempo di ciclo del cilindro idraulico non dipendono solo dal flusso della pompa. L'area dell'alesaggio, l'area del lato dello stelo, la corsa, il comportamento della valvola, le condizioni della pressione, le restrizioni del tubo, le variazioni di carico e il controllo di fine corsa sono tutti fattori che influenzano il risultato.
Per un acquirente OEM, la richiesta più utile non è semplicemente “quotare un cilindro veloce”. Fornire i tempi di estensione e retrazione target, il flusso disponibile al cilindro, la pressione sotto carico, la corsa, la geometria di montaggio e la sequenza della macchina. L'HCIC può quindi verificare se il cilindro e la centralina idraulica sono dimensionati come un sistema di movimento completo.
HCIC, nota anche come Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., sviluppa e produce cilindri idraulici, centraline idrauliche e relativi componenti idraulici per veicoli, movimentazione dei rifiuti, attrezzature edili e industriali. L'idoneità finale deve essere verificata rispetto al progetto completo della macchina e ai requisiti di sicurezza applicabili
