Введите требуемое усилие и давление в системе, чтобы получить первоначальные рекомендации по диаметру отверстия и штока. Результаты округляются до значений, удобных для каталога, для быстрой предварительной оценки.

Выберите единицу измерения входной силы.
Выберите номинальное рабочее давление вашего гидравлического насоса.
Коэффициент надежности (расчетная сила / фактическая нагрузка). Рекомендуемый: 1,3–1,5.
Фактическая нагрузка, необходимая для применения, указана в [Тонна].
Требуемая сила натяжения/втягивания в [ТоннаИспользуется для определения размера стержня.

Результаты расчетов

Рекомендуемый диаметр цилиндра (D) - Поршневая зона: -
Рекомендуемый стержень (d) - Отношение φ ≈ 1,46
Расчетная боеспособность - Включая коэффициент запаса прочности.
Теоретическая сила толчка - При выбранном давлении
Полезный совет: Введите значение "Желаемая сила возврата" выше, чтобы рассчитать точный диаметр стержня, необходимый для перемещения грузов.
Документация по подбору размеров гидравлических цилиндров

Полное руководство по подбору размеров гидравлических цилиндров

Правильный подбор размера гидравлического цилиндра — основа любой надежной гидравлической системы. Это гарантирует, что оборудование сможет выдерживать требуемые нагрузки без чрезмерного напряжения, перегрева или преждевременного выхода из строя. В этом руководстве подробно описаны основные принципы работы нашего калькулятора, которые помогут вам принимать обоснованные инженерные решения.

1. Фундаментальная физика (закон Паскаля)

Гидравлическая энергия основана на законе Паскаля, который гласит, что давление, приложенное к замкнутой жидкости, передается без уменьшения во всех направлениях. В цилиндре это соотношение определяется формулой: F = P × A.

Где:

  • F (сила): Сила, которую должен приложить цилиндр (измеряется в ньютонах или кН).
  • P (Давление): Давление в гидравлической системе (измеряется в МПа или бар).
  • А (зона): Эффективная площадь, на которую действует давление (мм²).2).

Чтобы найти необходимый диаметр отверстия, мы используем обратную формулу:

  • Сначала определите Дизайнерская сила умножив фактическую нагрузку на коэффициент запаса прочности.
  • Далее рассчитайте необходимое Поршневая зона: A = Расчетная сила / Давление в системе (A = F/P).
  • Наконец, преобразуйте эту область в Диаметр: D = √(4A / π).

2. Почему важны коэффициенты безопасности

“Коэффициент запаса прочности” — это множитель, используемый для учета неопределенностей в процессе проектирования. В гидравлике теоретическая сила никогда не равна практической силе из-за ряда факторов:

  • Трение уплотнения: Гидравлические уплотнения (поршневые и штоковые) создают трение о стенки цилиндра, обычно поглощая 5-101 тонну эффективной силы.
  • Обратное давление: Ограничения в обратных трубопроводах и клапанах могут создавать противодавление, препятствующее движению поршня.
  • Динамические нагрузки: Для ускорения тяжелого груза требуется значительно больше силы, чем для его простого удержания в неподвижном состоянии.

Рекомендация: Используйте множитель 1.3 Для стандартных работ на гладких поверхностях. Для высокоскоростных работ или работ с ударными нагрузками (например, забивка свай или дробление) используйте... от 1,5 до 2,0.

Понимание диаметра стержня и рисков деформации при изгибе

Шток часто является наиболее уязвимой частью гидравлического цилиндра. В то время как диаметр цилиндра определяется усилием толкания, диаметр штока часто определяется Прочность на изгиб (Нагрузка Эйлера на колонну), а не простая прочность на растяжение, особенно в цилиндрах с большим ходом поршня.

Коэффициент площади (φ)

Соотношение между площадью поршня и площадью кольцевого зазора (площадью в форме кольца со стороны штока) называется коэффициентом площади (φ). Стандартные промышленные цилиндры обычно имеют определенные соотношения:

  • φ ≈ 1,33: Используется для цилиндров с небольшими штоками, высокой скоростью возврата и низким усилием возврата.
  • φ ≈ 1,46 (стандарт): Сбалансированная конструкция, в которой диаметр шатуна составляет приблизительно 0,6 диаметра канала цилиндра. Это стандартное предложение в нашем калькуляторе.
  • φ ≈ 2.0: Оснащен толстым стержнем (примерно 0,7 × диаметр отверстия). Это обеспечивает высокую возвратную силу и превосходную устойчивость к деформации, но снижает скорость втягивания.

Длина хода и способы крепления

Цилиндр с большим ходом поршня ведет себя как длинная колонна. Под воздействием больших нагрузок он стремится выгнуться наружу. Способ крепления существенно влияет на эту устойчивость:

Способ крепления Фактор стабильности Уровень риска
Фланцевое крепление (головка/крышка) Высокий Низкий уровень. Корпус цилиндра жестко закреплен, что обеспечивает превосходную устойчивость.
Опорный кронштейн / Поворотное крепление Низкий Высокий. Цилиндр может поворачиваться, снижая свою эффективную прочность на изгиб. Требуется более толстый стержень.
Клевис Маунт Низкий Высокая. Подобно поворотным креплениям, подвержена боковым нагрузкам и требует тщательной центровки.

Стандарты давления в системе и их применение в промышленности

Выбор оптимального давления в системе — это компромисс между компактностью и стоимостью. Более высокое давление позволяет использовать баллоны меньшего размера, но требует более дорогих насосов, шлангов и уплотнений.

Уровень давления Типичное применение Характеристики
16 МПа (160 бар) Станки, легкая автоматизация Компактные, недорогие насосы, возможно изготовление корпусов из алюминия.
25 МПа (250 бар) Общая промышленность, Прессы Стандарт ISO для большинства промышленных гидравлических цилиндров.
31,5 МПа (315 бар) Тяжелая металлургия, морская промышленность Высокая удельная мощность, прочная стальная конструкция.
40+ МПа (400+ бар) Мобильная гидравлика, экскаваторы Чрезвычайно высокая мощность в компактном корпусе, работа в прерывистом режиме.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какую жидкость мне следует использовать?
Стандартный расчет предполагает использование гидравлического масла на минеральной основе (например, ISO VG 46). При использовании водно-гликолевых или огнестойких жидкостей следует проконсультироваться с производителями уплотнений, поскольку для них могут потребоваться другие материалы (например, Viton), и они могут обладать более низкой смазывающей способностью, что повлияет на эффективность.
В чём разница между силой “толчка” и силой “тяги”?
Сила толчка (расширение) действует на всю площадь поршня и всегда обладает большей прочностью. Сила натяжения/возврата (втягивания) Действие распространяется только на кольцевое пространство (площадь поршня минус площадь штока). Поскольку шток занимает пространство внутри цилиндра, сила натяжения обычно на 301Т³Т ∼ 501Т³Т меньше, чем сила толкания при том же давлении.
Учитывает ли этот калькулятор скорость?
Нет. Этот калькулятор ориентирован на статическую силу и геометрические размеры. Скорость зависит от Расход (л/мин) вашего насоса.
Формула: Скорость = (Расход) / (Площадь). При одинаковом расходе насоса насос будет перемещать жидкость через отверстие меньшего диаметра, чем насос большего диаметра.
Как проверить толщину стенки?
После расчета диаметра цилиндра необходимо определить толщину стенки цилиндра, чтобы она выдерживала кольцевое напряжение. Для этого требуется формула Ламе или стандартные нормы для котлов (например, ASME). Для определения безопасной толщины стенок всегда обращайтесь к стандартным таблицам труб от производителей.