Cara Menghitung Gaya Silinder Hidraulik: Dasar Dorong, Tarik, dan Tonase

Jika Anda pernah berdiri di samping derek atau platform pengangkat dan bertanya-tanya berapa banyak beban yang dapat dipindahkan oleh sebuah silinder, jawabannya ada pada satu hubungan: tekanan oli dikalikan dengan luas area yang didorongnya. Itu adalah inti dari setiap perhitungan gaya silinder hidrolik, dan setelah beberapa kali pengulangan, hal itu menjadi kebiasaan.

Kami membuat silinder untuk derek, platform kerja udara, truk derek, dan alat pancang, sehingga sebagian besar minggu kami dihabiskan untuk aritmatika ini. Di bawah ini adalah metode yang sebenarnya kami gunakan, contoh kerja dalam satuan metrik dan imperial, serta detail kecil yang menentukan apakah angka di atas kertas cocok dengan angka di lokasi.

Rumus Inti: Luas Gaya Sama Dengan Tekanan Kali

Setiap perhitungan dimulai dengan F = P × A, dimana gaya diukur dalam newton (atau pound-force), tekanan dalam pascal (atau psi) dan luas dalam meter persegi (atau inci persegi). Satu-satunya pekerjaan nyata adalah menemukan area yang tepat, karena silinder kerja ganda menghadirkan dua silinder berbeda tergantung ke arah mana oli mengalir.

Kekuatan Dorong (Ekstensi)

Ketika oli memasuki ujung tutup, ia bekerja pada seluruh permukaan piston. Untuk diameter lubang D, luasnya adalah A = π × D² ÷ 4. Kalikan hasilnya dengan tekanan kerja dan Anda akan mendapatkan gaya ekstensi.

Gaya Tarik (Retraksi)

Ketika oli memasuki ujung batang, batang itu sendiri menempati sebagian permukaan piston. Jika diameter batang adalah d, luas efektifnya menjadi A = π × (D² − d²) ÷ 4. Karena batang selalu menghilangkan luas, gaya retraksi selalu lebih rendah daripada gaya ekstensi, sering kali sebesar 30 hingga 45 persen pada rasio batang terhadap lubang pada umumnya.

Jaga agar unit tetap konsisten. Mencampur bilah dengan inci persegi adalah satu-satunya sumber hasil yang tidak masuk akal yang paling umum, dan spreadsheet akan dengan senang hati memberikan jawaban yang salah dan percaya diri tanpa memperingatkan Anda.

Contoh Sukses yang Dapat Anda Ikuti

Misalkan sebuah silinder kerja ganda mempunyai lubang 100mm, batang 70mm dan tekanan kerja 200 batang.

1. Ubah tekanannya: 200 batang = 20 MPa = 20 N/mm².
2. Luas piston: π × 100² 4 = 7.854 mm².
3. Luas batang: π × 70² 4 = 3.848 mm².
4. Gaya ekstensi: 20 × 7,854 = 157,080 N, atau sekitar 157 buku.
5. Gaya retraksi: 20 × (7,854 − 3,848) = 80,120 N, atau sekitar 80 buku.

Dalam satuan ton gaya yang kira-kira setara dengan 16 ton gaya dorong dan 8 ton gaya tarik, terdapat perbedaan yang cukup besar untuk mengubah cara mesin ditentukan. Silinder yang sama dijelaskan dalam istilah imperial, lubang 4 inci dan batang 2 inci pada 2.500 psi, menghasilkan sekitar 31.400 lbf memanjang dan 23.560 lbf memendek. Rasionya tetap sama, yang merupakan pemeriksaan kewarasan yang berguna saat Anda berpindah antar set gambatang.

Mendapatkan Membosankan, Rod dan Tekanan yang Benar

Penghitungannya hanya akan berjalan baik jika masukannya, dan tiga di antaranya menyebabkan sebagian besar kesalahan yang kita lihat:

• Bore adalah diameter dalam laras, bukan diameter luar tabung, dan bukan diameter tutup ujung.
• Diameter batang harus diukur pada permukaan krom. Ketebalan dan keausan pelapisan keduanya lebih kecil dibandingkan menggunakan nilai gambar nominal.
• Tekanan harus merupakan tekanan kerja pada port silinder, bukan nilai maksimum pompa. Pengaturan katup pelepas adalah batas atas, bukan titik pengoperasian.

Jika Anda hanya mengetahui pengaturan relief, jalankan perhitungan dengan nilai tersebut untuk mencari gaya maksimum yang dapat dihasilkan silinder, kemudian ulangi dengan tekanan kerja tipikal untuk melihat apa yang digunakan mesin dalam tugas sehari-hari. Kesenjangan antara keduanya sering kali menjelaskan mengapa mesin terasa berlebihan di satu fungsi dan marginal di fungsi lain.

Mengubah Kekuatan menjadi Untuknase

Bahasa situs menggunakan ton, bukan kilonewton. Untuk mengonversinya, bagi newton dengan 9.810, karena satu metrik ton gaya sama dengan 9,81 kN. 157 kN di atas menjadi sekitar 16 ton, angka yang dapat langsung dibayangkan oleh sebagian besar operator.

Perhatikan ton yang Anda gunakan. Satu ton AS sama dengan 2.000 lbf sedangkan satu metrik ton sama dengan 2.205 lbf, dan perbedaan sepuluh persen tersebut cenderung muncul ke permukaan pada saat yang salah.

Mengapa Gaya Nyata Lebih Rendah Dari Rumus

Rumusnya menggambarkan silinder ideal. Perangkat keras sebenarnya sedikit kehilangan, dan memahami ke mana perginya membantu Anda menilai berapa banyak margin yang perlu ditambahkan.

Gesekan Segel dan Panduan

Segel piston, segel batang, dan cincin pemandu semuanya menahan gerakan. Usang atau terlalu ketat segel dorong angka ini ke atas, dan silinder yang tidak digunakan selama berbulan-bulan sering kali pecah pada tekanan yang jauh lebih tinggi daripada yang dibutuhkan untuk terus bergerak.

Tekanan Kembali

Oli yang meninggalkan ruang seberang harus mengalir melalui selang, katup, dan filter. Pembatasan tersebut menimbulkan tekanan balik yang melawan gerak, sehingga gaya totalnya adalah gaya tekanan kerja dikurangi gaya sisi balik.

Beban Samping dan Ketidaksejajaran

Sebuah silinder yang didorong keluar dari sumbunya sedikit bengkok, batangnya terikat pada pemandu, dan gesekan meningkat tajam. Ini adalah masalah mekanis dan bukan masalah hidrolik, dan tidak ada tekanan ekstra yang bisa menyelesaikannya dengan baik.

Sebagai tunjangan perencanaan, perkirakan 5 hingga 15 persen di bawah nilai teoritis. Untuk segala hal yang berkaitan dengan keselamatan, perlakukan angka yang dihitung sebagai batas atas, bukan sebagai jaminan.

Memilih Faktor Keamanan

Setelah Anda memiliki angka kekuatan yang realistis, keputusan selanjutnya adalah berapa banyak margin yang harus dibawa. Tidak ada jawaban yang universal, namun titik awal ini bekerja dengan baik pada mesin bergerak:

• Beban yang stabil dan terarah dengan perputaran yang lembut: 1.5
• Pemuatan guncangan, sering terjadi pembalikan atau tanah tidak rata: 2.0 ke atas
• Penerapan yang melibatkan orang: mengikuti standar mesin yang berlaku, yang biasanya jauh di atas 2
• Silinder langkah panjang: periksa tekuk batang secara terpisah, karena sering kali membatasi desain sebelum tekanan membatasinya

Faktor keamanan yang besar tidaklah gratis. Hal ini menambah beban, biaya dan panas, sehingga tujuannya adalah angka yang mencerminkan tugas sebenarnya dan bukan refleks. Itu juga sebabnya kami meminta pelanggan untuk mengetahui siklus kerja beserta tekanan dan lubangnya.

Dari Angka Menjadi Silinder yang Tahan Lama

Mengetahui kekuatan yang dibutuhkan hanyalah permulaan. Silinder kemudian harus mengirimkannya melalui ribuan siklus, dalam debu, hujan, dan perubahan suhu, tanpa batang membungkuk atau segelnya menangis.

Pada derek yang dipasang di truk, misalnya, gaya luffing berubah terus-menerus seiring dengan naiknya sudut boom, dan kasus terburuk biasanya terjadi pada sudut rendah dengan muatan penuh. Ukuran rata-rata akan membuat mesin menjadi pendek pada saat yang tepat.

Silinder Luffing Hidraulik Derek yang Dipasang di Truk Menyesuaikan sudut boom untuk pengangkatan pada ketinggian dan jarak yang bervariasi; opsi dua silinder mendukung beban yang lebih berat, dengan pertimbangan ukuran untuk mengubah gaya luffing. Lihat Produk →

Lift gunting memberikan putaran yang berbeda: beberapa silinder pengangkat berbagi beban, dan gaya yang dibutuhkan per silinder paling tinggi ketika platform berada di bagian bawah perjalanannya dan sudut penghubung paling tidak menguntungkan. Ini adalah detail yang ada di baliknya pertimbangan desain untuk aplikasi tertentu , dan ada baiknya diperiksa sebelum lubangnya diperbaiki.

Silinder Pengangkat Hidraulik Platform Udara Angkat Gunting Silinder kerja tunggal menaikkan dan menurunkan platform dengan lubang redaman untuk pemosisian yang mulus; beberapa silinder berbagi beban, membuat gaya hubungan dalam kasus terburuk layak untuk diperiksa. Lihat Produk →

Ketika Tugasnya Tidak Biasa

Jacking pipa adalah contoh pekerjaan yang baik dimana rumus sederhana hanyalah permulaan. Silinder pendongkrak utama mendorong seluruh rangkaian pipa melewati tanah, sehingga gaya yang dibutuhkan harus menutupi gesekan sepanjang seluruh rangkaian, ketahanan tanah pada permukaan dan berat pipa itu sendiri. Perhitungannya masih berupa luas tekanan dikalikan, namun luasnya harus besar dan tekanan harus tersedia terus menerus dalam jangka waktu yang lama.

Mesin Jacking Pipa Silinder Jacking Utama Hidrolik Sumber daya inti untuk jacking pipa, memberikan daya dorong yang kuat dan ekstensi yang presisi; ukuran gaya harus mencakup gesekan sepanjang tali pipa dan hambatan muka. Lihat Produk →

Dalam kasus seperti ini, silinder dirancang berdasarkan beban, bukan dipilih dari katalog, dan angka gaya menjadi baris pertama spesifikasi, bukan jawaban akhir.

Perhitungan kekuatan adalah salah satu keterampilan kecil yang akan membuahkan hasil berkali-kali lipat. Setelah Anda dapat berpindah dengan percaya diri antara tekanan, luas, dan tonase, Anda dapat memeriksa kewarasan gambar pemasok dalam beberapa menit, menemukan silinder yang berukuran terlalu kecil sebelum mencapai alat berat, dan menjelaskan kepada pelanggan mengapa gaya tarik tidak sama dengan gaya dorong.

Jika Anda menginginkan sepasang mata kedua untuk perhitungan, kirimkan kepada kami lubang, diameter batang, tekanan, dan sketsa pemasangannya. Kami selalu senang membicarakan angka-angka sebelum sesuatu diproduksi.