セキュリティの力の計算方法: ポップアップ、気づき、トン数の基本

クレーンやリフトのプラットフォームの横に立って、シリンダーが実際にどれだけの荷重を移動できるか疑問に思ったことがあるなら、答えは 1 つの関係に帰着します。それは、オイルの圧力とオイルが押し付けられる面積の積です。これがすべての油圧シリンダの力計算の中心であり、数回繰り返すとそれが自然になります。

私たちはクレーン、高所作業車、レッカー車、杭打ち機用のシリンダーを製造しているため、週のかなりの部分がこの演算に費やされます。以下に、私たちが実際に使用する方法、メートル単位とインペリアル単位の両方での実際の例、および紙上の数値が現場の数値と一致するかどうかを判断する詳細を示します。

基本公式: 力は圧力と面積の積に等しい

すべての計算は F = P × A で始まり、力はニュートン (またはポンド力)、圧力はパスカル (または psi)、面積は平方メートル (または平方インチ) で測定されます。複動シリンダではオイルの流れ方に応じて 2 つの異なる領域が存在するため、実際の作業は正しい領域を見つけることだけです。

押付力(伸長)

オイルがキャップエンドに入ると、ピストンの全面に作用します。ボア直径 D の場合、面積は A = π × D² ÷ 4 です。これに作動圧力を掛けると、拡張力が求められます。

引っ張る力（後退）

オイルがロッドエンドに入ると、ロッド自体がピストン面の一部を占めます。ロッドの直径が d の場合、有効断面積は A = π × (D² − d²) ÷ 4 になります。ロッドは常に面積を除去するため、収縮力は常に伸張力よりも小さくなり、通常のロッド対ボアの比率では 30 ～ 45 パーセントになることがよくあります。

単位を一貫して保ちます。平方インチのバーをミキシングすることは、ナンセンスな結果を生み出す最も一般的な原因であり、スプレッドシートは、警告することなく自信を持って間違った答えを喜んで返します。

真似できる実際の例

複動シリンダーの内径が 100mm、ロッドが 70mm、作動圧力が 200バール であると仮定します。

1. 圧力を変換します: 200 バー = 20 MPa = 20 N/mm²。
2. ピストン面積: π × 100² ÷ 4 = 7,854 mm²。
3. ロッド面積: π × 70² ÷ 4 = 3,848 mm²。
4. 伸張力: 20 × 7,854 = 157,080 N、または約 157kN。
5. 後退力: 20 × (7,854 − 3,848) = 80,120 N、または約 80kN。

力のトン数では、押すのが約 16 トン、引くのが 8 トンに相当します。この差は、機械の仕様を変えるのに十分な大きさです。帝国用語で説明される同じシリンダー、2,500 psi でボア 4 インチ、ロッド 2 インチでは、伸長時約 31,400ポンド、収縮時約 23,560ポンド になります。比率は同一のままであるため、図面セット間を移動するときに健全性をチェックするのに便利です。

ボア、ロッド、圧力を適切に設定する

計算は入力と同じくらい正確であり、そのうちの 3 つがほとんどのエラーの原因となります。

• ボア はバレルの内径であり、チューブの外径やエンドキャップの直径ではありません。
• ロッド径 クロム表面で測定する必要があります。めっきの厚さと摩耗の両方は、公称図面値を使用するよりも重要ではありません。
• 圧力 ポンプの最大定格ではなく、シリンダポートの作動圧力である必要があります。リリーフバルブの設定は上限であり、動作点ではありません。

リリーフ設定しか分からない場合は、その値を使用して計算を実行してシリンダーが生成できる最大の力を見つけ、次に通常の作動圧力でそれを繰り返して、機械が日常業務でどの程度使用するかを確認します。多くの場合、マシンがある機能では過剰に構築され、別の機能では不十分に感じられる理由は、この 2 つの間のギャップによって説明されます。

力をトン数に変換する

サイトの言語はキロニュートンではなくトンで動作します。変換するには、1 メートルトンの力が 9.81kN に等しいため、ニュートンを 9,810 で割ります。上記の 157 kN は約 16 トンになります。これは、ほとんどのオペレーターがすぐに想像できる数字です。

どのトンを使用しているかに注意してください。米国トンは 2,000 lbf であるのに対し、メートルトンは 2,205 lbf であり、その 10% の違いは、まさに間違った瞬間に表面化する方法があります。

実際の力が公式よりも低い理由

この式は理想的な円柱を表します。実際のハードウェアでは多少の損失が発生しますが、その損失がどこに発生するかを理解することは、どの程度のマージンを追加するかを判断するのに役立ちます。

シールとガイドの摩擦

ピストンシール、ロッドシール、ガイドリングはすべて動きに抵抗します。摩耗またはきつすぎる シール この数字を押し上げると、何ヶ月も使用されずに放置されていたシリンダーは、動き続けるのに必要な圧力よりも著しく高い圧力で破損することがよくあります。

背圧

反対側のチャンバーから出たオイルは、ホース、バルブ、フィルターを通って移動する必要があります。この制限により、動きを妨げる背圧が発生するため、正味の力は作動圧力から戻り側の力を引いたものとなります。

横荷重とミスアライメント

軸の外に押し出されたシリンダーはわずかに曲がり、ロッドがガイドに引っかかり、摩擦が急激に上昇します。これは油圧の問題ではなく機械的な問題であり、いくら余分な圧力を加えてもきれいに修正できません。

計画上の許容値として、理論値より 5 ～ 15 パーセント低いと想定してください。安全に関連するものについては、計算された数値を保証ではなく上限として扱ってください。

安全係数の選択

現実的な戦力の数値を把握したら、次はどれだけのマージンを運ぶかを決定します。普遍的な答えはありませんが、モバイル機械では次の出発点がうまく機能します。

• 穏やかなサイクリングによる安定した適切なガイド付き荷重: 1.5
• 衝撃荷重、頻繁な逆転、不均一な地面: 2.0 以上
• 人が関与するアプリケーション: 適用される機械規格に従います。通常、この規格は 2 をはるかに上回ります。
• ロングストロークシリンダ: ロッドの座屈は圧力がかかる前に設計を制限することが多いため、ロッドの座屈を個別に確認してください。

十分な安全係数は無料ではありません。重量、コスト、熱が追加されるため、反射的な数値ではなく実際の義務を反映した数値が目標となります。これが、圧力とボアに加えてデューティサイクルもお客様に尋ねる理由でもあります。

数字から長く続くシリンダーへ

必要な力を知ることは始まりにすぎません。その後、シリンダーは、ほこり、雨、気温の変動の中でも、ロッドが曲がったりシールが泣いたりすることなく、何千回ものサイクルにわたってガスを供給する必要があります。

たとえば、トラックに搭載されたクレーンでは、ブーム角度が上昇するにつれて起伏力が連続的に変化し、通常、最悪の状況は全荷重時の低角度で起こります。平均的なサイズにすると、重要なときにマシンが不足することになります。

トラック用クレーン 油圧ラフィングシリンダー さまざまな高さと距離で持ち上げるためにブームの角度を調整します。デュアルシリンダー オプションは、ラフィング力の変更に合わせてサイジングを考慮し、より重い荷重をサポートします。 製品を見る→

シザーリフトには別の工夫が施されています。複数のリフティングシリンダーが荷重を分担し、プラットフォームが移動距離の最下部に位置し、リンケージ角度が最も不利なときにシリンダーごとに必要な力が最も大きくなります。これらは背後にあるような詳細です 特定のアプリケーションの設計上の考慮事項 、ボアを修正する前にチェックする価値があります。

シザーリフト高所作業台油圧リフティングシリンダー 単動シリンダーがダンピングホールを備えたプラットフォームを昇降させ、スムーズな位置決めを実現します。複数のシリンダが負荷を共有するため、最悪の場合のリンケージ力を確認する価値があります。 製品を見る→

任務が異常な場合

パイプ推進作業は、単純な手順が始まりにすぎない仕事の好例です。メインジャッキングシリンダーはパイプの弦全体を地面に押し込むため、必要な力は弦全体に沿った摩擦、表面の汚れの抵抗、およびパイプ自体の重量をカバーする必要があります。計算は依然として圧力と面積の積ですが、面積は大きくなければならず、圧力は長いストロークにわたって継続的に利用できる必要があります。

パイプジャッキングマシン油圧メインジャッキングシリンダー 強力な推力と正確な伸長を提供するパイプジャッキのコア動力源。力のサイジングは、パイプストリングに沿った摩擦と面の抵抗をカバーする必要があります。 製品を見る→

このような場合、シリンダーはカタログから選択されるのではなく、負荷に基づいて設計され、力の数値が最終的な答えではなく仕様の最初の行になります。

力の計算は、努力が何倍にもなって返ってくる小さなスキルの 1 つです。圧力、面積、トン数の間で自信を持って移動できるようになれば、サプライヤーの図面を数分で健全性チェックし、機械に届く前にサイズが小さすぎるシリンダーを見つけて、引く力が押す力と同じではない理由を顧客に説明することができます。

計算上の 2 つ目の目をご希望の場合は、ボア、ロッド直径、圧力、取り付けのスケッチをお送りください。私たちは、何かが製造される前に、いつでも喜んで数値についてお話します。