ການຄິດໄລ່ buckling cylinder ໄຮໂດລິກ: ເປັນຫຍັງຄວາມຍາວຂອງ Stroke overrides Rated Push Force

I. ອັນຕະລາຍ: ເມື່ອກະບອກສູບ "3,000 psi" ລົ້ມເຫລວຢູ່ທີ່ 1,200 psi

 ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປແລະມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼາຍໃນການອອກແບບບົບໄຮໂດຼລິກແມ່ນການຄິດໄລ່ແຮງດັນກະບອກສູບຢ່າງດຽວໂດຍໃຊ້ຄວາມກົດດັນແລະພື້ນທີ່ piston:

                                                                           F = P × Apiston

ພາຍໃຕ້ສູດທີ່ງ່າຍດາຍນີ້, ທໍ່ເຈາະ 4 ນິ້ວຢູ່ທີ່ 3,000 psi ຈະຍູ້ດ້ວຍແຮງດັນປະມານ 37,700 lbs (167.7 kN). ຖ້າຫາກວ່າເສັ້ນເລືອດຕັນໃນກະບອກສູບແມ່ນພຽງແຕ່ 12 ນິ້ວ, rod ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຈັດການກັບການໂຫຼດນັ້ນ.

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຂະຫຍາຍກະບອກດຽວກັນນັ້ນໄປສູ່ຈັງຫວະ 60 ນິ້ວ ຫຼື 80 ນິ້ວ, ແລະການໃຊ້ແຮງດັນທີ່ບີບອັດ 37,700 lbs ດຽວກັນນັ້ນມັກຈະງັບ ຫຼື ກົ້ມລູກສູບຢ່າງຖາວອນຄືກັບໄມ້ຖູແຂ້ວ, ເລື້ອຍໆເມື່ອຄວາມດັນຂອງລະບົບມີພຽງ 1,000 ຫາ 1,500 psi.

ຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງໄພພິບັດນີ້ບໍ່ແມ່ນຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຜົນຜະລິດ tensile ວັດສະດຸ; ມັນແມ່ນ buckling ຖັນ elastic. ໃນ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ການ​ເຕັ້ນ​ລໍາ​ຍາວ​, ຄວາມ​ຫມັ້ນ​ຄົງ​ທາງ​ດ້ານ​ໂຄງ​ສ້າງ​ຂອງ​ທໍ່​ລູກ​ສູບ​ຮຽວ overrides rating ຄວາມ​ກົດ​ດັນ​ຂອງ​ຖັງ​ໄດ້​ຫມົດ​.

II. ຟີ​ຊິກ​ຂອງ​ທໍ່ໄຮໂດຼລິກBuckling: ທິດສະດີຖັນຂອງ Euler

ເມື່ອ ກທໍ່ໄຮໂດຼລິກextends under compressive load, the assembly behaves as a long, slender structural column. ການໂຫຼດບີບອັດທາງທິດສະດີສູງສຸດທີ່ຖັນຮຽວສາມາດຍືນຍົງໄດ້ກ່ອນທີ່ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບທາງດ້ານຂ້າງຈະເກີດຂຶ້ນແມ່ນຖືກຄວບຄຸມໂດຍສູດການບີບອັດຫຼັກຂອງ Euler:

                                                           Fcr = π² E I / Le² = π² E I / (K·L)²

ບ່ອນທີ່:

• Fcr = ການໂຫຼດຂອງ Euler buckling ທີ່ສໍາຄັນ (N ຫຼື lbf)
• E = ໂມດູນຂອງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງວັດສະດຸ rod (ສໍາລັບເຫຼັກກາກບອນ / ໂລຫະປະສົມທົ່ວໄປ, E ≈ 200 ຫາ 210 GPa ຫຼື 29 × 10⁶ psi)
• I = ຊ່ວງເວລາຂອງ inertia ຂອງສ່ວນຕັດໄມ້ກົມແຂງ (m⁴ ຫຼື in⁴)
• L = ໄລຍະການຕິດຕັ້ງຂະຫຍາຍທັງໝົດລະຫວ່າງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ (m ຫຼື in)
• K = ປັດໄຈຄວາມຍາວຂອງຖັນທີ່ມີປະສິດທິພາບໂດຍອີງໃສ່ເງື່ອນໄຂການຕິດຕັ້ງກະບອກສູບ
• Le = K · L = ຄວາມຍາວ buckling ປະສິດທິພາບ

III. ການຄິດໄລ່ຊ່ວງເວລາຂອງ Inertia ສໍາລັບ Solid Rods:

ສໍາລັບ rod ລູກສູບແຂງຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງ dr:

                                                                            I = π dr⁴ / 64

ສັງເກດເຫັນວ່າປັດຈຸບັນຂອງ inertia ແມ່ນຂຶ້ນກັບພະລັງງານສີ່ຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງ rod (dr⁴). ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການເພີ່ມຂຶ້ນເລັກນ້ອຍຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງ rod ສ້າງຄວາມຕ້ານທານເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ:

• ການ​ເພີ່ມ​ເສັ້ນ​ຜ່າ​ສູນ​ກາງ rod ຈາກ 2.0 ໃນ 2.5 ໃນ (ເສັ້ນ​ຜ່າ​ກາງ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ 25​%​) ເພີ່ມ​ທະ​ວີ​ການ​ຕ້ານ buckling ໂດຍ 144​% (2.44 ×​)​.

IV. ການຄິດໄລ່ການໂຫຼດການເຮັດວຽກທີ່ປອດໄພແລະປັດໃຈຄວາມປອດໄພທີ່ແນະນໍາ

ບໍ່ເຄີຍດໍາເນີນການ ກທໍ່ໄຮໂດຼລິກໃກ້ກັບຂອບເຂດຈໍາກັດ Fcr ທີ່ສໍາຄັນຂອງມັນ. ໃນ​ການ​ດໍາ​ເນີນ​ງານ​ໃນ​ໂລກ​ທີ່​ແທ້​ຈິງ​,ທໍ່ໄຮໂດຼລິກປະສົບການ eccentricities ຂະຫນາດນ້ອຍ, ການຫຼິ້ນ pin ເລັກນ້ອຍ, spikes ເລັ່ງ, ແລະການໂຫຼດຂ້າງ inevitable.

ການອອກແບບທີ່ອະນຸຍາດໄດ້ Fallow ຕ້ອງມີປັດໄຈຄວາມປອດໄພຢ່າງເຂັ້ມງວດ Sf:

                                                                           Fallow = Fcr / Sf

ຂໍ້ແນະນຳປັດໄຈຄວາມປອດໄພທີ່ແນະນຳ:

• ເຄື່ອງຈັກອຸດສາຫະກໍາສະຖານີ (ສະອາດ, ນໍາພາ): ຕໍາ່ສຸດ Sf ≥ 2.5 ຫາ 3.0
• ເຄື່ອງຈັກເຄື່ອນທີ່ທົ່ວໄປ (ລົດຍົກ, ລົດຕັກ, ອຸປະກອນເສຍ): ຕ່ຳສຸດ Sf ≥ 3.0 ຫາ 3.5
• ຄວາມສ່ຽງສູງ / ການຍົກບຸກຄະລາກອນ (ເວທີທາງອາກາດ, ລົດບັນທຸກ, ລົດເຄນມືຖື): ຕໍາ່ສຸດທີ່ Sf ≥ 3.5 ຫາ 4.5

V. ອັດຕາສ່ວນຄວາມອ່ອນໂຍນແລະການຫັນປ່ຽນໄປສູ່ສູດຂອງ Johnson

ສູດຂອງ Euler ຖືວ່າການເໜັງຕີງແບບຍືດຍຸ່ນຢ່າງດຽວ ແລະໃຊ້ໄດ້ສະເພາະກັບຖັນທີ່ຮຽວແຫຼມທີ່ອັດຕາສ່ວນຄວາມອ່ອນຂອງ λ ເກີນຂອບເຂດການປ່ຽນຖັນ λc.

                                                       λ = Le / rg = (K · L) / (dr / 4) = 4 K L / dr

ບ່ອນທີ່ rg = √I / A = dr / 4 ແມ່ນລັດສະຫມີຂອງ gyration.

ສໍາລັບເຫຼັກ chrome 1045 ຫຼື 4140 ປົກກະຕິ, ເກນການປ່ຽນແປງ λc ≈ 85 ຫາ 105:

• ຖ້າ λ > λc (ຍາວ Slender Rods): ໃຊ້ສູດຂອງ Euler (ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ elastic instability).
• ຖ້າ λ ≤ λc (Short-to-Medium Rods): ໃຊ້ສູດ Parabolic ຂອງ Johnson ຫຼືຄວາມແຮງຂອງຜົນຜະລິດມາດຕະຖານ (ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຜົນຜະລິດ compressive ຫຼື buckling inelastic).

VI. 4 ການກວດກາດ້ານວິສະວະກໍາ OEM ທົ່ວໄປທີ່ເຮັດໃຫ້ໂຄ້ງໂຄ້ງ

1. ການຄິດໄລ່ Buckling ຢູ່ທີ່ Retracted Length ແທນທີ່ຈະເປັນຄວາມຍາວທີ່ຂະຫຍາຍຢ່າງເຕັມສ່ວນ:ຊ່ວງເວລາທີ່ມີຄວາມສ່ຽງທີ່ສຸດແມ່ນເກີດຂື້ນເມື່ອ rod ຢູ່ທີ່ 100% stroke ບ່ອນທີ່ L ແມ່ນສູງສຸດຂອງມັນ.
2. ການບໍ່ສົນໃຈ sag ອອກຕາມລວງນອນພາຍໃຕ້ນ້ໍາຫນັກຕາຍ:ໃນກະບອກສູບລວງນອນຍາວ (> 2 ແມັດເສັ້ນເລືອດຕັນໃນ), rod chrome ຫນັກ sags ເລັກນ້ອຍພາຍໃຕ້ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ສ້າງການໂຫຼດ eccentric ໃນຕົວທີ່ເລັ່ງການ buckling.
3. ສົມມຸດວ່າ Pin Mounts ຄົງບໍ່ມີ Frictionless:ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ເຂັມຂັດທີ່ຂັດ ຫຼື ບໍ່ຕິດຂັດຈະຕິດຂຶ້ນ, ປ່ຽນຕົວຍຶດແກນເປັນຂໍ້ຕໍ່ທີ່ຖືກລັອກບາງສ່ວນ, ມີຄວາມກົດດັນແຮງບິດທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຊ່ວງເວລາງໍ.
4. ການລະເລີຍວົງຈອນການຟື້ນຟູ:ວົງຈອນຄວາມແຕກຕ່າງ / ການຟື້ນຟູແມ່ນຂຶ້ນກັບທັງສອງດ້ານຂອງຫມວກແລະ rod ກັບຄວາມກົດດັນຂອງປັ໊ມເຕັມ, ຮັກສາການຊຸກຍູ້ຖັນຢ່າງເຕັມທີ່ໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດລົງຂອບໂຄງສ້າງ.

VII. ສິ່ງທີ່ຈະສົ່ງເມື່ອຂະຫນາດກະບອກສູບລົມຫາຍໃຈຍາວດ້ວຍ HCIC

ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບການກວດສອບ buckling ຄົບຖ້ວນສົມບູນແລະການທົບທວນຄືນຖັນ FEA ຈາກວິສະວະກອນ HCIC, ໃຫ້:

1. ທໍ່ທໍ່ເຮັດວຽກ, ເສັ້ນເລືອດຕັນໃນ, ແລະຄວາມກົດດັນການບັນເທົາທຸກຂອງໄຮໂດຼລິກສູງສຸດ
2. ເລຂາຄະນິດຂອງການຕິດຕັ້ງເຄື່ອງຈັກ ແລະຮູບແຕ້ມວົງເລັບ pivot (ເພື່ອຢືນຢັນ K-factor)
3. ທິດທາງການຕິດຕັ້ງ (ແນວນອນ, ຕັ້ງຂຶ້ນ/ລົງ, ຫຼື ມຸມໂຄ້ງ)
4. ຂໍ້ຈໍາກັດການຊີ້ນໍາພາຍນອກ (ການໂຫຼດ unguided ຟຣີທຽບກັບຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງແຖບເລື່ອນເສັ້ນ)
5. ຮອບວຽນຫນ້າທີ່, ຄວາມໄວຮອບວຽນປະຕິບັດງານ, ແລະເງື່ອນໄຂສິ່ງແວດລ້ອມ

VIII. ຄູ່ຮ່ວມງານກັບ HCIC ສໍາລັບວິສະວະກໍາຫນັກແລະກະບອກສູບແບບກໍາຫນົດເອງ

HCIC ສະຫນອງວິສະວະກໍາໄຮໂດຼລິກທີ່ໄດ້ຮັບການຮັບຮອງ, ການສ້າງແບບຈໍາລອງ CAD 3D, ແລະການຜະລິດກະບອກສູບທີ່ກໍາຫນົດເອງສໍາລັບອຸປະກອນມືຖືແລະອຸດສາຫະກໍາຫນັກໃນທົ່ວໂລກ.