率直に言っておきますが、油圧シリンダーは単なる力を発生させるものではありません。 40 インチを超えるストロークでは、長柱状の圧縮部材になります。
ほとんどのフィールド エンジニアは標準のオイラー座屈公式に依存しています。(Pcr= π2EI/L2)ロッドが保持できるかどうかを判断します。彼らは数値を入力し、安全係数 2.0 を確認して承認します。そして 6 か月後、負荷がかかったロッドにバナナが入り、シールが千切れ、機械がダウンしてしまいました。
オイラーは嘘をつきませんでしたが、完璧な世界を想定していました。彼は、荷重は完全に軸方向であり、材料は完全に均質であり、取り付けは完全に堅固であると仮定しました。建設現場や廃棄物中継所の汚れや振動には、「完璧」は存在しません。
計算における理論上の長さ (LL) は定数ではなく変数です。それは完全に K-factor (End Fixity Factor) に依存します。ここで最初の「嘘」が生まれる。
| 取り付けスタイル | 理論上の K ファクター | HCIC 現実世界の安全性 K ファクター |
|---|---|---|
| 固定-固定（両端をしっかりとボルトで固定） | 0.50 | 0.65 |
| 固定ピン (片端ボルト止め、片目) | 0.70 | 0.85 |
| ピン留め-ピン留め (両端クレビス目) | 1.00 | 1.20 |
| 固定-フリー（伸縮マストスタイル） | 2.00 | 2.50 |
ピン留めダンプ トレーラー シリンダーに K ファクター 1.0 を使用すると、ピンのスロップ、ブッシュの摩耗、およびフレームのたわみを無視することになります。 HCIC では、K ファクターに「現場ペナルティ」を適用します。取り付け位置の調整には 20% の誤差が生じると想定しています。 K ファクターの 20% の違いにより、クリティカルな負荷が 40% 近く減少します。
座屈が突然起こることはほとんどありません。それは幾何学的な暴走です。
油圧シリンダーの位置がわずか 3 ～ 5 度ずれている場合 (農業用機器や廃棄物処理機器ではよく見られます)、荷重は軸方向ではなくなります。曲げモーメント(M=P×偏心)が発生します。ロッドがたわみ始めると、偏心量が増加します。曲がれば曲がるほど、さらに曲がろうとする力が強くなります。
これが、ロッド直径の 10 倍を超えるストロークにはストップチューブを推奨する理由です。
ストップ チューブは、ピストンがヘッドエンド グランドに到達するのを防ぐ単純な内部スペーサーです。なぜストローク長を無駄にするのでしょうか?ピストンベアリングとロッドベアリングの間の距離を増やすため。
この増加した「ベアリング スパン」は、曲げモーメントに対抗するために必要な横方向のサポートを提供します。荷重が中心からずれるのを防ぐことはできませんが、ロッドに座屈弧を開始するのに十分な「余裕」がなくなるのです。サプライヤーが取り付け精度について尋ねていないのであれば、座屈限界については心配しません。
降伏強度は下限ですが、弾性係数 (EE) は上限です。ほとんどの鋼の場合、EE はおよそ 29×10629×106 PSI です。高価な合金鋼を使用しても、標準的な炭素鋼を使用しても、初期の曲げ強度は同じです。
高張力 4140 または QPQ 処理されたロッドの利点は、曲がらないということではなく、永久的な塑性変形を起こすことなくさらに曲げて真っ直ぐに戻ることができることです。ロッドが座屈中に降伏点に達すると、それはスクラップになります。
HCIC では、スプレッドシートだけを使用しているわけではありません。ロングストロークの伸縮シリンダーまたはエンジニアリングシリンダーの場合、以下を考慮した非線形座屈解析を実行します。
HTC および HSG ラインのすべてのユニットは、これらの現実世界のペナルティに対して検証されています。私たちは、CAD 図面の完璧な世界ではなく、5 度の傾きと摩耗したピンを考慮して構築します。
ストローク対ロッド比が 10:1 を超える場合、または収縮後のピン間の距離が 40 インチを超える場合。コストはかかりますが、曲がったロッドよりは安いです。
いいえ、座屈は形状 (慣性モーメント) と弾性率の関数です。強度が高くても永久的な曲がりを防ぐだけです。座屈アークの開始を止めることはできません。
QPQ は座屈限界を変更しませんが、窒素拡散ゾーン (0.3mm+) が表面疲労寿命を延ばし、たわみイベント中に破損を引き起こすことが多い微小亀裂を防ぎます。
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