Laskuesimerkki: Halkomakoneen sylinterin mitoittaminen

Halkomakone on hydrauliikan puolesta hyvin yksinkertainen kone. Tästä huolimatta työsylinterin mitoittaminen toimimaan yhdessä pumpun kanssa on hyvä tarkistaa laskemalla. Kuva: Jussi Laukkanen

Suunniteltaessa sopivaa kokoluokkaa klapikoneen halkomasylinterille, joudutaan asiaa arvioimaan yleensä kahdelta kannalta. On saatava selville. miten suuri sylinterin halkaisijan täytyy olla, jotta voimakoneeseen liitetyn pumpun tuottama paine saa pöllin halkeamaan ja toisaalta on tarpeen tietää, miten kauan aikaa menee tämän sylinterin työliikkeeseen.

Lähtötilanne on se, että käytettävissä on traktorin ulosottoon kiinnitettävä hydraulipumppu, joka tuottaa virtausta 30 litraa minuutissa ja saavuttaa 180 barin paineen. Varastossa on valmiina myös hydraulisylinteri, jonka iskun pituus on 0,6 metriä ja sisähalkaisija 70 mm.

Näitä osia hyödyntäen on tarkoitus rakentaa halkomakone, jolla pitäisi saada halkaistua suurimmillaan 30 senttisiä pöllejä. Nämä olisi halkaistava vähintään kuuteen osaan, joten halkaisuvoimaa tarvitaan ainakin 7 tonnia. Riittääkö tässä tapauksessa olemassa oleva sylinteri ja onko vaara, että halkaisukoneesta tulee liian hidas käytettävissä olevalla pumpulla?

Laskutoimitukset

Laskukaavojen käytön helpottamiseksi lähtöarvot on syytä muuttaa käyttökelpoisempaan muotoon.

paine 180 bar = 18 000 kN/m2

virtaus 30 l/min = 0,0005 m3/sec

sylinteri halkaisija 0,07 m

sylinterin säde 0,035 m

π, pii = 3,14

Sylinteristä saatavan voiman laskemiseksi täytyy ensin laskea sylinterin pohjan ala (=hydraulimännän pinta-ala)

(0,035 m)2 x 3,14

saatu tulos kerrotaan paineella

18 000 kN/m2

Tulokseksi saadaan 69 kN, joka vastaa 6,9 tonnia. Voima on siis lähellä tavoitetta.

Työliikkeeseen tarvittavan ajan laskemiseksi on ensin laskettava sylinterin tilavuus

iskunpituus x pohjan ala

0,7 m x (0,0035 m)2 x 3,14

tulokseksi saadaan 0,0023 m3

(2,3 litraa)

Sylinterin tilavuus jaettuna pumpun tuotolla kertoo sylinterin männän liikeajan.

0,0023 m3 / 0,0005 m3/sec

Vastaukseksi saadaan työliikkeeseen tarvittavaksi ajaksi

4,6 sekuntia

Mikä on melko pitkä aika odotella, kun huomioon pitää ottaa myös mannän paluuliike.