เมื่อกกระบอกไฮดรอลิกเคลื่อนกลไกหลายตันด้วยความเร็วมากกว่า 0.1 ถึง 0.2 ม./วินาที (4 ถึง 8 นิ้ว/วินาที) การทำให้มวลนั้นหยุดนิ่งอย่างกะทันหันกับฝาท้ายกระบอกสูบ ทำให้เกิดแรงกระแทกแบบทำลายล้างมหาศาล
นักออกแบบอุปกรณ์จำนวนมากสันนิษฐานว่าการตั้งค่าวาล์วระบายของระบบหลักเป็น 3,000 psi จะช่วยปกป้องแอคชูเอเตอร์ทั้งหมดได้ ในความเป็นจริง เมื่อลูกสูบผ่านช่องทางออกหลักและเข้าสู่บริเวณเบาะ น้ำมันที่ติดอยู่จะมีทางหนีเล็กๆ เพียงทางเดียวเท่านั้น นั่นคือ วาล์วเข็มที่ปรับเทียบแล้วหรือช่องปากที่มีความแม่นยำ
หากรูปทรงของเบาะรองนั่งมีขนาดเล็กเกินไปหรือปรับไม่ถูกต้อง แรงกดดันในการชะลอความเร็วที่ติดอยู่ด้านหลังหอกเบาะสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 6,000 ถึง 10,000+ psi (400 ถึง 700 บาร์) ได้อย่างง่ายดายเป็นเวลาสองสามมิลลิวินาที
แรงดันชั่วคราวที่รุนแรงเหล่านี้เกิดขึ้นนับพันรอบซึ่งนำไปสู่:
เบาะไฮดรอลิกภายในจะแปลงพลังงานจลน์ของมวลที่กำลังเคลื่อนที่ (บวกกับแรงขับเคลื่อนต่อเนื่องจากปั๊ม) ให้เป็นความร้อนโดยการบังคับปริมาตรน้ำมันที่กักไว้ผ่านช่องเปิดที่จำกัดเหนือจังหวะการชะลอตัวระยะสั้น sc (โดยทั่วไปคือ 20 ถึง 40 มม. หรือ 0.75 ถึง 1.5 นิ้ว)
ชุดประกอบเบาะที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมประกอบด้วยองค์ประกอบทางกลหลักสามประการ:
การคำนวณพลังงานและแรงดันของเบาะแบบทีละขั้นตอนเพื่อตรวจสอบว่าเบาะภายในสามารถรองรับน้ำหนักของคุณได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกินขีดจำกัดการระเบิดหรือความล้าของกระบอกสูบหรือไม่ ให้คำนวณพลังงานทั้งหมดที่จะดูดซับ:
เอก = ½ m v²
ที่ไหน:
m = มวลเคลื่อนที่ทั้งหมด (รวมถึงลูกสูบ ก้าน อุปกรณ์ยึด และน้ำหนักบรรทุกภายนอกเป็นกิโลกรัมหรือปอนด์)
v = ความเร็วสูงสุดในขณะที่หอกกันกระแทกเจาะช่อง (m/s หรือ in/s)
หากปั๊มไหลต่อไปในระหว่างการลดความเร็ว ความดันของระบบยังคงดันลูกสูบข้ามจังหวะการกระแทก sc:
Wprop = Fprop × sc = (Psys × Apiston) × sc
ที่ไหน:
Psys = แรงดันของระบบขับเคลื่อน (Pa หรือ psi)
Apiston = พื้นที่ใช้งานด้านคนขับ (ตร.ม. หรือ นิ้ว²)
sc = ความยาวที่มีประสิทธิภาพของหอกกันกระแทก (m หรือ in)
Etotal = Ek + Wprop ± Wgravity
(บวกหรือลบงานแรงโน้มถ่วง m g sc sinθ หากเคลื่อนที่ในแนวตั้งหรือบนทางลาด)
แรงชะลอความเร็วเฉลี่ยที่ Fdec ต้องการคือ:
Fdec = เอโททอล / sc
แรงดันไฮดรอลิกโดยเฉลี่ยที่เกิดขึ้นภายในห้องเบาะ Pcusion คือ:
เบาะนั่ง = Fdec / เบาะนั่ง
โดยที่ Acushion คือพื้นที่วงแหวนของคอลัมน์น้ำมันที่ติดอยู่ในช่องเบาะ (Abore − Aspear หรือ Arod)
กฎข้อสำคัญทางวิศวกรรม: แรงดันชั่วคราวสูงสุดในระหว่างการเข้าหอกครั้งแรก โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.5 ถึง 2.2 เท่าของแรงดันกันกระแทกโดยเฉลี่ยที่คำนวณได้ หากค่าสูงสุดที่คำนวณได้เกิน 1.5 เท่าของความดันเมื่อยล้าสูงสุดของกระบอกสูบ จำเป็นต้องใช้วาล์วลดความเร็วตามสัดส่วนภายนอกหรือหอกกันกระแทกแบบกำหนดเองที่ยาวขึ้น
1. การหนุนวาล์วเข็มเข้าจนสุด (การไหลเป็นศูนย์): ผู้ปฏิบัติงานที่พยายามกำจัดเสียงรบกวนในช่วงจังหวะสุดท้ายอาจปิดวาล์วเข็มจนสุด สิ่งนี้จะสร้างการล็อคแบบไฮดรอลิกทั้งหมดในช่องเบาะ บังคับให้น้ำมันผ่านช่องว่างของหอกและเป่าซีลต่อมศีรษะ
2. การเพิกเฉยต่อความเฉื่อยในแนวนอนบนรถเข็นแบบหมุนฟรี: นักออกแบบคำนวณเฉพาะแรงกดในการขับขี่และลืมพลังงานจลน์ของรถเข็นขนาด 10 ตัน แม้ที่ความดันต่ำ ความเฉื่อยสูงก็จะบดขยี้เบาะภายใน
3. การใช้เบาะมาตรฐานกับน้ำ-ไกลคอลหรือน้ำมันเย็นที่มีความหนืดสูง: ของเหลวที่หนาขึ้นหรือของเหลวทนไฟที่มีความหนืดต่ำจะเปลี่ยนการไหลผ่านเข็มสูบจ่ายอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เกิดแรงดันเกินอย่างรุนแรงในช่วงเช้าที่สตาร์ทเครื่องในฤดูหนาว
4. การละเลยการกำจัดอากาศ: น้ำมันที่มีฟองอากาศเข้าไปในเบาะจะบีบอัดเหมือนสปริง ทำให้เกิดการเด้งกลับ น้ำมันดีเซล และการชะลอตัวผิดปกติ
เมื่อขอกระบอกสูบกันกระแทกเชิงวิศวกรรมจาก HCIC โปรดจัดเตรียม:
การคำนวณกันกระแทกที่นำเสนอข้างต้นเป็นการประมาณขนาดพื้นฐานโดยอิงจากกลไกของตัวถังที่แข็งแกร่ง แรงดันไดนามิกสูงสุดที่แท้จริงขึ้นอยู่กับโมดูลัสปริมาณน้ำมันไฮดรอลิก ความจุของสาย ค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยปากเข็ม และเวลาตอบสนองของวาล์ว การออกแบบอุปกรณ์ขั้นสุดท้ายควรได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบทรานสดิวเซอร์แรงดันและการจำลองชั่วคราว*
วิศวกรของ HCIC ปรับแต่งกระบอกไฮดรอลิกสำหรับอุตสาหกรรมและแบบเคลื่อนที่ได้ โดยมีโปรไฟล์กันกระแทกที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่รับแรงกระแทกสูงทั่วโลก
