Akkumulatorberekningar
Kvifor er akkumulatorberekning viktig?
Når du skal velje rett akkumulator til hydraulikkanlegget ditt, må du ta omsyn til konstruksjonen og verkemåten til anlegget. For å sikre optimal yting og dimensjonering av akkumulatorar er det viktig med ulike berekningar.
Slike berekningar handlar om trykk, volum, energi og strøyming og er viktig for rett dimensjonering og val av akkumulator.
Trykkberekningar
Det er viktig å velje rett type akkumulator ut frå kva trykk hydraulikkanlegget skal jobbe under. Du må forhalde deg til både maksimalt arbeidstrykk og precharge-trykket til akkumulatoren.
Maksimalt arbeidstrykk
For å berekne det maksimale arbeidstrykket for akkumulatoren må vi vurdere tryggingsmarginar og krava til trykk i det hydrauliske systemet. Det hjelper oss å velje ein akkumulator med stor nok trykkapasitet til å oppretthalde pålitelegheita og sikkerheita til systemet.
For å oppretthalde sikkerheita er det vanleg å bruke ein sikkerheitsfaktor når vi bereknar det maksimale arbeidstrykket. Det tek omsyn til uventa belastningar og forhold som kan oppstå i systemet. Ein typisk sikkerheitsfaktor kan vere 1,5 til 2 gonger det nominelle maksimale trykket.
Formel for maksimalt arbeidstrykk
For å berekne det maksimale arbeidstrykket bruker du denne enkle formelen:
Her er "nominelt maksimalt arbeidstrykk" verdien frå spesifikasjonane til produsenten. "Sikkerheitsfaktor" er den valde sikkerheitsfaktoren.
Døme:
nominelt arbeidstrykk: 120 bar
sikkerheitsfaktor: 1,8
Når du skal bygge dette hydraulikkanlegget, må du altså dimensjonere det til å tole 216 bar, sjølv om anlegget jobbar med 120 bar.
Precharge-trykk
Precharge-trykket er det initiale trykket akkumulatoren har fått før systemet er i drift, altså førehandstrykket som er tilsett gass-sida til akkumulatoren. Dette trykket er viktig for å oppretthalde rett funksjon og respons i systemet. Berekning av precharge-trykket tek omsyn til faktorar som ønskt lagra energi og krava til trykk i systemet.
For å berekne precharge-trykket må du først forstå krava og spesifikasjonane systemet har. Det vil seie det nødvendige arbeidstrykket, hydraulisk væske som blir brukt og eventuelle nødvendige sikkerheitsfaktorar.
Precharge-trykket er vanlegvis ein prosentdel av det maksimale arbeidstrykket i systemet. Vanlege precharge-verdiar ligg rundt 80–90 % av maksimalt arbeidstrykk. Det kan likevel variere alt etter applikasjonen og dei retningslinjene produsenten har.
Formel for precharge-trykk
Bruk formelen for å berekne precharge-trykket:
Her er "ønskt precharge som desimal" den prosentdelen av maksimalt arbeidstrykk du har valt. Som døme er 80 % det same som 0,8.
Døme:
maksimalt arbeidstrykk: 216 bar
precharge-faktor: 0,85 (85 %)
Her må altså gassen i akkumulatoren ha eit førehandstrykk på 183,6 bar.
Juster precharge-trykket i akkumulatoren ved å tilføre eller frigjere nitrogen etter behov. Det kan du gjere ved hjelp av ein nitrogenfylleventil på akkumulatoren.
Volumberekningar
Du må òg vurdere dimensjonering av hydraulikkanlegget og behov for akkumulator opp mot volumet anlegget skal jobbe med, altså kor stort hydraulikkanlegget er. Det seier òg kor mykje hydraulikkolje anlegget skal jobbe med.
Nødvendig volum
Å berekne nødvendig volum hjelper oss å velje rett størrelse på akkumulatoren for å oppfylle krava systemet har. Det inkluderer vurdering av faktorar som ønskt energilagring, trykkendringar og akseptable toleransar.
Arbeidsvolumet er mengda hydraulisk væske vi skal lagre i akkumulatoren for å dekke behova til systemet. Berekn det volumet basert på applikasjonen. Døme: Viss systemet skal kunne utføre ei spesifikk oppgåve som krev ei bestemt mengde energi, må du berekne det tilsvarande arbeidsvolumet.
Bestem prosentdelen av det totale volumet vi skal bruke som precharge-trykk (førehandsladning). Det er vanlegvis rundt 80–90 % (desimal: 0,8–0,9) av det totale volumet, alt etter sikkerheitsfaktorar og anbefalingane frå produsenten.
Formel for å berekne det totale volumet av akkumulatoren
Her er "arbeidsvolum" mengda hydraulisk væske som er nødvendig for å utføre ønskt arbeid, og "precharge-prosent som desimal" er vald prosentdel rekna om til desimaltal (døme: 80 % = 0,8).
Døme:
Vi vil bruke desse tala til å berekne det nødvendige totalvolumet til akkumulatoren.
arbeidsvolum = 50 liter
precharge = 85 % (som desimal: 0,85)
Når du skal dimensjonere eit hydraulikkanlegg med eit arbeidsvolum på 50 liter, må du altså ha ein akkumulator på 333,33 liter.
Effektivt volum
Effektivt volum er det faktiske volumet av hydraulisk væske vi kan lagre og frigjere frå akkumulatoren. Berekning av effektivt volum tek omsyn til parameterar som gasskomprimering, flytande trykk og trykkfall.
Effektivt volum viser til den delen av det totale volumet til akkumulatoren som vi faktisk kan bruke til å lagre hydraulisk væske og levere energi til systemet.
Formel for å berekne effektivt volum
Her er "totalt volum" det totale volumet av akkumulatoren (inkludert gassrommet og væskevolumet). "Maksimalt arbeidstrykk" er det høgaste trykket systemet vil oppleve. "Precharge-trykk" er trykket i gassrommet i akkumulatoren.
Døme:
Vi bruker tala frå førre reknedøme.
totalt volum: 333,33 liter (som vi berekna tidlegare)
maksimalt arbeidstrykk: 200 bar
precharge-trykk: 170 bar
Ved planlegging og bygging av dette hydraulikkanlegget må du altså bruke eit totalt volum på 616,65 liter når du skal velje rett akkumulator.
Energi- og strøymingsberekningar
Energi- og strøymingsberekningar er viktig i eit hydraulikkanlegg for å sikre at systemet har nok kapasitet til å møte energi- og effektbehova effektivt. Det inkluderer å vurdere både trykk og strøymingsfart for å optimalisere ytinga og pålitelegheita til systemet. Nøyaktige berekningar er avgjerande for å minimere tap og sikre ei effektiv omforming av energi til ønskt arbeid.
Døme på slike berekningar:
Berekning | Beskriving |
|---|---|
| Effektberekningar | Effekt er eit mål på kor raskt arbeid blir utført i systemet. I hydraulikkanlegg blir effekten berekna ved å multiplisere trykk og strøymingsfart. Formelen for effekt (P) er vanlegvis slik: Effektberekningar er avgjerande for å forstå kor mykje arbeid systemet utfører og for å sikre at pumpa og motorane har nok kapasitet. |
| Strøymingsberekningar (Flowrate) | Berekningar for væskestraum tek sikte på å bestemme evna akkumulatoren har til å levere hydraulisk væske ved ein viss strøymingsfart. Det inkluderer vurdering av parameterar som flowrate, nødvendig effekt og ønskt respons i systemet. Dette kan inkludere å måle strøymingsfarten gjennom røyr, ventilar, aktuatorar og andre komponentar. Strøymingsmåling er viktig for å sikre at systemet leverer rett mengde væske til dei ulike aktuatorane og at strøyminga ikkje er overdriven eller for lita. |
| Energi- og effektivitetsvurdering | Dette betyr vurdering av kor effektivt hydraulikkanlegget konverterer inngåande energi til ønskt arbeid. Det inkluderer vurdering av tap i systemet, som viskøse tap, trykktap og termiske tap. Målet er å minimere desse tapa for å forbetre den totale effektiviteten i systemet. |
| Trykkfallsberekningar | Trykkfallsberekningar hjelper med å avgjere kor mykje trykk som går tapt når væska strøymer gjennom systemet. Det er viktig for å sikre at systemet opprettheld nok trykk til å drive aktuatorar og utføre arbeidet. |
| Tryggleiks- og nødstraumberekningar | I nokre tilfelle må vi gjere berekningar for å vurdere kapasiteten systemet har til å levere nødvendig trykk og strøymingsfart i nødssituasjonar eller under uvanlege belastningsforhold. |
| Dimensjonering av komponentar | Basert på berekningane må vi dimensjonere komponentar som pumper, ventilar, røyr og aktuatorar rett for å sikre at dei kan handtere trykk, strøymingsfart og effektbehova til systemet. |
| Energilagring | Berekning av lagra energi hjelper oss å vurdere den totale energien akkumulatoren kan lagre og frigjere. Det er viktig for å sikre nok energikapasitet til å oppfylle forventa driftstid og behova systemet har. |
Dimensjonering og val av akkumulatorar
Basert på resultata av dei ulike berekningane kan vi dimensjonere og velje rett akkumulator for det hydrauliske systemet. Det betyr å vurdere ulike typar akkumulatorar som blære-, stempel- og membranakkumulatorar og eigenskapane desse har, inkludert trykk- og volumkapasitet.