home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Collection of Education / collectionofeducationcarat1997.iso / SCIENCE / HC124D_2.ZIP / EXAMPLE.TXT < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1995-02-02  |  12.1 KB  |  374 lines
  1.  
  2.                       Using HydraCyl ver. 1.2x
  3.                       _______________________
  4.  
  5.                             E X A M P L E
  6.                             _____________
  7.  
  8.  
  9.  
  10. We have included an example of a hypotetical design to ilustrate the
  11. step by step procedure involved in HydraCyl.
  12.  
  13. Design specifications are:
  14.  
  15. *    Cylinder Duty                 Heavy
  16.  
  17. *    Cylinder Bore Dimension             2   inches
  18.  
  19. *    Cylinder Rod Dimension              1   inch
  20.  
  21. *    Cylinder Stroke                    34   inches
  22.  
  23. *    System Flow                        25   litres/min
  24.  
  25. *    Pressure                           60   bar
  26.  
  27. *    Attached Mass                    2300   kg
  28.  
  29. *    Cylinder - Valve distance         150   inches
  30.  
  31.     (The length of pipes between the Cylinder's ports and the Solenoid
  32.      valve)
  33.  
  34. *    Cylinder Mounting Type             Intermediate trunnion
  35.  
  36. *    Mounting Orientation               The applied massis permanently
  37.                                         attached to the piston rod stud
  38.                                         and Cylinder rod extends and
  39.                                         retracts
  40.  
  41. *    Spacial orientation                35   deg
  42.  
  43. *    Coefficient of Friction             0.15
  44.  
  45. *    Hydraulic Line Dimensions           6   mm (outside diameter)
  46.                                         'L'  series
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52. 1.      Run HC.EXE
  53. 2.      Choose 'OK' on form 'About'
  54. 3.      Choose 'Analysis'
  55. 4.      Choose 'Perform Analysis'
  56.  
  57. You will get a message: 'Cylinder Dimensions must be specified'
  58.  
  59. 5.      Choose 'OK'
  60.  
  61. Let's say you want a heavy duty 2"/1" cylinder
  62.  
  63. 6.      Click on '( ) Heavy' in the 'Cylinder's Duty' box
  64. 7.      Click on Cylinder Bore Diameter 2.00
  65. 8.      Click on Cylinder Rod Diameter 1.00
  66. 9.      Click on 'OK'
  67. 10.     Choose 'Analysis'
  68. 11.     Choose 'Perform Analysis'
  69.  
  70. You will get a message: 'Cylinder Operating Parameters must be
  71.                          specified'
  72.  
  73. 12.     Choose 'OK'
  74.  
  75. Let's say the stroke of your cylinder is 34 inches, firstly you
  76. need to et the correct units.
  77.  
  78. 13.     Choose 'Change Units'
  79. 14.     Click on '( ) inch' in the 'Stroke' box
  80.         (this will be the default unit for stroke until you 
  81.         change it back to 'mm')
  82. 15.     Click 'OK'
  83.  
  84. Now you can enter the stroke.
  85.  
  86. 16.     Click in '[_     ] inch' under the 'Stroke' heading
  87. 17.     Type 43  (OOPS my typing mistake, should be 34)
  88. 18.     Click on 'Clear Values'
  89. 19.     Click on 'Stroke'
  90. 20.     Type 34 (correct value)
  91.  
  92. Let's say the system flow is 25 lit/min
  93.  
  94. 21.     Click in '[_     ] lit/min' next to the 'System Flow' heading
  95. 22.     Type 25
  96.  
  97. Let's say the Pressure is 60 bar
  98.  
  99. 23.     Click in '[_     ] bar' next to 'Pressure'
  100.  
  101.         (if it is required change units to 'bar' in the simmilar
  102.         maner as stroke.)
  103.  
  104. 24.     Type 60
  105.  
  106. Let's say the attached mass is 2300 kg
  107.  
  108. 25.     Click in '[_     ] kg' next to 'Applied Mass'
  109. 26.     Type 2300
  110.  
  111. Let's say the pipeline length between Cylinder's ports and solenoid
  112. valve is 150 inches
  113.  
  114. 27.     Click in '[_     ] inch' next to 'Cyl-Valve distance'
  115. 28.     Type 150
  116. 29.     Click 'OK'
  117. 30.     Choose 'Analysis'
  118. 31.     Choose 'Perform Analysis'
  119.  
  120. You will get a message: 'Cylinder Mounting Type must be specified'
  121.  
  122. 32.     Choose 'OK'
  123.  
  124. Let's say the cylinder mounting type is 'Intermediate trunnion'
  125.  
  126. 33.     Click on 'View Basic Mount Types (a - p)'
  127. 34.     High resolution picture is shown of all possible mounting
  128.         types. Look for Intermediate trunnion. It is marked by 'b'
  129. 35.     Press any key to get out of diagram.
  130. 36.     Click on 'b0'
  131. 37.     Click 'OK'
  132. 38.     Choose 'Analysis'
  133. 39.     Choose 'Perform Analysis'
  134.  
  135. You will get a message: 'Cylinder Mounting Orientation Must be
  136.                          specified'
  137.  
  138. 40.     Choose 'OK'
  139.  
  140. Let's say a mass of 2300kg is permanently attached (cylinder rod
  141. extending and retracting) to cylinder. Cylinder is mounted under 35
  142. degrees slope, and mass is attached to Piston Rod Stud. Friction
  143. coefficient is 0.15.
  144.  
  145. 41.     Click on 'View Orientation Diagrams'
  146. 42.     High resolution picture is shown of all mounting orientation
  147.         types. Look for above description. It is marked as '3'
  148. 43.     Press any key to get out of diagram.
  149. 44.     Click on '3'
  150.  
  151. 45.     Click in '[_     ]' next to 'Angle between OX and OZ axis'
  152. 46.     Type 35
  153.  
  154. 47.     Click in '[_     ] kg' next to 'Coefficient of friction'
  155. 48.     Type 0.15
  156. 49.     Click 'OK'
  157.  
  158. 50.     Choose 'Analysis'
  159. 51.     Choose 'Perform Analysis'
  160.  
  161. You will get a message: Hydraulic Line Dimensions must be specified
  162.  
  163. 52.     Choose 'OK'
  164.  
  165. Let's say that Hudraulic line between Cylinder port's and Solenoid
  166. valve are 6mm outside diameter and 'L' series.
  167.  
  168. 53.     Choose 'Metric'
  169. 54.     Click on Outside Diameter Size 6
  170. 55.     Click on Series L
  171. 56.     Click on 'OK'
  172. 57.     Choose 'Analysis'
  173. 58.     Choose 'Perform Analysis'
  174.  
  175. You will get a message: 'Calculation Complete'
  176.  
  177. (this means that all relevant data has been entered and now you will
  178. see the results of HydraCyl's analysis)
  179.  
  180. 59.     Choose 'OK'
  181.  
  182. You get a Warning:  SUPPPLY PRESSURE  Required pressure for                              Cylinder's extending is low, consult Page 5.
  183.  
  184. 60.     Observe top left corner of the screen. There is title:
  185.         Cylinder Data - Page 4 of 5.
  186.  
  187. 61.     Choose 'Page Down'
  188. 62.     Observe Min.Total Pressure Rod Extending = 87.00 bar
  189.  
  190. Now we will make changes to our specifications to try to
  191. overcome this design problem.
  192.                                       
  193. 63.     Choose 'Cylinder' (on top left hand side of screen)
  194. 64.     Choose 'Operating Parameters'
  195. 65.     Change 'Supply pressure to 90 bar.
  196. 66.     Click 'OK'
  197. 67.     Choose 'Analysis'
  198. 68.     Choose 'Perform Analysis'
  199. 69.     Choose 'OK'
  200.  
  201. You will get a Warning: ROD BUCKLING Rod is buckling. Select larger
  202.                         cylinder or use other engineering methods.
  203.                         Consult pages 2 and 3.
  204.  
  205. 70.     Observe top left corner of the screen. There is title:
  206.         Cylinder Data - Page 4 of 5.
  207.  
  208. 71.     Choose 'Page Up'
  209. 72.     Browse pages until you get page 2 on the screen.
  210. 73.     Play between pages 2 and 3 and observe values of:
  211.  
  212.         (page 2) Extending Force =  1824 daN
  213.         (page 3) Column Strength  =  585 daN
  214.  
  215. Obviously that actual extending (static) force is almost 4 times
  216. higher than Piston Column strength. Now we will make some changes to
  217. our specifications to try to overcome this design problem.
  218.  
  219.  
  220. 74.     Choose 'Cylinder' (on top left hand side of screen)
  221. 75.     Choose 'Dimensions'
  222. 76.     Click on Cylinder Rod diameter 1.375".
  223.  
  224. (we have just changed cylinder rod diameter from 1" to 1.375" to
  225.  try to eliminate buckling effects)
  226.  
  227. 77.     Click 'OK'
  228. 78.     Choose 'Analysis'
  229. 79.     Choose 'Perform Analysis'
  230. 80.     Wait until you get a message 'Calculation complete'
  231. 81.     Choose 'OK'
  232.  
  233. At last NO Warnings. That means all parameters are acceptable and
  234. properly entered. You have selected a suitable cylinder.
  235.  
  236. Let's look at the analysis results. Use 'Page Up' and 'Page Down' to
  237. browse the inputs and results on the 'Cylinder Data' form, they are as
  238. follows:
  239.  
  240. Dimensions:
  241.          Bore Diameter       2.00  inch       (This is the cylinder
  242.          Rod Diameter        1.375 inch        size you have now selected  
  243.          Stroke             34.00  inch        for your application)
  244.  
  245. Hydr.Line Dimensions:
  246. Pipe (Tube) Diameter         6      L
  247.   Cyl-Valve Distance       150.00  inch
  248.  
  249. Mounting:
  250.        Duty      Heavy
  251.        Type  b0  Intermediate trunnion
  252.  
  253. Orientation  3   Fixed Cylinder Body. Piston Rod retracting and
  254.                  extending. Load attached to Piston Rod Stud.
  255.  
  256.        Cylinder's Slope      35.00  deg
  257.    Friction Coefficient       0.15
  258.  
  259.  Operating Parameters:
  260.  
  261.             System Flow      25.00  lit/min
  262.         Extending Speed     205.58  mm/sec
  263.          Extending Time       4.20  sec
  264.        Retracting Speed     389.83  mm/sec
  265.         Retracting Time       2.22  sec
  266.  
  267.         Supply Pressure      90.00  bar
  268.     Max Pressure Rating     138.00  bar
  269.  
  270.         Extending Force    1824.00  daN
  271.        Retracting Force     962.00  daN
  272.  
  273.        Column Strength    2091.00  daN
  274.           Applied Mass    2300.00  kg
  275.  
  276. Other Analysis Results:
  277.  
  278.              Stop Tube       2.00  inch
  279.  
  280.  Extending Return Flow      13.18  lit/min
  281. Retracting Return Flow      47.41  lit/min
  282.  
  283.           System Power       3.75  KW
  284.  
  285.              Bore Area       3.14  sq.inch
  286.               Rod Area       1.48  sq.inch
  287.           Annulus Area       1.66  sq.inch
  288.  
  289. Displacement Volume:
  290.  
  291.          Cylinder Head     0.9230  litre
  292.           Cylinder Cap     1.7504  litre
  293.                  Total     0.8273  litre
  294.  
  295. Deceleration Device:        ┌────────────────────────────────┐
  296.                             │         Braking Diagram        │
  297.                             └────────────────────────────────┘
  298. Warnings:
  299.                         No Warnings.
  300.  
  301. Undamped Natural Frequency, Minimum Acceleration/Deceleration Time,
  302. Distance and Pressure.
  303.  
  304. Natural Frequency Rod Extending            9.9    Hz
  305. Natural Frequency Rod Retracting           9.9    Hz
  306.  
  307. Minimum Ramp Time Rod Extending            0.38   sec
  308. Minimum Ramp Time Rod Retracting           0.38   sec
  309.  
  310. Min.Travel Distance Rod Extending          1.6    inch
  311. Min.Travel Distance Rod Retracting         3.0    inch
  312.  
  313. Min.Total Pressure Rod Extending          87.00   bar
  314. Min.Total Pressure Rod Retracting        -36.00   bar
  315.  
  316.  
  317. Conclusions:
  318. ============
  319.  
  320. Stop tube of 2 inch must be mounted in your cylinder.
  321.  
  322. Although pump (System) delivered flow is only 25 lit/min, command
  323. hydraulics block (solenoid valve and other components) should be
  324. dimensioned on nominal value of flow 47.41 lit/min. If you neglect
  325. this data you could not expect to get all speeds in your application.
  326.  
  327. When Cylinder's rod is retracted on that side you need 0.923 litre of
  328. oil. When Cylinder's rod is extended on that side you need 1.7504
  329. litre of oil. For proper work of cylinder you need only 0.8273 litre
  330. of oil in your power unit (reservoir). That is total value of oil that
  331. is required by cylinder for proper 'breathing'.
  332.  
  333. If you are in need to implement proportional device, you should
  334. consider ramp time longer than 0.38 sec. Under those conditions, the
  335. attached load requires at least 1.6 (respecively 3.0) inch travel
  336. distance for its acceleration/deceleration from zero to maximum
  337. (maximum to zero) corresponding speed.
  338.  
  339. On the page 5, you could read up:
  340.  
  341.      Min.Total Pressure Rod Retracting = -36.00   bar
  342.  
  343. Due to fact that negative apsolute pressure is nonexistent one (in the
  344. nature), the sign '-' is only pointing to absolute pressure of 36 bar
  345. at the cylinder cap end port generated by attached mass and friction
  346. forces only. In other words, you should have the relief valve in that
  347. line during acceleration and deceleration and adjust its value to 36
  348. bar. In such way you will be able to control acceleration and
  349. deceleration of attached mass during rod retracting.
  350.  
  351. Stroke-Braking Pressure Chart
  352.  
  353. By observing this chart you are able to rapidly determine correlation
  354. between generated braking pressure and accompanied braking stroke.
  355.  
  356. Due to fact that braking pressure at Cylinder's Head End is under 138
  357. bar (maximal pressure rating for choosen cylinder), that side of
  358. Cylinder should be supplied with standard cushion. On the other side,
  359. Cap End should be supplied with standard cushion only if its length is
  360. slightly over 3/4 inch (red and green lines intersection). For that
  361. length, the maximum pressure rating (red line) and generated braking
  362. pressure (green line) are at the same value.
  363.  
  364. You can easily obtain information on standard cushion length (braking
  365. stroke) and maximal pressure rating from your favourite supplier of
  366. cylinders. Just enter those data on the chart and you will get
  367. information on what would happen in the cylinder. Generally, for any
  368. value of braking stroke between 1/2 inch and 2 inch you are able to
  369. determine actual braking pressure.
  370.  
  371.  
  372.                     --- end of file ---
  373.  
  374.