المواضيع:
- اسطوانة هيدروليكية
- حساب حجم السكتة الدماغية
- حساب ضغط النظام
- حساب تدفق الحجم
- احسب القوة
اسطوانة هيدروليكية:
تتكون الأسطوانة الهيدروليكية من مبيت يحتوي على مكبس وقضيب مكبس. ويستند عملها على قانون باسكال، الذي سبق وصفه. يتم ضخ السائل الهيدروليكي داخل الاسطوانة من جانب واحد، مما يجعل المكبس يتحرك في خط مستقيم. يمكن للأسطوانة الهيدروليكية نقل قوى عالية جدًا. ويوضح الشكل التالي الحالات الثلاثة للأسطوانة مزدوجة الفعل:
- ج: المكبس مع قضيب المكبس موجودان في أقصى اليسار.
- ب: يتم توفير السائل الهيدروليكي عبر الوصلة اليسرى للأسطوانة. يدفع السائل المكبس إلى اليمين. يتم تصريف السائل الموجود على الجانب الأيمن من المكبس إلى الأسطوانة عبر الوصلة اليمنى.
- ج: المكبس في أقصى موضعه على اليمين.
على جانب قضيب المكبس (يمين الصورة أعلاه)، تكون مساحة السطح التي يضغط فيها السائل الهيدروليكي على المكبس أصغر.
الصورة التالية توضح آلية عمل الحفارة. يضمن الجمع بين المفصلات والرافعات والأسطوانات الهيدروليكية التي يتم تشغيلها بشكل منفصل أن دلو الحفار سهل المناورة. الأسطوانات من النوع المزدوج الفعل: عن طريق تغيير اتجاه السائل من وإلى الأسطوانة، يتحرك المكبس في الاتجاه الآخر.
بالإضافة إلى الأسطوانات مزدوجة المفعول، هناك أيضًا:
- أسطوانة أحادية المفعول: يحتوي هذا النوع من الأسطوانات على وصلة هيدروليكية واحدة. يوفر الزنبرك الموجود خلف المكبس شوط العودة.
- أسطوانة ذات عازل هيدروليكي: يتم كبح حركة المكبس في نهاية الشوط.
- أسطوانة تلسكوبية: يتم جمع عدد من الأسطوانات معًا مما يؤدي إلى طول عمل كبير عند تمديدها. عند التراجع، تكون مساحة التثبيت صغيرة نسبيًا، وذلك بفضل التصميم التلسكوبي.
حساب حجم السكتة الدماغية:
نظرًا للتصميمات المختلفة للأسطوانات، فإن تطبيقاتها متعددة الاستخدامات: عندما يضطر قضيب المكبس إلى بذل الكثير من القوة، يكون قطر قضيب المكبس أكبر، وكذلك المكبس والأسطوانة وحجم السائل في الأسطوانة. تعتمد الأبعاد على موقع التثبيت والتطبيق الذي تستخدم فيه الأسطوانة. نواجه الأبعاد التالية:
- قطر المكبس (د)
- قطر القضيب (د)
- شوط المكبس (المكبس)
الصورة أدناه توضح أسطوانة تحتوي على المكبس مع قضيب المكبس. وشرح الاختصارات موضح بجوار الصورة.
تصريح:
- د = قطر المكبس
- د = قطر القضيب
- ق = السكتة الدماغية
- Az = منطقة المكبس
- ع = منطقة الحلقة
- Ast = مساحة القضيب
- Vz = حجم جانب المكبس
- Vr = حجم جانب القضيب
باستخدام أبعاد المكبس والأسطوانة يمكننا حساب الحجم المكتسح على جانب المكبس (Vz). ولهذا نحتاج إلى مساحة سطح المكبس (Az) ونضرب هذا الرقم بالشوط. عندما تكون Az مجهولة، يمكننا حساب المساحة بالصيغة التالية:
لتحديد صيغة الشوط على الجانب الأيمن من المكبس، يجب علينا طرح مساحة قضيب المكبس. تنشأ الصيغة التالية:
باستخدام هذه الصيغ، سنقوم بحساب الحجم المكتسح للأسطوانة أدناه.
نقوم بإدخال البيانات لحساب الحجم المكتسح على جانب المكبس في الحالة الممتدة بالكامل في الصيغة. الإجابة النهائية هي بالمتر المكعب لأنه حجم. نقوم بتحويل الإجابة الأخيرة إلى التدوين العلمي.
نقوم بعد ذلك بإدخال البيانات الموجودة على جانب القضيب لحساب حجم السائل الموجود باستخدام مكبس منسحب بالكامل. وينتهي بنا الأمر بحجم سائل أقل، لأن هذه المساحة مشغولة بقضيب المكبس. نقوم أيضًا بتحويل هذه الإجابة إلى تدوين علمي.
مع الأسطوانات ذات قضيب المكبس المستمر بنفس الأقطار، يكون تحديد تدفق السائل أسهل: حجم التدفق الوارد يساوي الحجم الصادر.
حساب ضغط النظام:
يسود الضغط في الاسطوانة لدفع المكبس إلى اليمين على سطح المكبس Az. يمكننا حساب هذا الضغط إذا عرفنا القوة التي يؤثر بها المكبس على الجسم الذي يجب تحريكه. هذه القوة هي 10 كيلو نيوتن (10.000 نيوتن). للراحة، نستخدم بيانات المكبس والأسطوانة المتبقية من القسم السابق.
نحسب الضغط في الاسطوانة بالصيغة التالية. القوة F معروفة (10.000 N)، لكن مساحة سطح المكبس لا تزال غير معروفة.
لذلك نقوم أولاً بحساب مساحة سطح المكبس:
الآن بعد أن عرفنا مساحة سطح المكبس، يمكننا حساب الضغط:
بقسمة F (نيوتن) على A (متر مربع)، نحصل على الإجابة بوحدة نيوتن لكل متر مربع [N/m²]. وهذا يساوي باسكال، لأن 1 باسكال = 1 نيوتن/م².
وبقسمة عدد الباسكال على 100.000 نحصل على عدد الأعمدة. نرى هذا في الإجابة على الصيغة أعلاه.
حساب تدفق الحجم:
يمكننا حساب تدفق الحجم عن طريق قسمة البيانات المعروفة بالفعل على الوقت الذي يقوم فيه المكبس بالشوط (الأشواط) الكامل. قمنا بتعيين هذه المرة (t) عند 5 ثوانٍ.
نحسب تدفق الحجم بالصيغة التالية:
حساب القوة:
وأخيرًا، يمكننا حساب القدرة اللازمة لتحريك الأسطوانة من اليسار إلى اليمين. للقيام بذلك، نضرب ضغط النظام بتدفق الحجم. يظهر الحساب أدناه.
الصفحة ذات الصلة:
