emner:
- Hydraulisk cylinder
- Beregn slagvolumen
- Beregn systemtryk
- Beregn volumenstrøm
- Beregn effekt
Hydraulisk cylinder:
En hydraulisk cylinder består af et hus indeholdende et stempel og en stempelstang. Dens funktion er baseret på Pascals lov, som allerede er blevet beskrevet. Hydraulikvæsken pumpes ind i cylinderen på den ene side, hvilket får stemplet til at lave en lige bevægelse. Den hydrauliske cylinder kan overføre meget høje kræfter. Følgende figur viser de tre situationer for en dobbeltvirkende cylinder:
- A: Stemplet med stempelstangen er i positionen længst til venstre.
- B: hydraulikvæske tilføres via cylinderens venstre tilslutning. Væsken skubber stemplet til højre. Væsken på højre side af stemplet drænes ind i cylinderen via den højre tilslutning.
- C: stemplet er i positionen længst til højre.
På stempelstangssiden (til højre på billedet ovenfor) er overfladearealet, hvor hydraulikvæsken presser mod stemplet, mindre.
Følgende billede viser mekanismen for en gravemaskine. Kombinationen af hængsler, håndtag og separat betjente hydraulikcylindre sikrer, at gravemaskinens skovl er meget manøvredygtig. Cylindrene er af den dobbeltvirkende type: Ved at ændre væskeretningen til og fra cylinderen bevæger stemplet sig i den anden retning.
Ud over de dobbeltvirkende cylindre er der også:
- Enkeltvirkende cylinder: denne type cylinder indeholder én hydraulisk forbindelse. En fjeder bag stemplet giver returslaget.
- Cylinder med hydraulisk buffering: stempelbevægelsen bremses ved slutningen af slaget.
- Teleskopcylinder: et antal cylindre, der er skubbet sammen, skaber en stor arbejdslængde, når den er udstrakt. Når den er trukket tilbage, er installationspladsen relativt lille takket være det teleskopiske design.
Beregn slagvolumen:
På grund af cylindrenes forskellige design er deres anvendelsesmuligheder alsidige: Når stempelstangen skal udøve meget kraft, er stempelstangens diameter større, ligesom stemplet, cylinderen og væskevolumenet i cylinderen. Dimensionerne afhænger af installationsstedet og den anvendelse, som cylinderen bruges til. Vi støder på følgende dimensioner:
- stempeldiameter (D)
- stang diameter (d)
- slag af stemplet(erne)
Billedet nedenfor viser en cylinder indeholdende stemplet med stempelstang. Forklaringen af forkortelserne er vist ved siden af billedet.
Erklæring:
- D = stempeldiameter
- d = stangdiameter
- s = slagtilfælde
- Az = stempelareal
- Ar = ringareal
- Ast = stangareal
- Vz = volumen af stempelsiden
- Vr = stangsidevolumen
Med dimensionerne på stemplet og cylinderen kan vi beregne det slagte volumen på stempelsiden (Vz). Til dette har vi brug for overfladearealet af stemplet (Az), og vi gange dette tal med slaget. Når Az er ukendt, kan vi beregne arealet med følgende formel:
For at bestemme slagformlen på højre side af stemplet skal vi trække arealet af stempelstangen fra. Følgende formel opstår:
Med disse formler vil vi beregne det fejede volumen af cylinderen nedenfor.
Vi indtaster dataene for at beregne det fejede volumen på stempelsiden i fuldt udstrakt tilstand i formlen. Det endelige svar er i kubikmeter, fordi det er et volumen. Vi konverterer det sidste svar til videnskabelig notation.
Vi indtaster derefter dataene på stangsiden for at beregne, hvad væskevolumenet er der med et helt tilbagetrukket stempel. Vi ender med et lavere væskevolumen, fordi dette rum er optaget af stempelstangen. Vi konverterer også dette svar til videnskabelig notation.
Med cylindre med en kontinuerlig stempelstang med samme diametre er det lettere at bestemme væskestrømmen: den indgående volumenstrøm er lig med den udgående volumen.
Beregn systemtryk:
Trykket i cylinderen for at skubbe stemplet til højre råder på stempeloverfladen Az. Vi kan beregne dette tryk, hvis vi kender den kraft, som stemplet udøver på den genstand, der skal flyttes. Denne kraft er 10 kN (10.000 N). For nemheds skyld bruger vi de resterende stempel- og cylinderdata fra forrige afsnit.
Vi beregner trykket i cylinderen med følgende formel. Kraften F er kendt (10.000 N), men overfladearealet af stemplet er stadig ukendt.
Så vi beregner først stemplets overfladeareal:
Nu hvor vi kender stemplets overflade, kan vi beregne trykket:
Ved at dividere F (Newton) med A (kvadratmeter) får vi et svar i Newton pr. kvadratmeter [N/m²]. Dette er lig med Pascal, fordi 1 Pa = 1 N/m².
Ved at dividere antallet af Pascal med 100.000 får vi antallet af søjler. Det ser vi i svaret på formlen ovenfor.
Beregn volumenflow:
Vi kan beregne volumenstrømmen ved at dividere de allerede kendte data med den tid, hvor stemplet laver det/de fulde slag. Vi indstiller denne tid (t) til 5 sekunder.
Vi beregner volumenstrømmen med følgende formel:
Beregn effekt:
Endelig kan vi beregne den effekt, der kræves for at flytte cylinderen fra venstre mod højre. For at gøre dette multiplicerer vi systemtrykket med volumenstrømmen. Beregningen er vist nedenfor.
Relateret side:
