You dont have javascript enabled! Please enable it!

سیلندرهای هیدرولیک

فاعل، موضوع:

  • سیلندر هیدرولیکی
  • حجم ضربه را محاسبه کنید
  • محاسبه فشار سیستم
  • محاسبه جریان حجمی
  • محاسبه قدرت

سیلندر هیدرولیکی:
یک سیلندر هیدرولیک از محفظه ای شامل پیستون و میله پیستون تشکیل شده است. عملکرد آن بر اساس قانون پاسکال است که قبلاً توضیح داده شده است. سیال هیدرولیک از یک طرف به داخل سیلندر پمپ می شود و باعث می شود پیستون حرکتی مستقیم داشته باشد. سیلندر هیدرولیک می تواند نیروهای بسیار بالایی را منتقل کند. شکل زیر سه حالت یک سیلندر دو کاره را نشان می دهد:

  • پاسخ: پیستون با میله پیستون در سمت چپ ترین موقعیت قرار دارد. 
  • ب: سیال هیدرولیک از طریق اتصال سمت چپ سیلندر تامین می شود. سیال پیستون را به سمت راست هل می دهد. مایع سمت راست پیستون از طریق اتصال مناسب به داخل سیلندر تخلیه می شود.
  • ج: پیستون در سمت راست ترین موقعیت قرار دارد.

در سمت میله پیستون (درست در تصویر بالا)، سطحی که سیال هیدرولیک به پیستون فشار می آورد، کوچکتر است.

تصویر زیر مکانیسم یک بیل مکانیکی را نشان می دهد. ترکیبی از لولاها، اهرم ها و سیلندرهای هیدرولیک جداگانه عملکرد سطل بیل مکانیکی بسیار قابل مانور را تضمین می کند. سیلندرها از نوع دو اثره هستند: با تغییر جهت سیال به و از سیلندر، پیستون در جهت دیگر حرکت می کند.

علاوه بر سیلندرهای دو کاره، موارد زیر نیز وجود دارد:

  • سیلندر تک اثر: این نوع سیلندر دارای یک اتصال هیدرولیک است. فنر پشت پیستون ضربان برگشت را فراهم می کند.
  • سیلندر با بافر هیدرولیک: حرکت پیستون در انتهای سکته مغزی ترمز می شود.
  • سیلندر تلسکوپی: تعدادی از سیلندرها که به هم فشار داده می شوند، طول کار بزرگی را هنگام کشیده شدن ایجاد می کنند. در صورت جمع شدن، فضای نصب به لطف طراحی تلسکوپی نسبتاً کوچک است.

محاسبه حجم ضربه:
با توجه به طراحی های مختلف سیلندرها، کاربردهای آنها همه کاره است: زمانی که میله پیستون باید نیروی زیادی اعمال کند، قطر میله پیستون بزرگتر است، پیستون، سیلندر و حجم سیال در سیلندر. ابعاد بستگی به محل نصب و کاربرد مورد استفاده سیلندر دارد. با ابعاد زیر مواجه می شویم:

  • قطر پیستون (D)
  • قطر میله (d)
  • ضربه پیستون (های)

تصویر زیر سیلندر حاوی پیستون را با میله پیستون نشان می دهد. توضیح اختصارات در کنار تصویر نشان داده شده است.

اعلام:

  • D = قطر پیستون
  • d = قطر میله
  • s = سکته مغزی
  • Az = مساحت پیستون
  • Ar = ناحیه حلقه
  • Ast = مساحت میله
  • Vz = حجم سمت پیستون
  • Vr = حجم سمت میله

با ابعاد پیستون و سیلندر می توان حجم جاروب شده در سمت پیستون (Vz) را محاسبه کرد. برای این کار به مساحت سطح پیستون (Az) نیاز داریم و این عدد را در ضربه ضرب می کنیم. هنگامی که Az ناشناخته است، می توانیم مساحت را با فرمول زیر محاسبه کنیم:

برای تعیین فرمول ضربه در سمت راست پیستون، باید مساحت میله پیستون را کم کنیم. فرمول زیر بوجود می آید:

با این فرمول ها حجم جاروب شده سیلندر را در زیر محاسبه می کنیم.

داده ها را برای محاسبه حجم جارو شده در سمت پیستون در حالت کاملاً توسعه یافته در فرمول وارد می کنیم. جواب نهایی بر حسب متر مکعب است زیرا حجمی است. پاسخ آخر را به نماد علمی تبدیل می کنیم.

سپس داده ها را در سمت میله وارد می کنیم تا با یک پیستون کاملاً جمع شده، حجم سیال در آنجا را محاسبه کنیم. در نهایت حجم سیال کمتری داریم، زیرا این فضا توسط میله پیستون اشغال شده است. ما همچنین این پاسخ را به نماد علمی تبدیل می کنیم.

با سیلندرهایی با میله پیستون پیوسته با قطرهای یکسان، تعیین جریان سیال آسان تر است: جریان حجم ورودی برابر با حجم خروجی است.

محاسبه فشار سیستم:
فشار سیلندر برای فشار دادن پیستون به سمت راست بر روی سطح پیستون Az غالب است. اگر نیرویی را که پیستون به جسمی که باید جابجا شود، بدانیم، می توانیم این فشار را محاسبه کنیم. این نیرو 10 کیلو نیوتن (10.000 نیوتن) است. برای راحتی، از داده های پیستون و سیلندر باقی مانده از بخش قبل استفاده می کنیم.

فشار داخل سیلندر را با فرمول زیر محاسبه می کنیم. نیروی F مشخص است (10.000 نیوتن)، اما مساحت سطح پیستون هنوز ناشناخته است.

بنابراین ابتدا سطح پیستون را محاسبه می کنیم:

اکنون که سطح پیستون را می دانیم، می توانیم فشار را محاسبه کنیم:

با تقسیم F (نیوتن) بر A (متر مربع) پاسخی بر حسب نیوتن بر متر مربع [N/m²] می‌گیریم. این برابر با پاسکال است، زیرا 1 Pa = 1 N/m².
با تقسیم تعداد پاسکال بر 100.000 تعداد میله ها را بدست می آوریم. این را در پاسخ فرمول بالا می بینیم.

محاسبه جریان حجمی:
ما می‌توانیم جریان حجمی را با تقسیم داده‌های شناخته شده بر زمانی که پیستون حرکت کامل (های) را انجام می‌دهد، محاسبه کنیم. این زمان (t) را روی 5 ثانیه تنظیم کردیم.

جریان حجمی را با فرمول زیر محاسبه می کنیم:

محاسبه توان:
در نهایت می توانیم توان لازم برای حرکت سیلندر را از چپ به راست محاسبه کنیم. برای این کار فشار سیستم را در دبی حجمی ضرب می کنیم. محاسبه در زیر نشان داده شده است.