Aiheet:
- Hydraulisylinteri
- Laske iskutilavuus
- Laske järjestelmän paine
- Laske tilavuusvirtaus
- Laske teho
Hydraulisylinteri:
Hydraulisylinteri koostuu kotelosta, joka sisältää männän ja männänvarren. Sen toiminta perustuu Pascalin lakiin, joka on jo kuvattu. Hydrauliöljyä pumpataan sylinteriin toiselta puolelta, jolloin mäntä liikkuu suoraviivaisesti. Hydraulisylinteri voi siirtää erittäin suuria voimia. Seuraava kuva esittää kaksitoimisen sylinterin kolme tilannetta:
- V: Mäntä männänvarrella on vasemmanpuoleisessa asennossa.
- B: hydraulinestettä syötetään sylinterin vasemmanpuoleisen liitännän kautta. Neste työntää mäntää oikealle. Männän oikealla puolella oleva neste valuu oikeanpuoleisen liitännän kautta sylinteriin.
- C: mäntä on oikeassa asennossa.
Männänvarren puolella (oikealla yllä olevassa kuvassa) pinta-ala, jolla hydraulineste painaa mäntää vasten, on pienempi.
Seuraava kuva näyttää kaivinkoneen mekanismin. Saranoiden, vipujen ja erikseen käytettävien hydraulisylintereiden yhdistelmä varmistaa, että kaivinkoneen kauha on erittäin ohjattava. Sylinterit ovat kaksitoimisia: nesteen suuntaa sylinteristä ja sylinteristä vaihtamalla mäntä liikkuu toiseen suuntaan.
Kaksitoimisten sylintereiden lisäksi on myös:
- Yksitoiminen sylinteri: tämän tyyppisessä sylinterissä on yksi hydrauliliitäntä. Männän takana oleva jousi tarjoaa paluuiskun.
- Sylinteri hydraulisella puskurilla: männän liike jarrutetaan iskun lopussa.
- Teleskooppisylinteri: useat sylinterit yhteen työnnettyinä muodostavat suuren työpituuden ojennettuna. Sisään vedettynä asennustila on suhteellisen pieni teleskooppirakenteen ansiosta.
Laske iskun tilavuus:
Erilaisista sylinterimalleista johtuen niiden käyttökohteet ovat monipuolisia: kun männänvarteen on käytettävä paljon voimaa, männän varren halkaisija on suurempi, samoin kuin männän, sylinterin ja nesteen tilavuus sylinterissä. Mitat riippuvat asennuspaikasta ja käyttötarkoituksesta, johon sylinteriä käytetään. Löydämme seuraavat mitat:
- männän halkaisija (D)
- tangon halkaisija (d)
- männän (mäntien) isku
Alla olevassa kuvassa on sylinteri, jossa on mäntä männänvarrella. Lyhenteiden selitys näkyy kuvan vieressä.
Ilmoitus:
- D = männän halkaisija
- d = tangon halkaisija
- s = aivohalvaus
- Az = männän alue
- Ar = rengasalue
- Ast = sauvan pinta-ala
- Vz = männän puolen tilavuus
- Vr = sauvan puolen tilavuus
Männän ja sylinterin mitoilla voimme laskea männän puolen pyyhkäisytilavuuden (Vz). Tätä varten tarvitsemme männän pinta-alan (Az) ja kerromme tämän luvun iskulla. Kun Az on tuntematon, voimme laskea alueen seuraavalla kaavalla:
Männän oikealla puolella olevan iskukaavan määrittämiseksi meidän on vähennettävä männän varren pinta-ala. Syntyy seuraava kaava:
Näillä kaavoilla laskemme alla olevan sylinterin pyyhkäisytilavuuden.
Syötämme kaavaan tiedot männän puolen pyyhkäisytilavuuden laskemiseksi täysin ulosvedetyssä tilassa. Lopullinen vastaus on kuutiometreinä, koska se on tilavuus. Muunnamme viimeisen vastauksen tieteelliseksi merkintämuodoksi.
Sitten syötetään tiedot varren puolelle laskeaksemme, mikä nestetilavuus siellä on täysin sisään vedetyllä männällä. Päädymme pienempään nestemäärään, koska tämä tila on männänvarren käytössä. Muutamme myös tämän vastauksen tieteelliseksi merkinnöiksi.
Sylintereillä, joissa on samankokoinen jatkuva männänvarsi, nestevirtauksen määrittäminen on helpompaa: sisään tuleva tilavuusvirta on yhtä suuri kuin lähtevä tilavuus.
Laske järjestelmän paine:
Sylinterin paine työntämään mäntää oikealle vallitsee männän pinnalla Az. Voimme laskea tämän paineen, jos tiedämme voiman, jonka mäntä kohdistaa liikutettavaan esineeseen. Tämä voima on 10 kN (10.000 XNUMX N). Käytämme mukavuuden vuoksi jäljellä olevia mäntä- ja sylinteritietoja edellisestä osasta.
Laskemme paineen sylinterissä seuraavalla kaavalla. Voima F on tiedossa (10.000 XNUMX N), mutta männän pinta-alaa ei vielä tiedetä.
Joten laskemme ensin männän pinta-alan:
Nyt kun tiedämme männän pinta-alan, voimme laskea paineen:
Jakamalla F (Newton) A:lla (neliömetri) saadaan vastaus Newtonina neliömetriä kohti [N/m²]. Tämä on yhtä suuri kuin Pascal, koska 1 Pa = 1 N/m².
Jakamalla Pascalien lukumäärä 100.000 XNUMX:lla saadaan pylväiden lukumäärä. Näemme tämän vastauksessa yllä olevaan kaavaan.
Laske tilavuusvirta:
Voimme laskea tilavuusvirtauksen jakamalla jo tunnetut tiedot ajalla, jolloin mäntä tekee täyden iskun. Asetamme tämän ajan (t) 5 sekuntiin.
Laskemme tilavuusvirtauksen seuraavalla kaavalla:
Laske teho:
Lopuksi voimme laskea tehon, joka tarvitaan sylinterin siirtämiseen vasemmalta oikealle. Tätä varten kerromme järjestelmän paineen tilavuusvirtauksella. Laskelma on esitetty alla.
Aiheeseen liittyvä sivu:
