Viðfangsefni:
- Vökvahólkur
- Reiknaðu höggrúmmál
- Reiknaðu kerfisþrýsting
- Reiknaðu rúmmálsflæði
- Reiknaðu kraft
Vökvakerfi:
Vökvahólkur samanstendur af húsi sem inniheldur stimpil og stimpilstöng. Starfsemi þess byggir á lögmáli Pascals, sem þegar hefur verið lýst. Vökvavökvanum er dælt inn í strokkinn á annarri hliðinni, sem veldur því að stimpillinn hreyfir sig beint. Vökvahólkurinn getur sent mjög mikla krafta. Eftirfarandi mynd sýnir þrjár aðstæður tvívirks strokka:
- A: Stimpillinn með stimpilstönginni er í vinstri stöðu.
- B: Vökvavökvi er veittur í gegnum vinstri tengingu strokksins. Vökvinn ýtir stimplinum til hægri. Vökvinn hægra megin á stimplinum er tæmd inn í strokkinn með hægri tengingu.
- C: stimpillinn er í hægri stöðu.
Á stimpilstangarhliðinni (hægri á myndinni hér að ofan) er yfirborðið þar sem vökvavökvinn þrýstir á stimpilinn minna.
Eftirfarandi mynd sýnir vélbúnað gröfu. Sambland af lamir, stöngum og sérstýrðum vökvahólkum tryggir að gröfuskífan er mjög meðfærileg. Strokkarnir eru af tvívirkri gerð: með því að breyta vökvastefnu til og frá strokknum færist stimpillinn í hina áttina.
Til viðbótar við tvívirku strokkana eru einnig:
- Einvirkur strokka: Þessi tegund strokka inniheldur eina vökvatengingu. Fjöður fyrir aftan stimpilinn gefur afturslag.
- Cylinder með vökvajafnvægi: stimpilhreyfingunni er hemlað í lok slagsins.
- Sjónauka strokka: Fjöldi hólka sem ýt er saman skapar mikla vinnulengd þegar þeir eru framlengdir. Þegar það er dregið inn er uppsetningarrýmið tiltölulega lítið, þökk sé sjónaukahönnuninni.
Reiknaðu höggrúmmál:
Vegna mismunandi hönnunar strokka eru notkun þeirra fjölhæf: þegar stimpilstöngin þarf að beita miklum krafti er þvermál stimpilstangarinnar stærra, sem og stimpillinn, strokkurinn og vökvamagnið í strokknum. Stærðin fer eftir uppsetningarstaðnum og notkuninni sem strokkurinn er notaður í. Við rekumst á eftirfarandi stærðir:
- þvermál stimpla (D)
- þvermál stöng (d)
- högg stimpla(s)
Myndin hér að neðan sýnir strokk sem inniheldur stimpilinn með stimpilstönginni. Skýringin á skammstöfunum er sýnd við hlið myndarinnar.
Yfirlýsing:
- D = þvermál stimpla
- d = þvermál stangar
- s = högg
- Az = stimpilsvæði
- Ar = hringsvæði
- Ast = stangarsvæði
- Vz = rúmmál stimpilhliðar
- Vr = stangarhliðarrúmmál
Með stærðum stimpla og strokks getum við reiknað út sóprúmmálið á stimpilhliðinni (Vz). Til þess þurfum við yfirborð stimpilsins (Az) og við margföldum þessa tölu með högginu. Þegar Az er óþekkt getum við reiknað út svæðið með eftirfarandi formúlu:
Til að ákvarða slagformúluna hægra megin á stimplinum verðum við að draga frá svæði stimpilstöngarinnar. Eftirfarandi formúla kemur upp:
Með þessum formúlum munum við reikna út sópað rúmmál strokksins hér að neðan.
Við sláum inn gögnin til að reikna út sópuðu rúmmálinu á stimpilhliðinni í fullu útbreiddu ástandi í formúluna. Lokasvarið er í rúmmetrum því það er rúmmál. Við breytum síðasta svarinu yfir í vísindalegt orðalag.
Við sláum svo inn gögnin á stangarhliðinni til að reikna út hvað vökvamagnið er þar með inndreginn stimpil að fullu. Við endum með lægra vökvamagn, vegna þess að þetta rými er upptekið af stimpilstönginni. Við umbreytum þessu svari líka í vísindalega merkingu.
Með strokka með samfelldri stimpilstöng með sömu þvermál er auðveldara að ákvarða vökvaflæðið: innkomandi rúmmálsflæði er jafnt og útstreymi.
Reiknaðu kerfisþrýsting:
Þrýstingurinn í strokknum til að ýta stimplinum til hægri ríkir á stimplayfirborðinu Az. Við getum reiknað út þennan þrýsting ef við vitum kraftinn sem stimpillinn beitir á hlutinn sem þarf að hreyfa. Þessi kraftur er 10 kN (10.000 N). Til þæginda notum við eftirstandandi stimpil- og strokkagögn frá fyrri hlutanum.
Við reiknum út þrýstinginn í strokknum með eftirfarandi formúlu. Krafturinn F er þekktur (10.000 N), en yfirborð stimpilsins er enn óþekkt.
Svo við reiknum fyrst yfirborðsflatarmál stimpla:
Nú þegar við vitum yfirborð stimpilsins getum við reiknað út þrýstinginn:
Með því að deila F (Newton) með A (fermetra) fáum við svar í Newton á hvern fermetra [N/m²]. Þetta er jafnt og Pascal, því 1 Pa = 1 N/m².
Með því að deila fjölda Pascals með 100.000 fáum við fjölda stikanna. Við sjáum þetta í svarinu við formúlunni hér að ofan.
Reiknaðu rúmmálsflæði:
Við getum reiknað út rúmmálsflæðið með því að deila í þau gögn sem þegar eru þekkt með þeim tíma sem stimpillinn slær heilu höggin. Við stillum þennan tíma (t) á 5 sekúndur.
Við reiknum út rúmmálsflæðið með eftirfarandi formúlu:
Reiknaðu kraft:
Að lokum getum við reiknað út kraftinn sem þarf til að færa strokkinn frá vinstri til hægri. Til að gera þetta margföldum við kerfisþrýstinginn með rúmmálsflæðinu. Útreikningurinn er sýndur hér að neðan.
Tengd síða:
