Przedmioty:
- Cylinder hydrauliczny
- Oblicz objętość wyrzutową
- Oblicz ciśnienie w układzie
- Oblicz przepływ objętościowy
- Oblicz moc
Cylinder hydrauliczny:
Cylinder hydrauliczny składa się z obudowy zawierającej tłok i tłoczysko. Jego działanie opiera się na prawie Pascala, które zostało już opisane. Płyn hydrauliczny jest pompowany do cylindra z jednej strony, powodując ruch tłoka po linii prostej. Cylinder hydrauliczny może przenosić bardzo duże siły. Poniższy rysunek przedstawia trzy sytuacje siłownika dwustronnego działania:
- Odp.: Tłok wraz z tłoczyskiem znajdują się w skrajnym lewym położeniu.
- B: płyn hydrauliczny jest doprowadzany przez lewe przyłącze cylindra. Płyn przesuwa tłok w prawo. Ciecz po prawej stronie tłoka jest odprowadzana do cylindra prawym przyłączem.
- C: tłok znajduje się w skrajnym prawym położeniu.
Po stronie tłoczyska (po prawej stronie na powyższym obrazku) powierzchnia, na której płyn hydrauliczny naciska na tłok, jest mniejsza.
Poniższy obrazek przedstawia mechanizm koparki. Połączenie zawiasów, dźwigni i oddzielnie sterowanych cylindrów hydraulicznych zapewnia dużą zwrotność łyżki koparki. Cylindry są typu podwójnego działania: zmieniając kierunek przepływu płynu do i z cylindra, tłok porusza się w przeciwnym kierunku.
Oprócz cylindrów dwustronnego działania dostępne są również:
- Cylinder jednostronnego działania: ten typ cylindra zawiera jedno przyłącze hydrauliczne. Sprężyna znajdująca się za tłokiem zapewnia skok powrotny.
- Cylinder z buforem hydraulicznym: ruch tłoka jest hamowany na końcu skoku.
- Cylinder teleskopowy: kilka cylindrów zsuniętych razem tworzy dużą długość roboczą po wysunięciu. Po złożeniu przestrzeń montażowa jest stosunkowo niewielka dzięki teleskopowej konstrukcji.
Oblicz objętość wyrzutową:
Ze względu na różne konstrukcje cylindrów ich zastosowanie jest wszechstronne: gdy tłoczysko musi wywierać dużą siłę, średnica tłoczyska jest większa, podobnie jak tłok, cylinder i objętość płynu w cylindrze. Wymiary zależą od miejsca montażu i zastosowania, w jakim cylinder jest używany. Spotykamy następujące wymiary:
- średnica tłoka (D)
- średnica pręta (d)
- skok tłoka(-ów)
Poniższy rysunek przedstawia cylinder zawierający tłok z tłoczyskiem. Objaśnienie skrótów pokazano obok obrazu.
Deklaracja:
- D = średnica tłoka
- d = średnica pręta
- s = udar
- Az = powierzchnia tłoka
- Ar = powierzchnia pierścienia
- Ast = powierzchnia pręta
- Vz = objętość boku tłoka
- Vr = objętość po stronie tłoczyska
Mając wymiary tłoka i cylindra, możemy obliczyć objętość skokową po stronie tłoka (Vz). W tym celu potrzebujemy powierzchni tłoka (Az) i mnożymy tę liczbę przez skok. Gdy Az nie jest znane, możemy obliczyć pole za pomocą następującego wzoru:
Aby wyznaczyć wzór skoku po prawej stronie tłoka, musimy odjąć powierzchnię tłoczyska. Powstaje następujący wzór:
Za pomocą tych wzorów obliczymy poniżej objętość skokową cylindra.
Do wzoru wprowadzamy dane służące do obliczenia objętości skokowej po stronie tłoka w stanie całkowicie wysuniętym. Ostateczna odpowiedź jest w metrach sześciennych, ponieważ jest to objętość. Ostatnią odpowiedź przekształcamy w notację naukową.
Następnie wprowadzamy dane po stronie tłoczyska, aby obliczyć, jaka jest objętość płynu przy całkowicie cofniętym tłoku. Otrzymujemy mniejszą objętość płynu, ponieważ tę przestrzeń zajmuje tłoczysko. Tę odpowiedź przekształcamy również w notację naukową.
W przypadku cylindrów z ciągłym tłoczyskiem o tej samej średnicy określenie przepływu płynu jest łatwiejsze: objętość wchodzącego strumienia jest równa objętości wypływającej.
Oblicz ciśnienie w układzie:
Na powierzchni tłoka Az panuje w cylindrze ciśnienie powodujące przesunięcie tłoka w prawo. Możemy obliczyć to ciśnienie, jeśli znamy siłę, jaką tłok wywiera na przedmiot, który należy przesunąć. Siła ta wynosi 10 kN (10.000 XNUMX N). Dla wygody używamy pozostałych danych tłoka i cylindra z poprzedniej sekcji.
Ciśnienie w cylindrze obliczamy za pomocą następującego wzoru. Znana jest siła F (10.000 XNUMX N), ale powierzchnia tłoka nadal nie jest znana.
Najpierw więc obliczamy powierzchnię tłoka:
Teraz, gdy znamy powierzchnię tłoka, możemy obliczyć ciśnienie:
Dzieląc F (Newton) przez A (metr kwadratowy) otrzymujemy odpowiedź w Newtonach na metr kwadratowy [N/m²]. Jest to równe Pascalowi, ponieważ 1 Pa = 1 N/m².
Dzieląc liczbę paskali przez 100.000 XNUMX, otrzymujemy liczbę taktów. Widzimy to w odpowiedzi na powyższy wzór.
Oblicz przepływ objętościowy:
Możemy obliczyć przepływ objętościowy, dzieląc znane już dane przez czas, w którym tłok wykonuje pełny skok(i). Ustawiamy ten czas (t) na 5 sekund.
Obliczamy przepływ objętościowy za pomocą następującego wzoru:
Oblicz moc:
Na koniec możemy obliczyć moc potrzebną do przesunięcia cylindra od lewej do prawej. W tym celu mnożymy ciśnienie w układzie przez przepływ objętościowy. Obliczenie pokazano poniżej.
Powiązana strona:
