Subiecte:
- Cilindru hidraulic
- Calculați volumul cursei
- Calculați presiunea sistemului
- Calculați debitul volumic
- Calculați puterea
Cilindru hidraulic:
Un cilindru hidraulic constă dintr-o carcasă care conține un piston și o tijă de piston. Funcționarea sa se bazează pe Legea lui Pascal, care a fost deja descrisă. Lichidul hidraulic este pompat în cilindru pe o parte, determinând pistonul să facă o mișcare în linie dreaptă. Cilindrul hidraulic poate transmite forțe foarte mari. Următoarea figură prezintă cele trei situații ale unui cilindru cu dublă acțiune:
- R: Pistonul cu tija pistonului se află în poziția cea mai din stânga.
- B: lichidul hidraulic este furnizat prin racordul din stânga al cilindrului. Lichidul împinge pistonul spre dreapta. Lichidul din partea dreaptă a pistonului este scurs în cilindru prin racordul potrivit.
- C: pistonul este în poziția cea mai dreaptă.
Pe partea tijei pistonului (dreapta în imaginea de mai sus), suprafața în care lichidul hidraulic apasă pe piston este mai mică.
Următoarea imagine arată mecanismul unui excavator. Combinația de balamale, pârghii și cilindri hidraulici acționați separat asigură o manevrabilitate foarte mare a cupei excavatorului. Cilindrii sunt de tip cu dublă acțiune: prin schimbarea direcției fluidului către și dinspre cilindru, pistonul se deplasează în cealaltă direcție.
Pe lângă cilindrii cu dublă acțiune, există și:
- Cilindru cu acțiune simplă: acest tip de cilindru conține o conexiune hidraulică. Un arc în spatele pistonului asigură cursa de întoarcere.
- Cilindru cu tampon hidraulic: mișcarea pistonului este frânată la sfârșitul cursei.
- Cilindru telescopic: un număr de cilindri împinși împreună creează o lungime mare de lucru atunci când sunt extinse. Când este retras, spațiul de instalare este relativ mic, datorită designului telescopic.
Calculați volumul cursei:
Datorită diferitelor modele ale cilindrilor, aplicațiile acestora sunt versatile: atunci când tija pistonului trebuie să exercite o forță mare, diametrul tijei pistonului este mai mare, la fel ca pistonul, cilindrul și volumul de fluid din cilindru. Dimensiunile depind de locul de instalare și de aplicația pentru care este utilizat cilindrul. Intalnim urmatoarele dimensiuni:
- diametrul pistonului (D)
- diametrul tijei (d)
- cursa pistonului(lor)
Imaginea de mai jos prezintă un cilindru care conține pistonul cu tijă. Explicația abrevierilor este afișată lângă imagine.
Verclaring:
- D = diametrul pistonului
- d = diametrul tijei
- s = cursa
- Az = zona pistonului
- Ar = zona inelului
- Ast = zona tijei
- Vz = volumul părții pistonului
- Vr = volumul lateral al tijei
Cu dimensiunile pistonului și cilindrului putem calcula volumul curățat pe partea pistonului (Vz). Pentru aceasta avem nevoie de suprafața pistonului (Az) și înmulțim acest număr cu cursa. Când Az este necunoscut, putem calcula aria cu următoarea formulă:
Pentru a determina formula cursei pe partea dreaptă a pistonului, trebuie să scădem aria tijei pistonului. Apare următoarea formulă:
Cu aceste formule vom calcula volumul măturat al cilindrului de mai jos.
Introducem datele pentru a calcula volumul măturat pe partea pistonului în starea complet extinsă în formulă. Răspunsul final este în metri cubi deoarece este un volum. Transformăm ultimul răspuns în notație științifică.
Apoi introducem datele pe partea tijei pentru a calcula ce volum de fluid este acolo cu un piston complet retras. Ajungem cu un volum de fluid mai mic, deoarece acest spațiu este ocupat de tija pistonului. De asemenea, convertim acest răspuns în notație științifică.
Cu cilindrii cu tija de piston continuă cu aceleași diametre, determinarea debitului de fluid este mai ușoară: debitul volumic de intrare este egal cu volumul de ieșire.
Calculați presiunea sistemului:
Presiunea din cilindru pentru a împinge pistonul spre dreapta predomină pe suprafața pistonului Az. Putem calcula această presiune dacă știm forța pe care pistonul o exercită asupra obiectului care trebuie deplasat. Această forță este de 10 kN (10.000 N). Pentru comoditate, folosim datele rămase ale pistonului și cilindrului din secțiunea anterioară.
Calculăm presiunea în cilindru cu următoarea formulă. Forța F este cunoscută (10.000 N), dar aria suprafeței pistonului este încă necunoscută.
Deci mai întâi calculăm aria suprafeței pistonului:
Acum că știm care este suprafața pistonului, putem calcula presiunea:
Împărțind F (Newton) la A (metru pătrat) obținem un răspuns în Newton pe metru pătrat [N/m²]. Acesta este egal cu Pascal, deoarece 1 Pa = 1 N/m².
Împărțind numărul de pascali la 100.000 obținem numărul de bare. Vedem acest lucru în răspunsul la formula de mai sus.
Calculați debitul volumic:
Putem calcula debitul volumic împărțind datele deja cunoscute la timpul în care pistonul efectuează cursa(e) completă(e). Am stabilit acest timp (t) la 5 secunde.
Calculăm debitul volumic cu următoarea formulă:
Calculați puterea:
În cele din urmă, putem calcula puterea necesară pentru a muta cilindrul de la stânga la dreapta. Pentru a face acest lucru, înmulțim presiunea sistemului cu debitul volumic. Calculul este prezentat mai jos.
Pagina înrudită:
