Предметы:
- Гидравлический цилиндр
- Рассчитать ударный объем
- Рассчитать давление в системе
- Рассчитать объемный расход
- Рассчитать мощность
Гидравлический цилиндр:
Гидроцилиндр состоит из корпуса, содержащего поршень и шток поршня. Его действие основано на уже описанном законе Паскаля. Гидравлическая жидкость закачивается в цилиндр с одной стороны, заставляя поршень совершать прямолинейное движение. Гидравлический цилиндр может передавать очень большие усилия. На следующем рисунке показаны три ситуации с цилиндром двустороннего действия:
- A: Поршень со штоком находятся в крайнем левом положении.
- B: гидравлическая жидкость подается через левый патрубок цилиндра. Жидкость толкает поршень вправо. Жидкость с правой стороны поршня сливается в цилиндр через правое соединение.
- C: поршень находится в крайнем правом положении.
Со стороны штока поршня (справа на изображении выше) площадь поверхности, где гидравлическая жидкость прижимается к поршню, меньше.
На следующем изображении показан механизм экскаватора. Комбинация шарниров, рычагов и отдельно управляемых гидроцилиндров обеспечивает высокую маневренность ковша экскаватора. Цилиндры относятся к типу двойного действия: при изменении направления жидкости в цилиндр и из него поршень движется в другом направлении.
Помимо цилиндров двустороннего действия существуют также:
- Цилиндр одностороннего действия: этот тип цилиндра содержит одно гидравлическое соединение. Пружина позади поршня обеспечивает обратный ход.
- Цилиндр с гидравлической буферизацией: движение поршня тормозится в конце хода.
- Телескопический цилиндр: несколько цилиндров, сдвинутых вместе, в выдвинутом состоянии создают большую рабочую длину. В сложенном состоянии пространство для установки относительно невелико благодаря телескопической конструкции.
Рассчитать ударный объем:
Благодаря различной конструкции цилиндров их применение универсально: когда шток поршня должен прилагать большое усилие, диаметр штока поршня больше, как и поршень, цилиндр и объем жидкости в цилиндре. Размеры зависят от места установки и применения, для которого используется цилиндр. Мы встречаем следующие размеры:
- диаметр поршня (D)
- диаметр стержня (d)
- ход поршня(ов)
На изображении ниже показан цилиндр, содержащий поршень со штоком. Расшифровка сокращений приведена рядом с изображением.
Веркларинг:
- D = диаметр поршня
- d = диаметр стержня
- s = ход
- Az = площадь поршня
- Ar = площадь кольца
- Ast = площадь стержня
- Vz = объем поршневой стороны
- Vr = объем со стороны стержня
Зная размеры поршня и цилиндра, мы можем рассчитать рабочий объем со стороны поршня (Vz). Для этого нам нужна площадь поверхности поршня (Az) и это число умножаем на ход поршня. Если Az неизвестен, мы можем вычислить площадь по следующей формуле:
Чтобы определить формулу хода правой стороны поршня, надо вычесть площадь штока поршня. Получается следующая формула:
По этим формулам мы рассчитаем рабочий объем цилиндра ниже.
Вносим в формулу данные для расчета рабочего объема со стороны поршня в полностью выдвинутом состоянии. Окончательный ответ – в кубических метрах, потому что это объем. Последний ответ преобразуем в научную запись.
Затем мы вводим данные со стороны штока, чтобы рассчитать, какой там объем жидкости при полностью втянутом поршне. В итоге мы получаем меньший объем жидкости, поскольку это пространство занято штоком поршня. Мы также преобразуем этот ответ в научную запись.
В цилиндрах со сплошным штоком одинаковых диаметров определить расход жидкости проще: входящий объемный расход равен выходящему объему.
Рассчитаем давление в системе:
На поверхности поршня Az преобладает давление в цилиндре, толкающее поршень вправо. Мы можем вычислить это давление, если знаем силу, которую поршень оказывает на объект, который необходимо переместить. Эта сила составляет 10 кН (10.000 XNUMX Н). Для удобства мы используем остальные данные о поршнях и цилиндрах из предыдущего раздела.
Рассчитываем давление в цилиндре по следующей формуле. Сила F известна (10.000 XNUMX Н), но площадь поверхности поршня пока неизвестна.
Итак, сначала рассчитаем площадь поверхности поршня:
Теперь, когда мы знаем площадь поверхности поршня, мы можем рассчитать давление:
Разделив F (Ньютон) на A (квадратный метр), мы получим ответ в Ньютонах на квадратный метр [Н/м²]. Это равно Паскалю, поскольку 1 Па = 1 Н/м².
Разделив количество Паскалей на 100.000 XNUMX, получим количество баров. Мы видим это в ответе на формулу выше.
Рассчитайте объемный расход:
Мы можем рассчитать объемный расход, разделив уже известные данные на время, за которое поршень совершает полный ход(ы). Мы устанавливаем это время (t) на 5 секунд.
Рассчитываем объемный расход по следующей формуле:
Рассчитать мощность:
Наконец, мы можем рассчитать мощность, необходимую для перемещения цилиндра слева направо. Для этого умножаем давление в системе на объемный расход. Расчет показан ниже.
Связанная страница:
