denekler:
- Hidrolik silindir
- Strok hacmini hesaplayın
- Sistem basıncını hesaplayın
- Hacim akışını hesaplayın
- Gücü hesapla
Hidrolik silindir:
Hidrolik silindir, bir piston ve piston çubuğunu içeren bir mahfazadan oluşur. İşleyişi daha önce açıklanan Pascal Yasasına dayanmaktadır. Hidrolik sıvı bir taraftan silindire pompalanarak pistonun düz bir hareket yapmasına neden olur. Hidrolik silindir çok yüksek kuvvetleri iletebilir. Aşağıdaki şekilde çift etkili bir silindirin üç durumu gösterilmektedir:
- A: Piston çubuğuna sahip piston en sol konumdadır.
- B: hidrolik sıvısı silindirin sol bağlantısından beslenir. Sıvı pistonu sağa doğru iter. Pistonun sağ tarafındaki sıvı, sağdaki bağlantı yoluyla silindirin içine boşaltılır.
- C: piston en sağ konumdadır.
Piston kolu tarafında (yukarıdaki görselin sağında) hidrolik sıvının pistona baskı yaptığı yüzey alanı daha küçüktür.
Aşağıdaki resim bir ekskavatörün mekanizmasını göstermektedir. Menteşeler, kollar ve ayrı olarak çalıştırılan hidrolik silindirlerin kombinasyonu, ekskavatör kepçesinin manevra kabiliyetinin yüksek olmasını sağlar. Silindirler çift etkili tiptedir: silindire giden ve silindirden çıkan sıvının yönü değiştirildiğinde piston diğer yönde hareket eder.
Çift etkili silindirlere ek olarak ayrıca:
- Tek etkili silindir: Bu tip silindirler bir hidrolik bağlantı içerir. Pistonun arkasındaki yay geri dönüş strokunu sağlar.
- Hidrolik tamponlu silindir: Piston hareketi strok sonunda frenlenir.
- Teleskopik silindir: Bir araya getirilen birkaç silindir, uzatıldığında büyük bir çalışma uzunluğu oluşturur. Geri çekildiğinde, teleskopik tasarım sayesinde montaj alanı nispeten küçüktür.
Strok hacmini hesaplayın:
Silindirlerin farklı tasarımları nedeniyle uygulamaları çok yönlüdür: Piston çubuğunun çok fazla kuvvet uygulaması gerektiğinde, piston çubuğunun çapı, piston, silindir ve silindirdeki sıvı hacmi gibi daha büyük olur. Boyutlar kurulum konumuna ve silindirin kullanıldığı uygulamaya bağlıdır. Aşağıdaki boyutlarla karşılaşıyoruz:
- piston çapı (D)
- çubuk çapı (d)
- piston(lar)ın stroku
Aşağıdaki resimde piston çubuğuna sahip pistonu içeren bir silindir gösterilmektedir. Kısaltmaların açıklaması görselin yanında gösterilmektedir.
Beyanname:
- D = piston çapı
- d = çubuk çapı
- s = vuruş
- Az = piston alanı
- Ar = halka alanı
- Ast = çubuk alanı
- Vz = piston tarafının hacmi
- Vr = çubuk tarafı hacmi
Piston ve silindirin boyutları ile piston tarafındaki süpürme hacmini (Vz) hesaplayabiliriz. Bunun için pistonun yüzey alanına (Az) ihtiyacımız var ve bu sayıyı strok ile çarpıyoruz. Az bilinmediğinde alanı aşağıdaki formülle hesaplayabiliriz:
Pistonun sağ tarafındaki strok formülünü belirlemek için piston çubuğunun alanını çıkarmamız gerekir. Aşağıdaki formül ortaya çıkıyor:
Bu formüllerle aşağıdaki silindirin süpürme hacmini hesaplayacağız.
Tam uzatılmış durumda piston tarafındaki süpürme hacmini hesaplamak için verileri formüle giriyoruz. Son cevap metreküp cinsindendir çünkü bu bir hacimdir. Son cevabı bilimsel gösterime dönüştürüyoruz.
Daha sonra, tamamen geri çekilmiş bir pistonla oradaki sıvı hacminin ne olduğunu hesaplamak için çubuk tarafındaki verileri giriyoruz. Bu alanı piston çubuğu kapladığı için daha düşük bir sıvı hacmi elde ederiz. Bu cevabı da bilimsel gösterime dönüştürüyoruz.
Aynı çaplara sahip sürekli piston koluna sahip silindirlerde sıvı akışının belirlenmesi daha kolaydır: gelen hacimsel akış, çıkan hacme eşittir.
Sistem basıncını hesaplayın:
Pistonu sağa itmek için silindirdeki basınç Az piston yüzeyine hakimdir. Pistonun hareket ettirilmesi gereken nesneye uyguladığı kuvveti bilirsek bu basıncı hesaplayabiliriz. Bu kuvvet 10 kN'dir (10.000 N). Kolaylık sağlamak için önceki bölümden kalan piston ve silindir verilerini kullanıyoruz.
Silindirdeki basıncı aşağıdaki formülle hesaplıyoruz. F kuvveti biliniyor (10.000 N), ancak pistonun yüzey alanı hala bilinmiyor.
Bu yüzden önce pistonun yüzey alanını hesaplıyoruz:
Artık pistonun yüzey alanını bildiğimize göre basıncı hesaplayabiliriz:
F'yi (Newton) A'ya (metrekare) bölerek metrekare başına Newton [N/m²] cinsinden bir cevap elde ederiz. Bu Pascal'a eşittir çünkü 1 Pa = 1 N/m².
Pascal sayısını 100.000'e bölerek çubuk sayısını elde ederiz. Bunu yukarıdaki formülün cevabında görüyoruz.
Hacim akışını hesaplayın:
Halihazırda bilinen verileri pistonun tam strok(lar) yaptığı süreye bölerek hacim akışını hesaplayabiliriz. Bu süreyi (t) 5 saniyeye ayarladık.
Hacim akışını aşağıdaki formülle hesaplıyoruz:
Gücü hesaplayın:
Son olarak silindiri soldan sağa hareket ettirmek için gereken gücü hesaplayabiliriz. Bunu yapmak için sistem basıncını hacim akışıyla çarpıyoruz. Hesaplama aşağıda gösterilmiştir.
İlgili sayfa:
