Предмети:
- Гідроциліндр
- Розрахувати ударний об'єм
- Розрахувати тиск в системі
- Обчислити об'ємну витрату
- Обчисліть потужність
Гідравлічний циліндр:
Гідроциліндр складається з корпусу, що містить поршень і поршневий шток. Його робота заснована на законі Паскаля, який вже був описаний. Гідравлічна рідина закачується в циліндр з одного боку, змушуючи поршень здійснювати прямолінійний рух. Гідравлічний циліндр може передавати дуже великі зусилля. На наступному малюнку показано три ситуації циліндра подвійної дії:
- A: Поршень зі штоком поршня знаходяться в крайньому лівому положенні.
- B: гідравлічна рідина подається через лівий патрубок циліндра. Рідина штовхає поршень вправо. Рідина з правого боку поршня зливається в циліндр через правий патрубок.
- C: поршень знаходиться в крайньому правому положенні.
На стороні штока поршня (праворуч на зображенні вище) площа поверхні, де гідравлічна рідина тисне на поршень, менша.
На наступному зображенні показано механізм екскаватора. Комбінація шарнірів, важелів і окремо керованих гідроциліндрів забезпечує високу маневреність ковша екскаватора. Циліндри подвійної дії: змінюючи напрямок рідини в циліндр і від нього, поршень рухається в іншому напрямку.
Крім циліндрів подвійної дії існують також:
- Циліндр простої дії: цей тип циліндра містить одне гідравлічне з’єднання. Пружина за поршнем забезпечує зворотний хід.
- Циліндр з гідравлічним буфером: рух поршня гальмується в кінці робочого ходу.
- Телескопічний циліндр: кілька зсунутих разом циліндрів створюють велику робочу довжину, коли вони висунуті. У складеному стані простір для встановлення відносно малий завдяки телескопічній конструкції.
Розрахувати ударний об'єм:
Завдяки різним конструкціям циліндрів їх застосування є різноманітним: коли на шток поршня доводиться докладати велику силу, діаметр штока поршня збільшується, як і поршень, циліндр та об’єм рідини в циліндрі. Розміри залежать від місця встановлення та застосування, для якого використовується циліндр. Ми зустрічаємо такі розміри:
- діаметр поршня (D)
- діаметр стрижня (d)
- хід поршня(ів)
На зображенні нижче показано циліндр, що містить поршень із поршневим штоком. Пояснення скорочень показано поруч із зображенням.
Декларація:
- D = діаметр поршня
- d = діаметр стержня
- s = хід
- Az = площа поршня
- Ar = площа кільця
- As = площа стрижня
- Vz = об'єм сторони поршня
- Vr = об’єм сторони стрижня
За допомогою розмірів поршня та циліндра ми можемо розрахувати робочий об’єм з боку поршня (Vz). Для цього нам потрібна площа поверхні поршня (Az) і множимо це число на хід. Якщо Az невідомо, ми можемо обчислити площу за такою формулою:
Щоб визначити формулу ходу правого боку поршня, необхідно відняти площу поршневого штока. Виходить така формула:
За цими формулами ми обчислимо обхідний об’єм циліндра нижче.
У формулу вводимо дані для розрахунку робочого об’єму з боку поршня в повністю витягнутому стані. Остаточна відповідь у кубічних метрах, оскільки це об’єм. Перетворюємо останню відповідь у наукову нотацію.
Потім ми вводимо дані на стороні штока, щоб обчислити об’єм рідини з повністю втягнутим поршнем. У підсумку ми отримуємо менший об’єм рідини, оскільки цей простір займає поршневий шток. Ми також конвертуємо цю відповідь у наукову нотацію.
У циліндрів із суцільним поршневим штоком однакових діаметрів визначити витрату рідини простіше: вхідний об’ємний потік дорівнює вихідному.
Розрахувати тиск в системі:
Тиск у циліндрі для штовхання поршня вправо переважає на поверхні поршня Az. Ми можемо обчислити цей тиск, якщо знаємо силу, яку поршень чинить на об’єкт, який потрібно перемістити. Ця сила становить 10 кН (10.000 XNUMX Н). Для зручності використовуємо залишилися дані поршня і циліндра з попереднього розділу.
Розраховуємо тиск у балоні за такою формулою. Сила F відома (10.000 Н), але площа поверхні поршня поки невідома.
Отже, спочатку обчислюємо площу поверхні поршня:
Тепер, коли ми знаємо площу поверхні поршня, ми можемо розрахувати тиск:
Поділивши F (Ньютон) на A (квадратний метр), ми отримаємо відповідь у Ньютонах на квадратний метр [Н/м²]. Це дорівнює Паскалю, оскільки 1 Па = 1 Н/м².
Поділивши кількість паскалів на 100.000 XNUMX, ми отримаємо кількість барів. Ми бачимо це у відповіді на формулу вище.
Розрахувати об'ємну витрату:
Ми можемо розрахувати об’ємний потік, поділивши вже відомі дані на час, за який поршень робить повний хід(и). Ми встановили цей час (t) на 5 секунд.
Обчислюємо об’ємну витрату за такою формулою:
Розрахувати потужність:
Нарешті, ми можемо обчислити потужність, необхідну для переміщення циліндра зліва направо. Для цього ми множимо тиск системи на об’ємну витрату. Розрахунок наведено нижче.
Пов'язана сторінка:
