Меню

Эффективная площадь поршня это

Эффективная площадь гидроцилиндра

Эффективная площадь гидроцилиндра — это площадь поверхности поршня, как которую воздействует давление жидкости. Она не всегда определяется только диаметром поршня, так как присоединенный к поршню шток изолирует часть площади, значит эффективная площадь в этом случае будет меньше.

Эффективная площадь поршня

В том случае, если жидкость будет поступать в поршневую полость, давление будет действовать на всю площадь поршня. Получается, что эффективную площадь в этом случае можно вычислить по формуле:

В данном случае эффективная площадь гидроцилиндра равна площади поршня.

Эффективная площадь со стороны штоковой полости

Если жидкость поступает в штоковую полость, то давление будет действовать на кольцевую поверхность, образованную наружными диаметрами поршня и штока.

Эффективная площадь, в этом случае будет равна площади кольца:

Аэф. ш = πD 2 /4 — πd 2 /4 = π/4(D 2 -d 2 )

У гидроцилиндра с двухсторонним штоком, в обоих полостях эффективные площади будут кольцевыми, а их размеры будут зависеть от диаметров поршня и штоков.

Эффективная площадь пневмоцилиндра

В пневмоцилиндре на поршень воздействует не жидкость, а сжатый воздух. Его давление также будет воздействовать на некоторую поверхность поршня, определяется эффективная площадь пневматического цилиндра точно также,как и гидравлического.

Источник статьи: http://hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=355

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Эффективная площадь

Эффективная площадь поршня F является основным параметром поршневого манометра. [31]

Эффективная площадь мягких мембран трудно поддается точному расчету и обычно определяется экспериментально. [32]

Эффективная площадь поршневой полости цилиндра Ц2 намного больше штоковой, поэтому во время первой рабочей подачи ( 1РП), благодаря противодавлению в поршневой полости цилиндра Ц1, поршень цилиндра Ц2 удерживается в верхнем положении. При вращении винта подвижный упор перемещается в горизонтальном направлении. [33]

Эффективная площадь плоской и штампованной резиновой мембраны не остается постоянной ( фиг. В начале хода они имеют большую, в конце хода меньшую величину. Постоянство Рэ сохраняется лишь при прогибах мембраны близких к нулю. Заменив горизонтальную-прямую прямой АА, наклоненной под углом а2, соединяющей точки А — А графика, получим более точные результаты расчета. [34]

Эффективная площадь плоской и штампованной резиновой мембраны не остается постоянной ( фиг. В начале хода они имеют большую, в конце хода меньшую величину. Постоянство Рэ сохраняется лишь при прогибах мембраны близких к нулю. Заменив горизонтальную прямую прямой АА, наклоненной под углом а2, соединяющей точки А — А графика, получим более точные результаты расчета. [35]

Ыпей эффективной площади поршневой группы и наличию газовой камеры совершается ход вверх. [37]

Эффективную площадь поршня определяют так. Соединяют прибор с ртутным манометром, нагружают грузами и определяют полученное давление по ртутному манометру. Затем, взвесив грузы и зная давление, определенное по ртутному манометру, пользуясь формулой ( 31), находят площадь. Поскольку вес грузов и отсчет давления по ртутному манометру могут быть определены с высокой точностью, то и площадь поршня может быть определена тоже с достаточно высокой точностью. [38]

Эффективную площадь разделителя считаем по формуле ( еы. [40]

Поскольку эффективная площадь поршня является величиной постоянной, регулирование скорости движения поршня осуществляется изменением расхода. Отсюда следуют два способа регулирования скорости — объемный и дроссельный. [42]

Увеличение эффективной площади ограничивается только габаритами, а увеличение перемещения упругого элемента связано с ростом напряжений и гистерезиса. [43]

Читайте также:  Как застопорить поршень штиль 180

Зависимость эффективной площади S3 чувствительного элемен — Та от приложенного давления р имеет нелинейный характер, при — Чем даже различные мембраны одного типа имеют значительный Разброс от образца к образцу. Экспериментальные характеристики Saf ( p), определяемые для различных мембран, не являются типичными, их невозможно описать общей аналитической функци-еи — Они позволяют лишь уяснить ход указанной зависимости. Поэтому для постоянства цены деления дискретной компенсации не — Ходимо проводить трудоемкую и длительную операцию строгой калибровки каждого груза G. Использование для дискретной ком-пе Нсации некалиброванных грузов позволяет значительно упростить процесс изготовления и настройки измерителя давления. Ррекции нелинейности сквозной характеристики-преобразовате — Ля давления, позволяющие получить высокую точность измерения ПРИ использовании некалиброванных грузов системы дискретной компенсации. Согласно этому алгоритму ( см. рис. 14 6) поправку вводят в конце каждого участка коррекции. Границами всех участков являются экспериментально полученные точки силовой харак-те Рйстики. Поправку на данном участке предварительно опре — Деляют как отклонение реальной характеристики ( кривая / на Р с. [44]

Источник статьи: http://www.ngpedia.ru/id264335p3.html

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

3.1. Принцип действия, основы теории и типы поршневых манометров

На рис. 15 изображен простейший поршневой манометр, который состоит из цилиндрического поршня 1, притертого к цилиндру 2 с ми­нимально возможным зазором. Если на ниж­ний торец поршня действует измеряемое дав- ление р, то для его уравновешивания к порш­ню должна быть приложена сила Р. Уравнение равновесия с учетом силы трения на боковую поверхность поршня, возникшей при протека­нии жидкости или газа через зазор между поршнем и цилиндром под действием изме­ряемого давления, имеет вид

где F — геометрическая площадь поперечного сечения поршня; Т — сила жидкостного трения на боковую поверхность поршня.

После преобразований уравнение (3.1) приводится к виду

где F + Т/р = F3(j, — эффективная (приведен­ная) площадь поршня.

Рис. 15. Простейший порш­невой манометр

Теоретические и экспериментальные иссле­дования показывают, что сила жидкостного трения Т пропорциональна действующему дав­лению. Поэтому эффективная площадь не зависит от давления, а следова­тельно, измеряемое давление прямо пропорционально уравновешиваю­щей его силе. Здесь не принимаются во внимание деформации поршня и цилиндра, которые необходимо учитывать при измерении высоких дав­лений.

Наиболее часто измеряемое давление уравновешивают весом грузов, что явно предпочтительно с точки зрения достижения высокой точности измерений, хотя и представляет известные неудобства в эксплуатации. Уравнение измерений (3.2) поршневого манометра в этом случае прини­мает вид

где т — масса грузов и поршня: g — ускорение свободного падения.

Благодаря высокой стабильности эффективной площади, которая определяется в основном геометрическими размерами папы поршень-цилиндр, а также возможности учета»» внешних влияний расчетными методами, поршневые манометры являются идеальными преобразова­телями давления в силу.

Наиболее существенное достоинство поршневых манометров со­стоит в том. что они непосредстьнно воспроизводят давление по опре­делению: давление равно силе, деленной на площадь поршня. Этот ме­тод так же, как и метод уравновешивания давления столбом «жидкости, является фундаментальным, т. е. измерение давления в конечном итоге сводится к измерению массы, длины и времени. Вышеизложенное по­зволяет сформулировать следующее определение.

Поршневой манометр — манометр, в котором действующее на пор­шень измеряемое давление преобразуется в силу и определяется но зна­чению силы, необходимой для ее уравновешивания. В наиболее распрос­траненных поршневых манометрах давление уравновешивается весом грузов. Такие манометры называются грузопоршневыми.

Читайте также:  Как установить стопорные кольца поршень

Уравнения (3.2) и (3.3) по своей структуре идентичны уравнениям измерений жидкостно-поршневых манометров (2.24) и (2.25). Действи­тельно, в обоих, случаях давление определяется по уравновешивающей его силе и площади твердой поверхности. Однако, между ними имеются существенные различия. Одно из обязательных условий, обеснечивай-щих возможность выполнения измерения — сохранение постоянства из­меряемого давления при его измерении. В жидкостно-поршневых мано­метрах зто достигается уравновешиванием измеряемого давления гидро­статическим давлением столба жидкости. Например, в колокольном манометре столб образуется в кольцевом пространстве между боковыми поверхностями колокола и сосуда, в которой залита разделительная жидкость (гидростатический затвор). В отличие от этого в поршневых манометрах постоянство давления в измерительной камере поддержива­ется благодаря гидравлическому сопротивлению протекания жидкости через зазор между поршнем и цилиндром (гидродинамический затвор). При этом ввиду малости зазора (1—2 мкм) гидравлическое сопротивле­ние позволяет поддерживать постоянство давления с допускаемыми от­клонениями. Не обеспечивая полную герметичность, гидродинамический затвор обладает очень важным преимуществом — измеряемое давление практически не влияет на размеры прибора, в то время как во всех жид­костных манометрах высота столба жидкости, необходимая для уравно­вешивания, прямо пропорциональна измеряемому давлению.

Для обеспечения чисто жидкостного трения в зазоре поршневой па­ры поршень вращают вокруг его оси относительно цилиндра или, наобо­рот, цилиндр вращают относительно поршня. Благодаря этому возника­ет эффект „гидравлического клина», на котором основана работа любо­го подшипника скольжения. При этом ось поршня центрируется относи­тельно оси цилиндра, что предотвращает непосредственный контакт меж­ду поверхностями поршня и цилиндра, а следовательно, и возможность

возникновения „сухого нежидкостного трения и связанные с ним до­полнительные погрешности.

Рассмотрим более подробно основные теоретические закономернос­ти, связывающие метрологические и эксплуатационные характеристики поршневых манометров с геометрическими параметрами поршневых пар и физическими свойствами измерительной системы (рис. 16).

Согласно теории сила жидкостного трения, действующая на боковую поверхность поршня вдоль его оси Т = жИр(1 + h/r), или, принимая во внимание, что h/r Рзтм) действует на нижний торец 1 порш-ия

Давление под нижним торцом 1 поршня равно атмосферному давле­нию; измеряемое отрицательное из­быточное давление ри = рабс

Источник статьи: http://neftandgaz.ru/?p=1712

Формулы расчёта параметров гидроцилиндов

Формула на расчет усилия гидроцилиндра

При выборе гидросистемы крайне важно знать необходимое усилие на которое способен гидроцилиндр при заданном давлении. Просчитать его можно по формуле:


Далее необходимо узнать давление создаваемое насосом и площадь поршня. Площадь поршня вычисляется по формуле

Удобней всего начать расчет исходя из требуемой нагрузки. Это основной параметр от которого будет зависеть выбор насоса, его мощность (требуемое давление).

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

  • диаметр поршня гидроцилиндра — S
  • давление развиваемое насосом гидросистемы — P

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

  • диаметр поршня гидроцилиндра S
  • давление развиваемое насосом гидросистемы P

Рассчитывается по формуле

F=PxS

Cначала узнаем площадь поперечного сечения гидроцилиндра « по формуле: S=ΠD 2 /4 где П=3,14, D 2 — диаметр поршня гидроцилиндра в квадрате.

Затем зная значение S, рассчитываем усилие гидроцилиндра по формуле F=PxS т.е усилие=площадь сечение х давление в гидросистеме в атмосферах.

Например D=150 мм, P=160 атмосфер. S=3,14*150 2 /4=17662,5 мм 2 (176 см 2 )

Далее F=176х160=28160 кг/см 2 (28 тонн)

Толкающее усилие данного гидроцилиндра будет равняться примерно в 28 тонн.

Читайте также:  Как промыть поршень суппорта

Данные расчеты используют при проектировании гидравлических домкратов, движущихся полов, прессов.

Как выбрать гидроцилиндры на штоки, которых приходится большая нагрузка. На 2 вертикальных гидроцилиндра приходится 15 кН, на один горизонтальный 7,5 кН.

Расчет будем вести по двум вертикальным гидроцилиндрам, с нагрузкой на 2 штока 15 кН.

Расчетная величина внешней нагрузки, приведенная к штоку одного цилиндра:

.

Выбираем тип крепления вертикальных гидроцилиндров – жесткая заделка, ход штока 560 мм.

Выбираем тип крепления горизонтального гидроцилиндра – шарнирный, ход штока 560 мм.

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра

, примем усилие , где k – коэффициент запаса.

Определим эффективную площадь поршня S1 = , где — КПД механический, равен 0,85…0,95, примем 0,9, — перепад давлений, принимается на 10..20% меньше номинального давления,

S1 = ,

Так как S1 = , тогда диаметр поршня определится как

Принимаем стандартное значение диаметра .

Тогда диаметр штока , примем стандартное значение .

Выписываем параметры выбранного гидроцилиндра:

;

Уточним эффективную площадь в поршневой полости

S1 = = 5027мм 2 ≈ 0,005 м 2;

Уточним эффективную площадь в штоковой полости S2:

S2 = = 3063мм 2 ≈0,003м 2 .

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в штоковую полость цилиндра

,

Проверка условия . Условие выполнено.

Расчет гидроцилиндра на устойчивость

Зная фактическое расчетное усилие на штоке Fр= 24230 H, определяем критическое усилие Fкр. по формуле:

, где m = 2- коэффициент запаса прочности. Тогда

Зная критическую силу, можно определить момент инерции штока : ,

где Е= 2,1•10 5 МПа — модуль упругости для материала штока;

lпр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим lпр :

,

Где — длины концевых участков крепления цилиндров; — длина хода штока.

Длина продольного изгиба будет равна .

Получаем .

Определим необходимый диаметр штока: .

То есть минимальный диаметр штока D2min = 29 мм. Так как принятый ранее диаметр штока D2 = 50 мм > D2min ,то D2=50мм удовлетворяет условию на прогиб.

Определение расходов жидкости в гидролиниях

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

Определение расходов жидкости в гидролиниях

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

,

где .— объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

.

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:

,

где .— объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:

.

Результаты расчёта расходов жидкости в гидравлических линиях

Вид операции Расходы жидкости в гидролиниях
нагнетания слива
10 -5 м 3 /с л/мин 10 -5 м 3 /с л/мин
Выдвижение штока 5.077 3.046 3.094 1,856
Втягивание штока 92.82 55.692 152.3 91.392

При определении диаметров трубопровода расход жидкости увеличиваем втрое, т.к. работают три цилиндра.

На линии нагнетания диаметр трубопровода dH

.

На линии слива диаметр трубопровода dс

.

На линии всасывания диаметр трубопровода dвс

.

На линии управления диаметр трубопровода dу

Для тонкостенных труб толщина стенки определяется по формуле:

,

где , — временное сопротивление растяжению материала, n = 3 – коэффициент запаса прочности.

, принимаем толщину стенок трубопроводов .

Таблица – Параметры гидроцилиндров общего назначения для рабочего давления 16–32 МПа

= 1,25

= 1,6

Источник статьи: http://hydro-maximum.com.ua/a321009-formuly-raschyota-parametrov.html

Adblock
detector