Cómo calcular la fuerza de empuje y tracción y la velocidad de movimiento de un gato hidráulico
Gato hidraulico es una herramienta que se utiliza a menudo. A veces es necesario conocer la fuerza de empuje y tracción del gato hidráulico y la velocidad de funcionamiento. Ahora, TorcStark detallará cómo calcular la fuerza de empuje y tracción y la velocidad de movimiento de un gato hidráulico cuando se conocen el diámetro interior del cilindro, el diámetro de la varilla, la presión de suministro hidráulico y el flujo.
Los parámetros principales de los gatos hidráulicos son: diámetro del cilindro, diámetro de la varilla, carrera, presión hidráulica, flujo, empuje, tracción y velocidad de movimiento.
Los tres primeros son sus parámetros estructurales, que han sido determinados en fábrica y son valores fijos.
Estos últimos parámetros están relacionados con sus condiciones de trabajo, es decir, la presión de suministro y el caudal determinan el empuje, la tracción y la velocidad de movimiento.
Diferentes presiones y flujos tienen diferentes empujes correspondientes, fuerzas de tracción y velocidades de movimiento. Por supuesto, la presión del sistema hidráulico tiene un valor nominal y no puede ser infinitamente alta. La relación entre ellos está determinada por dos fórmulas simples pero importantes.
Fórmula de cálculo de empujar y tirar: F=PS
F: fuerza de empuje, fuerza de tracción, unidad N, kN
P: presión hidráulica, unidad Pa, MPa
S: el área de la sección transversal del cuerpo del cilindro y el cuerpo del vástago, unidad s2
Esta fórmula en realidad evolucionó a partir de otra fórmula: P=F/S.
Esta es la fórmula de definición de la presión. Cuando se conocen la presión aplicada F y el área de fuerza S, se puede obtener la presión P. Esta fórmula es universal.
Por ejemplo, ¿por qué es fácil que nuestros pies se doblen cuando pisamos el suelo, y se coloca una tabla de madera en el suelo y no se dobla cuando la pisamos nuevamente? Esta es la razón de las diferentes presiones.
Si es un sistema hidráulico, P es igual en todas partes, es decir, F1/S1=F2/S2, que es la famosa ley de Pascal, que es una base teórica importante para el funcionamiento del sistema hidráulico.
Cabe señalar que la relación correspondiente de las unidades de cantidad anteriores, F, P y S corresponde a N, Pa, s2, debe prestar atención al cálculo.
Velocidad del vástago y del cilindro v=Q/S, unidad V, m/s
P: caudal m3/s
S: Vástago, área de la sección transversal del cilindro m2
Nota: El cuerpo del vástago y el cuerpo del cilindro son diferentes. El cuerpo del cilindro se refiere a la carcasa exterior del cilindro hidráulico y la parte interior del cilindro hidráulico del cuerpo de la varilla. El movimiento de los dos es relativo, puede ser que la varilla este estacionaria y el cilindro se mueva, o el cilindro este estacionario y la varilla se mueva. De acuerdo con las diferentes necesidades, elija diferentes formas.
A través de esta fórmula, podemos saber que bajo la condición del mismo flujo, el área de la sección transversal aumenta, la velocidad de movimiento disminuye y viceversa. Al diseñar, podemos optar por cambiar la tasa de flujo o el área de la sección transversal para cambiar la velocidad de movimiento para lograr nuestro propósito.
Las dos fórmulas anteriores son fórmulas importantes para resolver el problema del cilindro hidráulico y el movimiento del vástago. Son relativamente simples y muy útiles. Son fórmulas importantes para el diseño y fabricación de componentes hidráulicos, no solo para cilindros hidráulicos sino también para el diseño y cálculo de válvulas de control hidráulico. Hoy, solo se explicará el cilindro hidráulico.
Los ejemplos son los siguientes:
Como se muestra en la siguiente figura, el diámetro del cilindro de un gato hidráulico es D=160 mm, el diámetro de la varilla es d=85 mm y la presión hidráulica
P=40,47MPa, caudal 0,2m3/min.
¿Cuáles son la fuerza de tracción y la fuerza de empuje? ¿Cuáles son la velocidad de extensión y la velocidad de retracción?
El proceso de respuesta es el siguiente
Cálculos de empujar y tirar
Fempujar= PD1=PΠr12=PΠD12/4
=40.47*106*3.14*1602*10-6/4
=813kN
Fjalar= PD2=PΠr22=PΠD22/4
=40.47*106*3.14*(1602-852)*10-6/4
=584kN
Cálculo de la velocidad de extensión y retracción
Vempujar=P/S1=Q/PΠr12=4Q/ΠD12
=4*0.2/3.14*1602*10-6
=0,17 m/s
Vjalar=P/S2=0.2*4/3.14*(1602-852)*10-6
=0,21 m/s
De los cálculos anteriores, para un cilindro hidráulico con una estructura fija, el empuje es mayor que el tirón, y la relación entre los dos es una relación constante, que depende de la relación del diámetro; pero la velocidad de retracción es mayor que la velocidad de extensión, que también es una relación de proporción constante.
De acuerdo con la teoría anterior, se pueden hacer diferentes formas de conectores o diferentes formas de conexión para cumplir con diferentes ocasiones de aplicación.