ماذا تفعل هذه الحاسبة
تقوم الأسطوانة الهيدروليكية بتحويل ضغط المائع إلى قوة خطية. تحسب هذه الأداة قوة الدفع (التمدد) وقوة السحب (الانكماش) التي تنتجها الأسطوانة انطلاقًا من ضغط التغذية وأبعاد الأسطوانة. وبما أن ساق المكبس تشغل جزءًا من المساحة في جهة الانكماش، فإن قوة السحب تكون دائمًا أقل من قوة الدفع عند الضغط نفسه.
طريقة الاستخدام
اختر نظام الوحدات: البار والمليمتر (النظام المتري، والنتيجة بالنيوتن) أو الـ psi والبوصة (النظام الإمبراطوري، والنتيجة بالرطل-قوة). أدخل ضغط التشغيل، وقطر التجويف (المكبس)، وقطر الساق. يحدد قطر التجويف قوة الدفع، أما قطر الساق فيُطرح من مساحة التجويف للحصول على المساحة الحلقية التي تولّد قوة السحب. اترك الساق على القيمة 0 إذا كنت بحاجة إلى قوة الدفع فقط.
شرح المعادلة
القوة تساوي الضغط مضروبًا في المساحة:
$$F = P \times A$$المكبس دائري الشكل، لذا فإن مساحته \(A = \frac{\pi}{4} D^2\). أما في شوط الانكماش فإن المساحة الفعّالة هي مساحة التجويف ناقص مقطع الساق:
$$A = \frac{\pi}{4}\left(D^2 - d^2\right)$$في النظام المتري يُحوَّل الضغط من البار إلى نيوتن/مم² (\(1\ \text{بار} = 0.1\ \text{نيوتن/مم}^2\)) كي تعطي المساحة بالمليمتر المربع قوةً بالنيوتن. وفي النظام الإمبراطوري، فإن psi مضروبًا في البوصة المربعة يعطي القوة مباشرةً بالرطل-قوة.
مثال محلول
تعمل أسطوانة عند ضغط 100 بار، بقطر تجويف 50 مم وساق 25 مم. مساحة الدفع \(= \frac{\pi}{4}(50^2) = 1963.5\ \text{مم}^2\). وعند 10 نيوتن/مم² (أي 100 بار) تكون قوة الدفع \(= 19{,}635\ \text{نيوتن} \approx 19.6\ \text{كيلونيوتن}\). أما المساحة الحلقية \(= \frac{\pi}{4}(50^2 - 25^2) = 1472.6\ \text{مم}^2\)، ومن ثمّ تكون قوة السحب \(\approx 14{,}726\ \text{نيوتن}\).
الأسئلة الشائعة
لماذا تكون قوة السحب أقل من قوة الدفع؟ لأن الساق تقلّص المساحة التي يؤثّر عليها الضغط أثناء الانكماش، فتتولّد قوة أقل عند الضغط نفسه.
هل تأخذ الحاسبة في الاعتبار الاحتكاك أو الكفاءة؟ لا، فهي تعطي القوة النظرية. تقدّم الأسطوانات الحقيقية قوةً أقل قليلًا بسبب احتكاك العوازل (كفاءة تتراوح عادةً بين 90 و95%).
كيف أحوّل النيوتن إلى كيلوغرام-قوة (kgf)؟ اقسم النيوتن على 9.80665 (مثلًا \(19{,}635\ \text{نيوتن} \approx 2{,}002\ \text{كيلوغرام-قوة}\)).
