Zariadenie, princíp činnosti hydraulického lisu

Aby sme pochopili princíp fungovania hydraulického lisu, Pripomeňme si pravidlo komunikácie plavidiel. Jeho autor Blaise Pascal zistil, že ak sú naplnené homogénnou kvapalinou, potom je jej hladina vo všetkých nádobách rovnaká. Na konfigurácii nádrží a ich rozmeroch zároveň nezáleží. Článok popisuje niekoľko experimentov s komunikačnými kontajnermi, ktoré nám pomôžu pochopiť zariadenie a princíp činnosti hydraulického lisu.

Experiment

Povedzme, že máme komunikujúce plavidlá s rôznymi prierezovými plochami. Plocha menšieho je označená s, väčšia S. Naplňte nádoby kvapalinou. Podľa zákona o komunikujúcich nádobách sú povrchy kvapalín v rovnakej výške.

Nádoby uzavrieme zhora pomocou piestov. Môžeme predpokladať, že s A S sú oblasti piestov. Stlačte ten menší silou f. Pôjde dole, kvapalina bude prúdiť do väčšieho valca a piest vľavo začne stúpať. Aby sme mu zabránili vstať, použijeme na neho aj silu. Označme to F.

Aby sme sa priblížili k pochopeniu princípu činnosti hydraulického lisu, pokúsme sa nájsť spojenie medzi týmito dvoma silami. Budeme vychádzať z rovnovážneho stavu. Predtým, ako sme pokryli nádoby piestami, boli kvapaliny v rovnováhe. Tlak v nádržiach bol rovnaký (p=P). Budeme tlačiť na oba piesty tak, aby kvapalina stále zostala v rovnováhe. Tlaky p A P sa samozrejme zvýšia. Stále však zostanú rovnaké, pretože sa zvýšia o rovnakú dodatočnú sumu. Toto je množstvo tlaku vytvoreného piestami. Podľa Pascalovho zákona sa prenáša všade.

Tu je rovnovážna podmienka: p=P. Môžeme zvážiť tlak vytvorený piestami alebo tlak stĺpca kvapaliny. Výsledok bude rovnaký. Všimnite si, že tlak vytvorený piestami je tisíckrát väčší ako hydrostatický tlak v kvapalinovej kolóne. Stĺpec vody vysoký niekoľko centimetrov vytvára tlak stoviek Pascalov. A tlak piestu je stovky kilopascalov a niekedy megapascalov. Preto v budúcnosti zanedbáme tlak kvapalnej kolóny a predpokladáme, že tlaky p A P sú vytvárané výlučne silami f A F.

Závislosť tlakovej sily piestov na ich ploche

Poďme odvodiť vzorec, princíp fungovania hydraulického lisu bez neho bude nepochopiteľný. p=f / S a podobne P=F/S. Urobme substitúciu v rovnovážnom stave. f / S=F/S. A teraz porovnajte sily f A F. Za týmto účelom vynásobíme ľavú aj pravú časť výrazu S a vydelíme f. Dostávame f * S / S * f=F * S / S * f. Zredukujme f A S v oboch častiach. , výsledkom bude rovnosť F / f=S / s.

Koncept víťazstva pri moci

If S>s, potom bude tlaková sila na piest vo veľkej nádobe toľkokrát väčšia ako sila, ktorá tlačí na malý piest, koľkokrát Plocha väčšieho piestu presahuje plochu malého. Inými slovami, pôsobením malej sily na malý piest získame vo veľkej nádobe silu oveľa väčšiu, ako je sila, ktorou tlačíme na malý piest. Toto je efekt nazývaný zisk sily. Ukazuje, koľkokrát sa sily líšia,. teda. aký je pomer F K f. Ak vezmeme plavidlá, ktorých prierezové plochy sú veľmi odlišné, môžeme získať silu desať alebo tisíckrát. Analýza síl objasňuje: zisk v platnosti sa rovná pomeru plôch veľkého a malého piestu.

Pohyb piestov hydraulických strojov

V mnohých odvetviach , používa sa princíp činnosti hydraulický lis: vo fyzike, stavebníctve, spracovaní materiálov, poľnohospodárstve, automobilovom priemysle atď. e. Príklady použitia hydraulických strojov sú znázornené na obrázku.

Zvážte všetky rovnaké dve komunikačné nádoby s piestami, ale teraz budeme venovať pozornosť nie sile, ale vzdialenosti, ktorú piesty cestujú pri pohybe. Predstavte si, že ich počiatočná pozícia je iná. Piest s plochou S je umiestnený pod piestom s plochou s. Presuňte menší piest na vzdialenosť h. Voda z menšej nádoby sa presunula do väčšej a stlačila na piest. Presunul sa do výšky H.

Keď poznáme pomer medzi oblasťami, nájdeme pomer medzi výškami. Objem, ktorý prešiel pod tlakom z ľavého valca doprava, označuje v. Kvapalina objemu V vstúpila do pravého valca. Kvapalina je nestlačiteľná. Ako sa to dá písať matematicky? v=V. Vyjadrime objem z hľadiska plochy a výšky. v=s * h A V=S * H. Takže s * h=S * H. S / S=h / H. Preto je zisk sily F / f=h / H. Tento pomer nám dáva pochopenie princípu fungovania hydraulického lisu. Dospeli sme k záveru: pretože F je väčšie ako f, potom H je menšie ako h a rovnakým počtom krát.

Povedzme, že hydraulický stroj dáva stokrát zisk na sile. To znamená, že ak znížime menší piest o 100 mm, druhý piest sa zvýši iba o 1 mm. A tam sú stroje, ktoré dávajú zisk v sile tisíckrát. Ale čo v prípadoch, keď je na pieste auto a je potrebné ho zdvihnúť do výšky niekoľkých metrov?

Zariadenie a princíp činnosti hydraulického lisu

V pieste malej plochy je ventil, ktorý uzatvára rúrku vedúcu k nádrži motorovým olejom. Voda v hydraulických lisoch sa zvyčajne nepoužíva, pretože spôsobuje koróziu, okrem toho má relatívne nízku teplotu varu. Piest poháňa rukoväť. Kvapalina sa prenáša z menšieho valca do väčšieho cez trubicu.

Veľká nádoba má tiež ventil a piest. Keď zdvihneme páku, olej sa nasáva do menšieho valca atmosférickým tlakom. Keď spustíme piest, ventil sa zatvorí, olej nemá kam ísť, takže ide do väčšej nádoby. Zdvíha ventil v ňom, objem oleja sa zvyšuje, kvôli tomu piest stúpa. Keď opäť zdvihneme malý piest, ventil vo veľkej nádobe sa uzavrie, takže olej nikam nejde a piest zostáva na svojom mieste.

Princíp činnosti hydraulického lisu je taký, že akékoľvek výkyvy malého piestu vždy vedú k pohybu veľkého piestu nahor. Zariadenie má mechanizmus, ktorý umožňuje veľký piest zostúpiť. Jedná sa o hadicu s kohútikom vo väčšej nádobe. Keď zatvoríme kohútik, utesníme veľký valec a keď ho otvoríme, privedieme hydraulický lis do pôvodnej polohy, olej sa vypustí. Vracia sa do nádrže, čo vám umožňuje spustiť piest.