Zariadenie, princíp činnosti hydraulického lisu

Obsah:

Zariadenie, princíp činnosti hydraulického lisu
Zariadenie, princíp činnosti hydraulického lisu
Anonim

Aby sme pochopili, ako funguje hydraulický lis, spomeňme si na pravidlo komunikujúcich nádob. Jeho autor Blaise Pascal zistil, že ak sú naplnené homogénnou kvapalinou, potom je jej hladina vo všetkých nádobách rovnaká. V tomto prípade nezáleží na konfigurácii nádob a ich rozmeroch. Článok popíše niekoľko experimentov s komunikujúcimi kontajnermi, ktoré nám pomôžu pochopiť štruktúru a princíp činnosti hydraulického lisu.

Experiment

Povedzme, že máme komunikačné cievy s rôznymi oblasťami prierezu. Plochu menšieho označujeme s, väčšieho - S. Naplňte nádoby kvapalinou. Podľa zákona o spojených nádobách sú povrchy kvapalín v rovnakej výške.

Komunikačné nádoby
Komunikačné nádoby

Zatvorme nádoby zhora piestami. Môžeme predpokladať, že s a S sú plochy piestov. Na menšiu zatlačte silou f. Pôjde dole, kvapalinaprúdi do väčšieho valca a piest vľavo sa začne zdvíhať. Aby sme mu zabránili vstať, použijeme naň aj silu. Označte to F.

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

Tu je podmienka rovnováhy: p=P. Môžete zvážiť tlak vytvorený piestami alebo tlak v stĺpci kvapaliny. Výsledok bude rovnaký. Všimnite si, že tlak vytvorený piestami je tisíckrát väčší ako hydrostatický tlak stĺpca kvapaliny. Stĺpec vody vysoký niekoľko centimetrov vytvára tlak stoviek pascalov. A tlak piestu je stovky kilopascalov a niekedy megapascalov. Preto v nasledujúcom texte zanedbávame tlak v stĺpci kvapaliny a predpokladáme, že tlaky p a P vytvárajú výlučne sily 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 do stavu rovnováhy. f/s=F/S. A teraz porovnajme sily f a F. K tomu ľavú aj pravú časť výrazuvynásobte S a vydeľte f. Dostaneme fS/sf=FS/Sf. Zrušme f a S v oboch častiach. Výsledkom bude rovnosť F/f=S/s.

Koncept výhry platí

Ak S>s, potom tlaková sila na piest vo veľkej nádobe bude toľkokrát väčšia ako sila, ktorá tlačí na malý piest, koľkokrát plocha väčšieho piesta presahuje plochu ten malý. Inými slovami, pôsobením malej sily na malý piest získame vo veľkej nádobe silu oveľa väčšiu, než akou tlačíme na malý piest. Toto je efekt nazývaný zisk na sile. Ukazuje, koľkokrát sa sily líšia, t.j. aký je pomer F k f. Ak vezmeme plavidlá, ktorých prierezové plochy sú veľmi odlišné, potom môžeme získať nárast sily o faktor desať alebo tisíc. Analýza sily objasňuje: prírastok sily sa rovná pomeru plôch veľkého a malého piesta.

Pohyb piestov hydraulického stroja

Princíp hydraulického lisu využíva mnoho priemyselných odvetví: fyzika, stavebníctvo, spracovanie materiálov, poľnohospodárstvo, automobilový priemysel atď. Príklady použitia hydraulických strojov sú na obrázku.

Aplikácia hydraulických strojov
Aplikácia hydraulických strojov

Uvažujme o všetkých dvoch rovnakých komunikujúcich nádobách s piestami, ale teraz sa nezameriame na silu, ale na vzdialenosť, ktorú piesty prechádzajú pri pohybe. Predstavte si, že ich počiatočná poloha je iná. Piest s plochou S je umiestnený pod piestom s plochou s. Posuňme menší piest na vzdialenosť h. Voda z menšej nádoby prechádzala do väčšej anatlačený na piest. Presťahoval sa do výšky H.

Komunikačné nádoby s piestami
Komunikačné nádoby s piestami

Keď poznáme pomer medzi plochami, nájdeme pomer medzi výškami. Objem, ktorý prešiel pod tlakom z ľavého valca do pravého, je označený v. Do pravého valca sa dostala kvapalina objemu V. Kvapalina je nestlačiteľná. Ako sa to dá napísať matematicky? v=v. Vyjadrite objem z hľadiska plochy a výšky. v=sh a V=SH. Takže sh=SH. S/s=h/H. Preto je prírastok sily F/f=h/H. Tento pomer nám umožňuje pochopiť, ako funguje hydraulický lis. Dospeli sme k záveru, že keďže F je väčšie ako f, potom H je menšie ako h, a to rovnakým faktorom.

Povedzme, že hydraulický stroj poskytuje stonásobný nárast sily. To znamená, že ak znížime menší piest o 100 mm, druhý piest sa zdvihne len o 1 mm. A sú stroje, ktoré tisíckrát naberú na sile. Ale čo keď je na pieste auto a treba ho zdvihnúť do výšky niekoľkých metrov?

Hydraulický stroj zdvihne auto
Hydraulický stroj zdvihne auto

Konštrukcia a princíp činnosti hydraulického lisu

V pieste na malej ploche je ventil, ktorý uzatvára hadičku vedúcu do nádržky motorového oleja. Voda sa vo všeobecnosti nepoužíva v hydraulických lisoch, pretože je korozívna a má relatívne nízky bod 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, pomocou atmosférickéhotlak sa nasáva do menšieho valca. Keď spustíme piest, ventil sa zatvorí, olej nemá kam ísť, tak ide do väčšej nádoby. Zdvíha ventil v ňom, objem oleja sa zvyšuje, kvôli tomu stúpa piest. Keď malý piest opäť zdvihneme, ventil vo veľkej nádobe sa zatvorí, takže olej nikam neodíde a piest zostane na svojom mieste.

Hydraulické lisovacie zariadenie
Hydraulické lisovacie zariadenie

Princíp činnosti hydraulického lisu je taký, že akékoľvek kmitanie malého piesta vedie vždy k pohybu veľkého piesta nahor. Zariadenie má mechanizmus, ktorý umožňuje veľkému piestu klesať. Ide o hadicu s kohútikom vo väčšej nádobe. Keď zatvoríme kohútik, utesníme veľký valec a keď ho otvoríme, vrátime hydraulický lis do pôvodnej polohy, olej vytečie. Vracia sa do zásobníka, čo umožňuje spustenie piestu.

Odporúča: