Zařízení, princip hydraulického lisu

Abychom pochopili princip fungování hydraulického lisu, připomeňme si pravidlo komunikujících nádob. Jeho autor Blaise Pascal zjistil, že pokud jsou naplněny homogenní tekutinou, pak je její hladina ve všech nádobách stejná. V tomto případě nezáleží na konfiguraci kapacit a jejich velikosti. Článek popisuje několik experimentů s komunikujícími kapacitami, které nám pomohou pochopit zařízení a princip činnosti hydraulický lis.

Experiment

Řekněme, že máme komunikující nádoby s různou plochou průřezu. Menší oblast označíme s, větší — s. Naplňte nádoby kapalinou. Podle zákona komunikujících nádob jsou povrchy kapalin ve stejné výšce.

Uzavřeme nádoby shora písty. Lze předpokládat, že s A S jsou oblasti pístů. Vyvíjíme tlak na menší sílu f. Půjde dolů, kapalina proudí do většího válce a píst vlevo začne stoupat. Abychom mu zabránili vstát, použijeme na něj také sílu. Označme ji F.

Abychom se přiblížili pochopení principu hydraulického lisu, pokusíme se najít spojení mezi těmito dvěma silami. Budeme vycházet z rovnovážného stavu. Před zakrytím nádob písty byly kapaliny v rovnováze. Tlak v nádobách byl stejný (p = P). Stiskněte oba písty tak, aby kapalina byla stále v rovnováze. Tlak P A P se samozřejmě zvýší. Stále však zůstanou stejné, protože se zvýší o stejnou další částku. Toto je množství tlaku generovaného písty. Pascalův zákon se přenáší všude.

Zde je rovnovážná podmínka: p=P. Lze zvážit tlak generovaný písty nebo tlak sloupce kapaliny. Výsledek bude stejný. Všimněte si, že tlak generovaný písty je tisíckrát větší než hydrostatický tlak sloupce kapaliny. Sloupec vody vysoký několik centimetrů vytváří tlak stovek pascalů. A tlak pístu je stovky kilopascalů a někdy megapascalů. Proto v budoucnu zanedbáme tlak sloupce kapaliny a předpokládáme, že tlaky P A P jsou vytvářeny výhradně silami f A F.

Závislost tlakové síly pístů na jejich ploše

Odvodíme vzorec, princip fungování hydraulického lisu bez něj nebude jasný. p=f / S a podobně P = F / S. Provedeme substituci v rovnovážném stavu. f/s=F/S. A nyní porovnáme síly f A F. Za tímto účelem vynásobíme levou i pravou stranu výrazu S a vydělíme f. Dostaneme f * S/S * f = F * S/S * f. Zkraťte f A S v obou částech. Výsledkem bude rovnost F / f=S / s.

Pojem vítězství v síle

Pokud S>s, pak tlaková síla na píst ve velké nádobě bude tolikrát větší než síla, která tlačí na malý píst, kolikrát je plocha většího pístu větší než plocha malého. Jinými slovy, působením malé síly na malý píst ve velké nádobě získáme sílu mnohem větší, než jakou tlačíme na malý píst. Je to efekt zvaný zisk síly. Ukazuje, kolikrát e síly liší, t. e. jaký je poměr F K f. Pokud vezmeme nádoby, jejichž průřezové plochy se velmi liší, můžeme získat zisk v síle desetkrát a tisíckrát. Analýza sil objasňuje: zisk síly se rovná poměru ploch velkého a malého pístu.

Pohyb pístů hydraulického stroje

Používá se v mnoha průmyslových odvětvích princip práce hydraulický lis: ve fyzice, stavebnictví, zpracování materiálů, zemědělství, automobilovém průmyslu atd. d. Příklady použití hydraulických strojů jsou uvedeny na obrázku.

Zvažte všechny stejné dvě komunikující nádoby s písty, ale nyní nebudeme věnovat pozornost síle, ale vzdálenosti, kterou písty procházejí při pohybu. Představme si, že jejich původní situace je odlišná. Píst o ploše s je umístěn pod pístem o ploše s. Přesuneme menší píst ve vzdálenosti h. Voda z menší nádoby přešla na větší a tlačila na píst. Přesunul se do výšky H.

Známe-li vztah mezi oblastmi, najdeme vztah mezi výškami. Objem, který odešel pod tlakem z levého válce do pravého válce, označíme v. Kapalina V vstoupila do pravého válce. Kapalina je nestlačitelná. Jak to lze napsat matematicky? v=V. Vyjádřeme objem přes oblast a výšku. v=S * H A V=S * H. Takže s * h=S * H. S/s=h/H. Proto zisk síly F / f=h / H. Tento poměr nám dává pochopení principu hydraulického lisu. Došli jsme k závěru: protože F je větší než f, pak H je menší než h a tolikrát.

Řekněme, že hydraulický stroj dává stokrát zisk síly. To znamená, že pokud snížíme menší píst o 100 mm, druhý píst se zvedne pouze o 1 mm. A existují stroje, které dávají zisk v síle tisíckrát. A co když je auto na pístu a musí být zvednuto do výšky několika metrů?

Zařízení a princip hydraulického lisu

V pístu malé plochy je ventil, který uzavírá trubici vedoucí do nádrže na strojní olej. Voda v hydraulických lisech se obvykle nepoužívá, protože je korozivní, navíc má relativně nízkou teplotu varu. Píst pohání rukojeť. Kapalina se přenáší z menšího válce na větší trubicí.

Ve velké nádobě je také ventil a píst. Když zvedneme páku, olej se nasává do menšího válce atmosférickým tlakem. Když spustíme píst, ventil se uzavře, olej nemá kam jít, takže jde do větší nádoby. Zvedá ventil v něm, objem oleje se zvyšuje, proto píst stoupá. Když znovu zvedneme malý píst, ventil ve velké nádobě se uzavře, takže olej nikam nevede a píst zůstane na svém místě.

Princip fungování hydraulického lisu je takový, že jakékoli vibrace malého pístu vždy vedou k pohybu velkého pístu nahoru. Zařízení obsahuje mechanismus, který umožňuje sestupu velkého pístu. Jedná se o hadici s kohoutkem ve větší nádobě. Když zavřeme kohoutek, utěsníme velký válec a když jej otevřeme, přivedeme hydraulický lis do původní polohy, olej se vypustí. Vrací se do nádrže, což umožňuje snížit píst.