Bei meiner Erforschung hydraulischer Systeme war ich oft fasziniert davon, wie ein hydraulische Presse vervielfacht die Kraft, um schwere Aufgaben effizient zu erledigen. Dieses mechanische Wunderwerk basiert auf dem Prinzip des Pascalschen Gesetzes, das besagt, dass Druck auf eine Flüssigkeit unvermindert in alle Richtungen übertragen wird. Das Verständnis, wie eine hydraulische Presse die Kraft vervielfacht, offenbart nicht nur die Genialität ihres Designs, sondern verdeutlicht auch ihre Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen. In diesem Artikel werde ich die Mechanik hinter der hydraulische Presse und erklären, wie es die Kraft verstärken kann, um anspruchsvolle Aufgaben mit Leichtigkeit zu bewältigen.

Pascalsches Gesetz:

Der Druck P ist dort überall gleich. Der auf die Fläche A2 ausgeübte Druck P, d. h. die Kraft F2 = P x A2, ist viel größer als die Kraft F1 = P x A1.

Wo:

• P ist der Druck im Hydrauliksystem
• F1 ist die Eingangskraft auf den kleinen Kolben
• A1 ist die Oberfläche des kleinen Kolbens
• F2 ist die Ausgangskraft auf den großen Kolben
• A2 ist die Oberfläche des großen Kolbens

Das Pascalsche Gesetz (auch Pascalsches Prinzip oder Prinzip der Flüssigkeitsdruckübertragung) ist ein Prinzip der Strömungsmechanik, das besagt, dass eine Druckänderung, die irgendwo in einer begrenzten inkompressiblen Flüssigkeit auftritt, durch die gesamte Flüssigkeit übertragen wird, sodass überall die gleiche Änderung auftritt.

Ich glaube, Sie meinen zum Beispiel das Anheben eines Autos per Hand mit einem hydraulische Presse.

Eine Flüssigkeit ist nicht komprimierbar (ich spreche nicht von hypothetischen übermäßigen Kräften).

Wenn Sie mit einem Kolbendurchmesser von 10 mm in einen geschlossenen und gefüllten Zylinder drücken, geben Sie eine Flüssigkeit (z. B. Hydrauliköl) hinzu und bewegen den kleinen Kolben 100 mm. Sie haben eine (Rohr-)Verbindung zu einem größeren Zylinder mit Kolbendurchmesser von 100 mm. Dann bewegt sich dieser größere Kolben nur 1 mm. Die mechanische Kraft ist jedoch 100-mal so stark (Reibung nicht berücksichtigt).

Der Öldruck (Kraft) steht im Verhältnis zur Oberfläche des Kolbens (10 x Durchmesser = 100 x Oberfläche/Kraft).

Wenn Sie das Rohr mit einem Einweg-Absperrventil schließen, können Sie die Pumpenbewegung wiederholen und bei jedem Hub bewegt sich der große (100 mm) Kolben 1 mm (mit 100-facher Kraft).

So funktioniert es Schritt für Schritt im Kontext einer hydraulischen Presse

Zwei Kolben:

Eine hydraulische Presse besteht typischerweise aus zwei Kolben unterschiedlicher Größe, die durch einen mit Flüssigkeit – normalerweise Öl – gefüllten Zylinder verbunden sind.

Kraftanwendung auf einen kleinen Kolben: 

Wenn auf den kleineren Kolben eine Kraft ausgeübt wird, entsteht in der Flüssigkeit darunter Druck. Da die Flüssigkeit inkompressibel ist, wird dieser Druck gleichmäßig auf die Flüssigkeit übertragen.

Druckübertragung: 

Nach dem Pascalschen Gesetz muss der auf den kleinen Kolben ausgeübte Druck (definiert als Kraft pro Flächeneinheit, P=F/A) dem auf den großen Kolben ausgeübten Druck entsprechen. Wenn der kleine Kolben also eine Kraft F1 und eine Fläche A1 hat und der große Kolben eine größere Fläche A2, kann der Druck P im System wie folgt ausgedrückt werden: P=F1/A1=F2/A2 

Wo:

●F1 ist die auf den Eingangskolben ausgeübte Kraft

●A1 ist die Fläche des Eingangskolbens

●F2 ist die Kraft, die vom Ausgangskolben ausgeübt wird

●A2 ist die Fläche des Ausgangskolbens

Kraftverstärkung:

Umstellung der Gleichung: P=F1/A1=F2/A2

für F2 (die Kraft des großen Kolbens). Dies zeigt, dass die Kraft F2 mit dem Flächenverhältnis der beiden Kolben multipliziert wird. Da A2 größer als A1 ist, ist F2 größer als F1.

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