Podczas moich badań nad układami hydraulicznymi często byłem zafascynowany tym, jak prasa hydrauliczna zwielokrotnia siłę, umożliwiając wydajne wykonywanie ciężkich zadań. Ten cud techniki działa w oparciu o zasadę prawa Pascala, które głosi, że ciśnienie wywierane na zamkniętą ciecz jest przenoszone bez zmian we wszystkich kierunkach. Zrozumienie, w jaki sposób prasa hydrauliczna zwielokrotnia siłę, nie tylko ujawnia genialność jej konstrukcji, ale także podkreśla jej zastosowania w różnych gałęziach przemysłu. W tym artykule zagłębię się w mechanikę stojącą za… prasa hydrauliczna i wyjaśnij, w jaki sposób można wzmocnić siłę, aby z łatwością wykonywać wymagające zadania.

Prawo Pascala:

Ciśnienie P jest wszędzie takie samo. Ciśnienie P przyłożone do obszaru A2, czyli siła F2 = P x A2, jest znacznie większe niż siła F1 = P x A1.

Gdzie:

• P jest ciśnieniem w układzie hydraulicznym
• F1 jest siłą wejściową działającą na mały tłok
• A1 jest powierzchnią małego tłoka
• F2 jest siłą wyjściową działającą na duży tłok
• A2 jest powierzchnią dużego tłoka

Prawo Pascala (znane również jako zasada Pascala lub zasada przenoszenia ciśnienia przez ciecz) to zasada mechaniki płynów, która głosi, że zmiana ciśnienia występująca w dowolnym miejscu zamkniętego, nieściśliwego płynu jest przenoszona na cały płyn w taki sposób, że ta sama zmiana występuje wszędzie.

Myślę, że masz na myśli na przykład podniesienie samochodu ręcznie za pomocą prasa hydrauliczna.

Ciecz nie jest ściśliwa (nie mówię tu o hipotetycznych, nadmiernych siłach).

Naciskając tłokiem o średnicy 10 mm w zamkniętym i napełnionym zbiorniku z cieczą (np. olejem hydraulicznym) i przesuwając mały tłok o 100 mm, uzyskujemy połączenie (rurowe) z większym cylindrem o średnicy tłoka 100 mm. Wtedy ten większy tłok przesunie się tylko o 1 mm. Jednak siła mechaniczna będzie 100 razy większa (bez uwzględnienia tarcia).

Ciśnienie oleju (siła) jest proporcjonalne do powierzchni tłoka (10x średnica = 100x powierzchnia/siła).

Jeśli zamkniesz rurę za pomocą zaworu odcinającego jednokierunkowego, możesz powtórzyć ruch pompy, a każdy skok dużego (100 mm) tłoka przesunie się o 1 mm (z siłą 100 razy większą)

Oto jak to działa krok po kroku w kontekście prasy hydraulicznej

Dwa tłoki:

Prasa hydrauliczna składa się zazwyczaj z dwóch tłoków o różnych rozmiarach, połączonych cylindrem wypełnionym płynem — zazwyczaj olejem.

Wywieranie siły na mały tłok: 

Gdy siła jest przyłożona do mniejszego tłoka, wytwarza ciśnienie w płynie znajdującym się pod nim. Ponieważ płyn jest nieściśliwy, ciśnienie to jest równomiernie rozprowadzane w całym płynie.

Przenoszenie ciśnienia: 

Zgodnie z prawem Pascala, ciśnienie (zdefiniowane jako siła na jednostkę powierzchni, P=F/A) wywierane na mały tłok musi być równe ciśnieniu wywieranemu na duży tłok. Zatem, jeśli mały tłok ma siłę F1 i powierzchnię A1, a duży tłok ma większą powierzchnię A2, ciśnienie P w układzie można zapisać jako: P=F1/A1=F2/A2 

Gdzie:

●F1 to siła przyłożona do tłoka wejściowego

●A1 to powierzchnia tłoka wejściowego

●F2 to siła wywierana przez tłok wyjściowy

●A2 to powierzchnia tłoka wyjściowego

Wzmocnienie siły:

Przekształcenie równania: P=F1/A1=F2/A2

Dla F2 (siła wywierana przez duży tłok) oznacza to, że siła F2 jest mnożona przez stosunek powierzchni obu tłoków. Ponieważ A2 jest większe niż A1, F2 jest większe niż F1.

Wideo