В ходе моего исследования гидравлических систем я часто был очарован тем, как гидравлический пресс Умножает усилие для эффективного выполнения сложных задач. Это чудо механики работает по принципу закона Паскаля, который гласит, что давление, приложенное к замкнутой жидкости, передается без уменьшения во всех направлениях. Понимание того, как гидравлический пресс умножает усилие, не только раскрывает гениальность его конструкции, но и подчеркивает его применение в различных отраслях промышленности. В этой статье я подробно рассмотрю механику, лежащую в основе гидравлический пресс и объяснить, как он может увеличить силу для легкого выполнения сложных задач.

Закон Паскаля:

Давление P везде одинаково. Давление P, приложенное к площади A2, то есть сила F2 = P x A2, намного больше силы F1 = P x A1.

Где:

• П давление в гидравлической системе
• Ф1 это входная сила на малом поршне
• А1 это площадь поверхности малого поршня
• Ф2 выходная сила на большом поршне
• А2 это площадь поверхности большого поршня

Этот принцип описывается следующим образом: Закон Паскаля (также известный как принцип Паскаля), который гласит, что Любое изменение давления, приложенное к замкнутой, несжимаемой жидкости, передается равномерно и без уменьшения по всей жидкости во всех направлениях.. В результате на все внутренние поверхности системы действует одинаковое давление.

Распространенным практическим примером закона Паскаля является... Подъем автомобиля с помощью гидравлического пресса или домкрата. Хотя человек прилагает лишь относительно небольшую силу рукой, гидравлическая система преобразует эту силу в гораздо большую подъемную силу.

Гидравлические системы основаны на том факте, что Жидкости по своей сути несжимаемы. (игнорируя экстремальные, теоретические уровни давления). Это означает, что когда объем жидкости вытесняется в одной точке, тот же объем должен переместиться в другое место системы.

Например, рассмотрим систему, в которой:

• Небольшой поршень диаметром 10 мм
• Большой поршень диаметром 100 мм
• Оба поршня соединены герметичной трубой, заполненной гидравлическим маслом.

Если маленький поршень толкается вниз 100 мм, Вытесненный объем масла заставляет большой поршень двигаться вверх всего на 100 мкс. 1 мм. Эта разница в движении возникает из-за того, что площадь поверхности большого поршня в 100 раз больше чем у малого поршня. Однако, в обмен на уменьшение хода, выходная сила на большом поршне становится в 100 раз больше чем входная сила (при условии, что трение и потери пренебрегаются).

Иными словами, в то время как расстояние сокращается, сила усиливается, и полная энергия в системе остается в равновесии.

Кроме того, если соединительная труба снабжена обратный клапан, Система может работать как гидравлический насос. Каждый ход малого поршня увеличивает давление в системе, заставляя большой поршень постепенно подниматься вверх. С каждым ходом насоса большой поршень перемещается на один ход вперед. 1 мм, непрерывно прикладывая силу, которая в 100 раз сильнее чем входная сила.

Этот принцип работы широко используется в гидравлические прессы, домкраты, гибочные станки и другое тяжелое промышленное оборудование, где требуются большие усилия, но доступно лишь ограниченное ручное или моторизованное управление.

Вот как это работает шаг за шагом в контексте гидравлического пресса.

Два поршня:

Гидравлический пресс обычно состоит из двух поршней разных размеров, соединенных цилиндром, заполненным жидкостью, обычно маслом.

Приложение силы к малому поршню: 

При приложении силы к меньшему поршню в жидкости под ним возникает давление. Поскольку жидкость несжимаема, это давление равномерно распределяется по всему объёму.

Передача давления: 

Согласно закону Паскаля, давление (определяемое как сила на единицу площади, P=F/A), действующее на малый поршень, должно быть равно давлению, действующему на большой поршень. Следовательно, если на малый поршень действует сила F1 и площадь A1, а площадь большого поршня больше, A2, давление P в системе можно выразить как: P=F1/A1=F2/A2 

Где:

●F1 — сила, приложенная к входному поршню

●A1 — площадь входного поршня

●F2 — сила, создаваемая выходным поршнем

●A2 — площадь выходного поршня

Усиление силы:

Переставляем уравнение: P=F1/A1=F2/A2

Для F2 (силы, прилагаемой большим поршнем) это показывает, что сила F2 умножается на отношение площадей двух поршней. Поскольку A2 больше A1, F2 больше F1.

Видео