Гидравлический пресс

Закон Паскаля позволяет объяснить действие гидравлической маши­ны. Гидравлическую машину, служащую для прессования (сдавливания), называют гидравлическим прессом.

Основной частью гидравлического пресса служат два цилиндра раз­ного диаметра, снабженные поршнями и соединенные между собой трубкой (рис. 131). Пространство под поршнями и трубку заполняют жидкостью (обычно минеральным маслом). Высоты столбов жидкости в обоих, цилиндрах одинаковы, пока на поршни не действуют силы.

Допустим теперь, что F1 и F2 — силы, действующие на поршни, S1 и S2—площади поршней. Давление под первым (малым) поршнем равно F1/S1, а под вторым (боль­шим) F2/S2. По закону Паскаля давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, т. е. F1/S1 = F2/S2 откуда:

F2 = F1*S2/S1

Следовательно, сила F2 во столько раз больше силы F1 во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Например, если площадь большого поршня 500 см2, а малого 5 см2 и на малый поршень действует сила 100 Н, то на больший поршень будет действовать сила в 100 раз большая, т. е. 10 000 Н.

Таким образом, с помощью гидравлического пресса можно малой силой уравновесить большую силу.

Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила, например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют при изготовлении стальных валов машин, железнодорожных колес и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу давления в десятки и сотни миллионов ньютонов.

Устройство гидравлического пресса схематически показано на рисунке 132. Прессуемое тело A кладут на платформу, соединенную с большим поршнем В. При поднятии этого поршня тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. М — манометр, при помощи которого измеряют давление жидкости, P — клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение.

Из малого сосуда в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня. Это осуществляется так. При подъеме малого поршня в пространство, находящееся йод ним, засасывается жидкость. При этом клапан K открывается, а клапан К’ закрывается под действием давления жидкости. При опускании малого поршня, наоборот, закрывается клапан K, а открывается клапан K’ и жидкость переходит в большой сосуд.

Вопросы. 1. Какой закон используют в устройстве гидравлических машин? 2. Какой выигрыш в силе дает гидравлический пресс (при отсутствии трения)?

Упражнения.

1. На рисунке 133 изображена упрощенная схема гидравлического подъемника (гидравлического домкрата). Груз какой массы можно поднять такой машиной, если известно, что площадь малого поршня 1,2 см2, большого — 1440 см2, а сила, действующая на малый поршень, может достигать 1000 Н? Трение не учитывать.

2. В гидравлическом прессе площадь малого поршня 5 см2, площадь большого —500 см2, Сила, действующая на малый поршень, 400 Н, на большой —36 кН. Какой выигрыш в силе дает этот пресс? Почему пресс не дает максимального (наибольшего) выигрыша в силе? Какой выигрыш в силе должен был бы давать этот пресс при отсутствии силы трения между поршнем и стенками пресса?

3. Можно ли создать машину, подобную гидравлической, но только с воздухом вместо воды? Ответ обоснуйте.

Задания

1. На рисунке 134 изображена схема автомобильного гидравлического тормоза, где 1 — тормозная педаль, 2 — цилиндр с поршнем, 3 — тормозной цилиндр, 4 — тормозные колодки, 5 — тормозные барабаны, 6 — пружина. Цилиндры и трубки заполнены специальной жидкостью. Расскажите по этой схеме, как действует тормоз.
2. Прочтите в конце учебника параграф «Пневматические машины и инструменты».