Гидравлический пресс

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС

Закон Паскаля позволяет объяснить действие гидравлической, машины (от греческого слова гидравликос — водяной). Это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Основной частью гидравлической машины служат два цилиндра разного диаметра, снабженные поршнями и соединенные трубкой (рис.). 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 F 1 и F 2 — силы, действующие а поршни, S 1 и S 2 — площади поршней. Давление

под первым (малым) поршнем равно F 1 /S 1 , а под вторым ( большим) F 2 /S 2 . По закону Паскаля давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, т. е. F 1 /S 1 = F 2 /S 2 . откуда:

F 2 /F 1 = S 2 /S 1 .

Следовательно, сила F 2 во столько раз больше силы F 1 , во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Например, если площадь большого поршня 500 см 2 , а малого 5 см 2 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 гидравлической машины можно малой силой уравновесить большую силу.

Отношение F 2 / F 1 показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 10000 Н/100 Н = 100 Н.

Гидравлическую машину, служащую для прессования (сдавливания), называют гидравлическим прессом .

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 в десятки и сотни миллионов ньютонов.

Устройство гидравлического пресса схематически показано на рисунке. Прессуемое тело А кладут на платформу, соединенную с большим поршнем В. При помощи малого поршня D создается большое давление на жидкость. Это давление без изменения передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры (закон Паскаля). Поэтому такое же давление действует и на поршень В.

Но так как площадь поршня В больше площади поршня Д то и сила, действующая на него, будет больше силы, действующей на поршень D . Под действием этой силы поршень В будет подниматься. При подъеме поршня В тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. М — манометр, при помощи которого измеряют давление жидкости, Р — предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня D . Это осуществляется так. При подъеме малого поршня клапан К открывается и в пространство, находящееся под поршнем, засасывается жидкость. При опускании малого поршня под действием давления жидкости клапан К закрывается, а клапан К' открывается и жидкость переходит в большой сосуд.

Укажите основные части гидравлической машины и подпишите их названия в соответствующих местах рисунка.

Запишите формулу гидравлической машины.

• Что положено в основу работы гидравлических машин?
• Каково основное назначение гидравлических машин?
• Площади поршней гидравлического пресса относятся как 1 : 100. С какой силой достаточно действовать на его малый поршень, чтобы он сжимал прессуемое тело с силой 5 000 000 Н? Трение не учитывайте.
• Изменится ли указанное вами число, если вместо масла использовать з машине воду?
• Как повлиял бы на вычисленную вами силу учет трения?

Решите задачи:

• На малый поршень гидравлического пресса действует сила 6 Н. Площадь малого поршня 5 см 2 . Площадь большого поршня 100 см 2 . Какая сила действует на большой поршень?
• Площадь малого поршня гидравлического пресса 4 см 2 , а большого 180 см 2 . С какой силой нужно действовать на малый поршень, чтобы на большой действовала сила 360 Н?

Решите задачи:

• На большой поршень гидравлической машины положен груз массой 640 кг. Можно ли, приложив к малому поршню силу 1,5 Н, поднять этот груз, если площадь малого поршня 0,8 см 2 , а большого 36 см 2 ?
• Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 25 см. При этом большой поршень поднялся на 5 см. Какая сила действует на большой поршень?
• Малый поршень гидравлической машины площадью 2 см 2 под действием силы 400 Н опустился на 24 см. Площадь большого поршня 8 см 2 . Определите вес груза, поднятого поршнем, и высоту, на которую был поднят груз.

Домашнее задание:

§ 47 (с. 111-114),

Л. № 498 [406].