Пневматические/гидравлические механизмы

Газы и жидкости, находящиеся под давлением, нашли широкое применение в промышленной технике. Рассмотрим это.

На этом рисунке вы видите пневматический отбойный молоток (греч. «пневматикос» – воздушный). При помощи сжатого воздуха работают также двери в автобусах и метро, тормоза поездов и грузовых автомобилей.

Встречаются также механизмы, работающие при помощи сжатой жидкости. Они называются гидравлическими (греч. «гидор» – вода, жидкость).

Ниже показано устройство действующей модели гидравлического пресса. Он состоит из двух сообщающихся цилиндров, заполненных машинным маслом и закрытых подвижными поршнями. Надавливая на рукоятку, мы сжимаем масло в малом цилиндре, левый клапан закрывается, и через открывшийся правый клапан масло перетекает в большой цилиндр.

При поднятии рукоятки правый клапан закрывается, левый открывается, и масло из левого резервуара перетекает в малый цилиндр. При опускании рукоятки всё повторяется. Постепенно давление масла в большом цилиндре возрастает, и правый поршень всё сильнее сдавливает (прессует) деталь.

Понятно, что пресс потому и применяют, что малая сила, с которой мы давим на рукоятку, преобразуется прессом в большую силу сдавливания прессуемой детали. Промышленные прессы позволяют получить выигрыш в силе более 1000 раз. С их помощью изготавливаются (прессуются) пластмассовые и металлические детали и заготовки, которые можно встретить в каждом доме, офисе, автомобиле.

Объясним, почему пресс позволяет получать выигрыш в силе. Изобразим схему устройства пресса (см. рисунок). У левого цилиндра меньший диаметр, у правого цилиндра – больший. F1 и F2 – силы, действующие на поршни, S1 и S2 – площади этих поршней. Рисунок иллюстрирует, что при равновесии поршней сила, действующая на поршень с большей площадью, всегда больше силы, действующей на поршень с меньшей площадью.

Докажем эту закономерность. Поскольку масло – жидкость, то, согласно закону Паскаля, давление масла под обоими поршнями одинаково: p1 = p2

Преобразовав равенство дробей «крест-накрест» по свойству пропорции, получим правило равновесия сил на прессе:

F1 и F2 – силы, действующие на поршни,
S1 и S2 – нижние площади этих поршней.

Словами его можно выразить так: большая сила должна быть больше меньшей во столько же раз, во сколько площадь большего поршня больше площади меньшего. Заметим, что отношение F2 к F1 – это выигрыш в силе. Он тем значительнее, чем сильнее отличаются нижние площади поршней.

Правило равновесия сил на прессе справедливо для всех гидравлических и для пневматических механизмов. Например, изображённый на рисунке отбойный молоток будет производить тем большее воздействие на добываемую руду, чем больше диаметр этого инструмента и площадь поршня внутри него, соприкасающаяся с сжатым воздухом.

Еще статьи в этой категории:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *