Để hiểu cơ chế hoạt động của máy ép thủy lực, chúng ta hãy ghi nhớ quy tắc giao tiếp của tàu. Blaise Pascal, tác giả của nó, phát hiện ra rằng nếu chúng chứa đầy một chất lỏng đồng nhất, thì mức của nó trong tất cả các bình là như nhau. Trong trường hợp này, cấu hình của các thùng chứa và kích thước của chúng không quan trọng. Bài viết sẽ mô tả một số thí nghiệm với các thùng chứa thông tin giúp chúng ta hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực.
Thử nghiệm
Giả sử chúng ta có các mạch liên lạc với các khu vực mặt cắt khác nhau. Chúng ta biểu thị diện tích của cái nhỏ hơn bằng s, cái lớn hơn - bằng S. Hãy đổ đầy chất lỏng vào các bình chứa. Theo quy luật thông tắc mạch, các bề mặt của chất lỏng có cùng độ cao.
Hãy đóng các bình từ trên cao bằng các piston. Chúng ta có thể cho rằng s và S là diện tích của các piston. Ấn vào vật nhỏ hơn với lực f. Nó sẽ đi xuống, chất lỏng sẽchảy vào xi lanh lớn hơn, và piston bên trái sẽ bắt đầu tăng lên. Để ngăn chặn anh ta tăng, chúng tôi cũng sẽ áp dụng vũ lực với anh ta. Ký hiệu là F.
Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của máy ép thủy lực, chúng ta hãy thử tìm mối liên hệ giữa hai lực này. Chúng tôi sẽ tiến hành từ điều kiện cân bằng. Trước khi chúng tôi bao phủ các bình bằng các pít-tông, các chất lỏng ở trạng thái cân bằng. Áp suất trong các bình là như nhau (p=P). Nhấn xuống cả hai piston để chất lỏng vẫn ở trạng thái cân bằng. Tất nhiên, áp suất p và P sẽ tăng lên. Tuy nhiên, chúng sẽ vẫn như cũ, bởi vì chúng sẽ tăng lên cùng một lượng bổ sung. Đây là lượng áp suất do các piston tạo ra. Nó được truyền đi khắp nơi theo định luật Pascal.
Đây là điều kiện cân bằng: p=P. Bạn có thể coi áp suất do các pít-tông tạo ra, hoặc áp suất của cột chất lỏng. Kết quả sẽ giống nhau. Lưu ý rằng áp suất do các piston tạo ra lớn hơn áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng một nghìn lần. Một cột nước cao vài cm tạo ra một áp suất bằng hàng trăm pascal. Và áp suất piston là hàng trăm kilopascal, và đôi khi là megapascal. Do đó, trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ bỏ qua áp suất của cột chất lỏng và cho rằng áp suất p và P chỉ được tạo ra bởi các lực f và F.
Sự phụ thuộc của lực ép của các piston lên diện tích của chúng
Hãy suy ra công thức, nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực mà không có nó sẽ không thể hiểu nổi. p=f / s và tương tự P=F / S. Hãy thực hiện một sự thay thế vào điều kiện cân bằng. f / s=F / S. Và bây giờ chúng ta hãy so sánh các lực f và F. Để làm điều này, cả phần bên trái và bên phải của biểu thứcnhân với S và chia cho f. Ta nhận được fS / sf=FS / Sf. Hãy hủy bỏ f và S trong cả hai phần. Kết quả sẽ là đẳng thức F / f=S / s.
Khái niệm chiến thắng là hợp lệ
Nếu S>s thì lực ép lên pittong trong bình lớn gấp bao nhiêu lần lực ép lên pittong nhỏ, diện tích của pittong lớn hơn diện tích bao nhiêu lần Cái nhỏ. Nói cách khác, bằng cách tác dụng một lực nhỏ lên một piston nhỏ, trong một bình lớn, chúng ta sẽ nhận được một lực lớn hơn nhiều so với lực mà chúng ta ấn lên một piston nhỏ. Đây là một hiệu ứng được gọi là tăng sức mạnh. Nó cho thấy các lực khác nhau bao nhiêu lần, tức là tỉ số giữa F và f là bao nhiêu. Nếu chúng ta lấy các bình có diện tích mặt cắt ngang rất khác nhau, thì chúng ta có thể nhận được sức mạnh tăng lên theo hệ số mười hoặc một nghìn. Phân tích lực cho thấy rõ ràng: lực tăng lên bằng tỷ số giữa diện tích của piston lớn và nhỏ.
Chuyển động của các piston của máy thủy lực
Nhiều ngành sử dụng nguyên lý của máy ép thủy lực: vật lý, xây dựng, chế biến vật liệu, nông nghiệp, ô tô, v.v. Ví dụ về ứng dụng của máy thủy lực được thể hiện trong hình.
Chúng ta hãy xem xét tất cả hai bình thông nhau giống nhau với các piston, nhưng bây giờ chúng ta sẽ không chú ý đến lực, mà là khoảng cách mà các piston di chuyển khi di chuyển. Hãy tưởng tượng rằng vị trí ban đầu của họ là khác nhau. Piston có diện tích S nằm bên dưới piston có diện tích s. Hãy dịch chuyển pittông nhỏ hơn với quãng đường h. Nước từ một bình nhỏ hơn truyền vào một bình lớn hơn vàép lên pít tông. Anh ấy đã chuyển sang độ cao H.
Biết tỷ lệ giữa các diện tích, chúng ta tìm thấy tỷ lệ giữa các chiều cao. Thể tích chịu áp suất từ hình trụ bên trái sang hình trụ bên phải được ký hiệu là v. Một chất lỏng có thể tích V vào đúng hình trụ, chất lỏng không nén được. Làm thế nào điều này có thể được viết bằng toán học? v=v. Thể hiện khối lượng về diện tích và chiều cao. v=sh và V=SH. Vậy sh=SH. Đ / s=h / H. Do đó, cường độ đạt được là F / f=h / H. Tỷ lệ này cho chúng ta hiểu về cách thức hoạt động của máy ép thủy lực. Chúng tôi kết luận rằng vì F lớn hơn f nên H nhỏ hơn h và bằng cùng một hệ số.
Giả sử máy thủy lực tăng gấp trăm lần sức mạnh. Điều này có nghĩa là nếu chúng ta hạ piston nhỏ hơn 100 mm, thì piston kia sẽ chỉ tăng 1 mm. Và có những cỗ máy tăng sức mạnh gấp ngàn lần. Nhưng còn khi có xe lên pit-tông và cần nâng lên độ cao vài mét thì sao?
Thiết kế và nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực
Trong piston của một khu vực nhỏ có một van đóng ống dẫn đến bình chứa dầu động cơ. Nước thường không được sử dụng trong máy ép thủy lực vì nó có tính ăn mòn và có nhiệt độ sôi tương đối thấp. Piston dẫn động tay cầm. Chất lỏng được chuyển từ hình trụ nhỏ hơn sang hình trụ lớn hơn qua một ống.
Tàu lớn cũng có một van và một pít-tông. Khi chúng ta nâng cần, dầu, với sự trợ giúp của khí quyểnáp suất bị hút vào xi lanh nhỏ hơn. Khi ta hạ pít-tông xuống, van đóng lại, dầu không có chỗ nào để đi nên sẽ đi vào một bình lớn hơn. Nó nâng van trong đó, thể tích dầu tăng lên, do đó piston tăng lên. Khi chúng ta nâng piston nhỏ lên một lần nữa, van trong bình lớn đóng lại, do đó dầu không đi đâu được và piston vẫn ở nguyên vị trí.
Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực là mọi dao động của piston nhỏ luôn dẫn đến chuyển động của piston lớn lên trên. Thiết bị có một cơ chế cho phép piston lớn đi xuống. Đây là một ống có vòi trong một bình lớn hơn. Khi đóng vòi ta bịt kín xilanh lớn, khi mở ta đưa cảo thủy lực về vị trí ban đầu, nhớt chảy ra. Nó quay trở lại bình chứa, cho phép piston được hạ xuống.
