Що таке гідравліка в машині

основи гідравліки

що таке гідравліка в машині

На відміну від твердого тіла рідина характеризується малим зчепленням між частинками, внаслідок чого вона має плинністю і приймає форму посудини, в який її поміщають.

Рідини поділяють на два види:

 

Краплинні рідини володіють великим опором стисненню (практично нестисливі) і малим опором дотичним і розтягуючих зусиль (через незначну зчеплення частинок і малих сил тертя між частинками).

До крапельним рідин відносяться вода, бензин, гас, нафту, ртуть та інші

Газоподібні рідини характеризуються майже повною відсутністю опору сжатію.К газоподібним рідин відносяться всі гази.

До основних фізичних властивостей рідини відносяться:

Щільність – це відношення маси до об’єму, що займають цією масою. Щільність вимірюють в системі СІ в кілограмах на кубічний метр (кг / м3). Щільність води становить 1000 кг / м3.

Використовуються також укрупнені показники: – кілопаскалях – 1 кПа = 103 Па; – мегапаскалей – 1 МПа = 106 Па.

Стисливість рідини – це її властивість змінювати обсяг при зміні тиску. Це властивість характеризується коефіцієнтом об’ємного стиснення або стисливості, що виражає відносне зменшення об’єму рідини при збільшенні тиску на одиницю площі. Для розрахунків в області будівельної гідравліки воду вважають нестисливої. У зв’язку з цим при вирішенні практичних завдань сжимаемостью рідини зазвичай нехтують.

Величина, зворотна коефіцієнту об’ємного стиснення, називається модулем пружності. Модуль пружності вимірюється в паскалях

.

Температурне розширення рідини при її нагріванні характеризується коефіцієнтом температурного розширення, який показує відносне збільшення об’єму рідини при зміні температури на 1 С.

На відміну від інших тіл обсяг води при її нагріванні від 0 до 4 ° С зменшується. При 4 ° С вода має найбільшу щільність і найбільшу питому вагу; при подальшому нагріванні її об’єм збільшується. Однак в розрахунках багатьох споруд при незначних змінах температури води і тиску зміною цього коефіцієнта можна знехтувати.

ž

В’язкість рідини – її властивість чинити опір відносному руху (зрушенню) частинок рідини. Сили, що виникають в результаті ковзання шарів рідини, називають силами внутрішнього тертя, або силами в’язкості.

Сили в’язкості проявляються при русі реальної рідини. Якщо рідина знаходиться в спокої, то в’язкість її може бути прийнята рівною нулю. Зі збільшенням температури в’язкість рідини швидко зменшується; залишається майже постійною при зміні тиску.

 

гідростатика

Гідростатику  називається розділ гідравліки, в якому розглядаються закони рівноваги рідини і їх практичне застосування.

гідростатичний тиск

У яка покоїться рідини завжди присутній сила тиску, яка називається  гідростатичним тиском .

Рідина робить силову дію на дно і стінки посудини. Частинки рідини, розташовані у верхніх шарах водойми, відчувають менші сили стиснення, ніж частинки рідини, що знаходяться у дна.

Гідростатичний тиск має властивості

  • Властивість 1 . У будь-якій точці рідини гідростатичний тиск перпендикулярно майданчику дотичній до виділеного обсягу і діє всередину розглянутого об’єму рідини.
  • Властивість 2 . Гідростатичний тиск незмінно у всіх напрямках.
  • Властивість 3 . Гідростатичний тиск в точці залежить від її координат в просторі.

Основне рівняння гідростатики

Розглянемо поширений випадок рівноваги рідини, коли на неї діє тільки одна масова сила – сила тяжіння, і отримаємо рівняння, що дозволяє знаходити гідростатичний тиск в будь-якій точці розглянутого об’єму рідини. Це рівняння називається  основним рівнянням гідростатики .

Нехай рідина міститься в посудині (рис.8) і на її вільну поверхню діє тиск  P . Знайдемо гідростатичний тиск  P  в довільно взятій точці  М , розташованої на глибині  h .

Виділимо близько точки  М  елементарну горизонтальну площадку  dS  і побудуємо на ній вертикальний циліндричний об’єм рідини висотою  h . Розглянемо умова рівноваги зазначеного обсягу рідини, виділеного із загальної маси рідини.

Тиск рідини на нижню основу циліндра тепер буде зовнішнім і направлено по нормалі всередину обсягу, тобто вгору.

Запишемо суму сил, що діють на даний обсяг в проекції на вертикальну вісь:

  1. Чому пила пиляє криво
  2. Як точити ланцюг бензопили
  3. Що таке навантажувач
  4. Як прокачати зчеплення на Уралі
  5. Як прокачати гальма на Уралі
  6. Чому не заводиться мотоблок
  7. Як прокачати гальма на уаз буханець
  8. Екскаватор що це таке
  9. Скільки води в пожежній машині

 

гідравлічні машини

що таке гідравліка в машині

Гідравлічні машини в принципі своєї роботи ґрунтуються на застосуванні закону Паскаля, який говорить, що тиск, вироблене на рідину, передається всередині неї в усі боки з однаковою силою.

Що ж таке гідравлічний агрегат? Гідравлічний – значить працює за рахунок тиску або руху рідини, наприклад води.

У цій статті ми зібрали для Вас принцип дії і основні схеми найбільш часто вживаних гидростатических машин.

Гідравлічний прес застосовується для отримання великих стискаючих зусиль, які необхідні, наприклад, для деформації металів при обробці тиском (пресування, кування, штампування), при випробуванні різних матеріалів, ущільненні пухких матеріалів і т.д.

Схема і принцип дії

Найпростіша схема гідравлічної машини, такий як гідравлічний прес складається з двох циліндрів А і В (малого та великого діаметру), з’єднаних між собою трубкою С. Така схема схожа на роботу сполучених посудин.

У малому циліндрі розташований малий поршень гідравлічної машини D, з’єднаний з важелем ОКМ, мають нерухому шарнірну опору в точці О, а у великому циліндрі – великий поршень гідравлічної машини (плунжер) Е, що становить одне ціле з платформою F, на якому розташовано пресується тіло G .

Важіль приводиться в дію вручну або за допомогою спеціального двигуна. При цьому поршень D починає рухатися вниз і надавати на що знаходиться під ним рідина тиск, який передається на поршень Е і змушує його разом зі столом рухатися до тих пір, поки тіло G не ввійде в зіткнення з нерухомою плитою Н.

 

При подальшому підйомі столу починається процес пресування (стиснення) тіла G.

Якщо даний пристрій служить не для пресування, а тільки для підняття вантажу, тобто являє собою так званий гідравлічний підйомник, то нерухома плита Н в цьому випадку виявляється зайвою і з конструкції виключається.

Разом із зазначеними на схемі частинами гідравлічний прес забезпечується всмоктуючим і нагнітальним клапанами, регулюючими роботу преса, і клапаном, що охороняє його від розриву при надмірному зростанні тиску (на схемі клапани не показані).

Сила тиску, ККД і формула машини

Встановимо основні співвідношення, що визначають роботу преса. Нехай зусилля, що діє на кінець М важеля ОКМ, буде називатися Q, а плечі важеля ОК = a, КМ = b. Тоді, розглядаючи рівновагу важеля і складаючи рівняння моментів щодо його центру обертання Про виводимо рівняння

Q * (a + b) = P1 * a,

Знаходимо силу передану на поршень D малого циліндра

P1 = Q * (a + b) / a

і створюється в рідині додатковий гідростатичний тиск

ρ = P1 / (πd12 / 4)

де d1 – діаметр малого циліндра.

Тиск ρ передається на поршень Е великого циліндра, в результаті чого повна сила тиску на цей поршень, обумовлена ​​силою Q, буде

P2 = ρ * (πd22 / 4) = Q (d2 / d1) 2 * (a + b) / a,

де d2 – діаметр великого циліндра.

З цього виразу видно, що сила P2 може бути отримана скільки завгодно великий шляхом вибору відповідних розмірів циліндрів і плечей рушійного важеля.

Насправді справжня сила P2, що передається на стіл і здійснює процес пресування, виявляється дещо менше через неминучих втрат енергії на подолання тертя в рухомих частинах преса і витоків рідини через різні нещільності і зазори.

Ці втрати враховуються введенням в формулу коефіцієнта корисної дії – ККД. Таким чином формула гідравлічної машини

 

P1 = ККД * Q (d2 / d1) 2 * (a + b) / a,

Практично цей коефіцієнт має значення від 0,75 до 0,85.

В сучасних гідравлічних пресах можна отримати дуже великі тиску (до 25 000 т.). У таких конструкціях малий циліндр виконують зазвичай у вигляді поршневого насоса високого тиску, що подає робочу рідину (воду або масло) у великій циліндр (власне прес), часто з додаванням в схему спеціального пристрою – гідравлічного акумулятора, вирівнюючого роботу насоса.

гідравлічний акумулятор

Як показує назва – гідравлічний акумулятор служить для акумулювання, тобто накопичення, збирання енергії. Він застосовується на практиці в тих випадках, коли необхідно виконати короткочасну роботу, що вимагає значних механічних зусиль, наприклад, підняти більшу вагу, відкрити і закрити ворота шлюзів тощо

Найбільш широке застосування гідравлічні акумулятори отримали при роботі гідравлічних пресів, що використовуються тут як установки, які накопичують рідину в період холостого ходу преса і віддають її при робочому ході, коли подача насосів виявляється недостатньою.

Гідравлічний акумулятор складається з циліндра А, в якому вміщено плунжер В, приєднаний своєю верхньою частиною до платформи С, несучої вантаж великої ваги. В акумулятор по трубі D насосом нагнітається рідина (вода або масло), яка піднімає вгору плунжер з вантажем. При досягненні крайнього верхнього положення насос автоматично вимикається.

Позначимо вага плунжера з вантажем через G, а його повну висоту підйому через Н. Тоді енергія, запасені акумулятором при повному підйомі плунжера, буде дорівнює G * H, а створюване їм в рідини гідростатичний тиск

P = G / F,

де F – площа перетину плунжера

Під таким тиском знаходиться в акумуляторі рідина підводиться по трубі Е до гідравлічних машин – наприклад, пресовим машинам, забезпечуючи тим самим їх роботу з постійним навантаженням.

 

Гідростатичний тиск, що створюється акумулятором, буде тим більше, чим менше площа перетину плунжера.

Однак при надмірному зменшенні перетину плунжера останній може виявитися недостатньо міцним. Тому при необхідності отримання дуже великих тисків застосовуються так звані диференціальні акумулятори зі ступінчастим поршнем.

У цьому випадку тиск на рідину, що знаходиться в циліндрі А, передається через невелику площу кільцевого уступу ступеневої поршня, пропущеного крізь обидві кришки циліндра (верхню і нижню), і отже, перетин поршня може бути вибрано такого розміру, при якому забезпечується необхідна міцність.

гідравлічна турбіна

Гідравлічні двигуни служать для перетворення гідравлічної енергії потоку рідини в механічну енергію, одержувану на валу двигуна і використовувану в подальшому для різних цілей, в основному для приводу робочих машин.

 

У ручних механізмах двостороннього дії до верху і низу циліндричної порожнини підведені паралельні лінії всмоктування рідини з бака і її нагнітання в трубопровід. При будь-якому ході поршня – вгору або вниз – один з пари впускних і випускних клапанів відкривається. В результаті забезпечується більш продуктивна робота насоса з безперервною і рівномірним подаванням робочої рідини.

Простий пристрій гідроапарата, що вимагає докладання мускульної сили, пояснює його широке застосування у виробництві, індивідуальному господарстві, автосервісі, будівництві. Моделі даного типу стають складовою частиною різних механізмів:

  • випробувальних стендів;
  • лабораторного обладнання;
  • вантажопідіймальних кранів і платформ;
  • статичних гідроінструмента;
  • водяних побутових обприскувачів;
  • домкратів;
  • пресового устаткування.

Головний мінус – низька продуктивність. До переваг можна віднести: надійність; простоту конструкції; низьку вартість; роботу без електроприводу, отже, незалежність від наявності джерел електроживлення; автономність; малий розмір і вага; можливість швидко виконати необхідний ремонт своїми руками.

Вироби під вітчизняним брендом НРГ особливо популярні в приватних гаражах, сфері автосервісу, ремонтних та індивідуальних майстерень.

Радіально-поршневі

Основне застосування пристроїв даного типу – підйомне і пресове обладнання, протяжні верстати.

Типи поршневих гідравлічних насосів з радіальним розташуванням циліндрів:

  • Конструкції з ротором, зміщеним щодо осі статора.Радіальні циліндричні розточення ротора є циліндрами. У них розташовуються поршні, при обертанні ротора притискаються до стінок обойми нерухомого корпусу. Поршні обертового ротора приходять в зворотно-поступальний рух з ходом, рівним подвоєному зміщення (ексцентриситету). Всередині розташована нерухома розподільна вісь, яка виконує роль золотника. Проточки вісі з’єднані з вхідними і напірної лінією приводу. Поворот ротора на 180 ° призводить поршень в поступальний рух до максимально висунутого положення. В цей час камера циліндра збільшує обсяг і всмоктує масло через проточку розподільної осі. Здійснюючи такі півоберта, поршень повертається в тіло ротора і витісняє масло вже в напірну порожнину розподільника. Змінюючи величину ексцентриситету, регулюють продуктивність механізму.Змінюючи ексцентриситет по знаку, тобто, переміщаючи ротор до протилежної стінки корпусу, домагаються зміни потоку рідини – реверсу.
  • З співвісним розташуванням статора і ротора. Але група поршнів вже має радіальне розташування в статорі, а на роторі присутній ексцентричний кулачок. У кожному поршні конструктивно закладені два клапана – всмоктування і нагнітання. Обертання ексцентричного кулачка призводить до послідовної роботи клапанів, забезпечуючи перетікання робочої рідини. Конструкції цього типу частіше застосовуються в гідромоторах.

 

Добавить комментарий

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