Инструмент

Как работает гидравлический пресс физика 7

Устройство гидравлического пресса

В реальных прессах употребляются большие насосы разных типов, от насоса по трубопроводам жидкость поступает к одному либо нескольким гидроцилиндрам. Характеристики потока. давление, расход могут регулироваться при помощи предохранительных и редукционных клапанов, дросселей, регуляторов расхода.

Разглядим, принципную схему реального гидравлического пресса.

Жидкость от насоса через фильтр поступает на вход трехпозиционного распеределителя. В нейтральном положении золотник жидкость через распределитель отчаливает на слив. При переключении распределителя жидкость направляется в поршневую либо штоковую полость гидроцилиндра установленного на гидравлическом прессе.

Во время подачи жидкости в поршневую полость осуществляется рабочий ход. прессование. Во время подачи жидкости в штоковую полость. оборотный ход.

Усилие прессования определяется как произведение площади поршня на давление в полости гидроцилиндра:

Наибольшее давление в системе определяется настройкой предохранительного клапана и контролируется по манометру, установленному в напорной косильной лески.

Принцип действия гидравлического пресса

Принцип деяния гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Если подействовать на малый поршень с силой. то под малым поршнем возникнет давление:

Согласно закону Паскаля это давление будет передаваться без конфигурации по всем фронтам в всякую точку жидкости, включая точки под огромным поршнем. Потому давление под огромным поршнем:

Из последнего соотношения видно, что сила, с которой жидкость действует на большой поршень больше силы воздействия на малый поршень во столько раз, во сколько площадь огромного поршня превосходит площадь малого. Таким макаром гидравлический пресс дает выигрыш в силе.

Гидравлический пресс

Гидравлический пресс. это машина, которая действует на основе законов движения и равновесия жидкостей.

Закон Паскаля лежит в основе принципа действия гидравлического пресса. Название этого устройства происходит от греческого слова гидравликос. водяной. Гидравлическим прессом называют гидравлическую машину, которая используется для прессования (сдавливания). Гидравлический пресс используют там, где необходима большая сила, например, при выдавливании масла из семян. При помощи современных гидравлических прессов можно получать силу до 10^8ньютонов.

Основу гидравлической машины составляют два цилиндра разного радиуса с поршнями (рис.1), которые соединены трубой. Пространство в цилиндрах под поршнями обычно заполняют минеральным маслом.

Для того чтобы понять принцип действия гидравлической машины следует вспомнить, что такое сообщающиеся сосуды и в чем смысл закона Паскаля.

Гидравлический пресс презентация к уроку (физика, 7 класс)

Механизмы, работающие при помощи какой-нибудь жидкости, называются гидравлическими (греч. » гидор «. вода, жидкость). 3 Определение.

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

Определение. Гидравлическая машина (от греч. гидравликос – водяной). это машина, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Схема гидравлического пресса 6 Поршень 1, S1 Поршень 2, S2

Устройство гидравлического пресса 1 – прессуемое тело, 2 – платформа, соединенная с большим поршнем, 3 – малый поршень, 4 – манометр, 5 – предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение, 6 – клапан, 7 – клапан.

Устройство гидравлического пресса основано на законе Паскаля Два сообщающихся сосуда наполнены однородной жидкостью и закрыты двумя поршнями, площади которых S 1 и S 2 (S 2 S 1 ). По закону Паскаля имеем равенство давлений в обоих цилиндрах: p 1 =p 2 8

9 p 1 = p 2 F 1 F 1 S 2 = F 2 S 1 p 1 p 2 ПАСКАЛЬ S 1 F 1 p 1 = S 2 F 2 P 2 = S 1 F 2 S 2 = F 1 F 2 S 1 S 2 =

При работе гидравлического пресса создается выигрыш в силе, равный отношению площади большего поршня к площади меньшего. 10 F 1 F 2 S 1 S 2

Вывод Сила F 2 во столько раз больше силы F 1. во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого поршня.

Какую силу нужно приложить к меньшему поршню площадью 0,1 м 2. чтобы поднять тело весом 500 Н, находящийся на поршне площадью 5 м 2 ? Дано S 1 = 0,1м 2 F 1 =500H S 2 =5 м 2 F 2 = ? 15 Решение F 2 = F 1 S 2 S 1 F 2 = 500 Н 5 м 2 0,1м 2 = 25000 Н Ответ: 25000 Н F 1 F 2 S 1 S 2 =

Какую силу нужно приложить к меньшему поршню площадью 0,1 м 2. чтобы поднять тело массой 200 кг, находящееся на поршне площадью 10 м 2 ? Дано S 1 = 0,1м 2 m 2 =20 кг S 2 = 10м 2 F 1 = ? 16 Решение F 1 = F 2 S 1 S 2 F 1 = 1960 Н 0,1 м 2 10м 2 = 19,6 Н Ответ: 19,6 Н F = m g F 2 =20 0 кг 9,8 Н/кг=1960Н F 1 F 2 S 1 S 2 =

Задача для самостоятельного решения Большой поршень гидравлической машины, площадь которого 60 кв.см, поднимает груз весом 3000 Н. Найдите площадь меньшего поршня, если на него действует сила 200 Н.

Задача для самостоятельного решения Площадь меньшего поршня гидравлического пресса 10 кв.см, на него действует сила 200 Н. Площадь большего поршня 200 кв.см. Какая сила действует на больший поршень?

Итог урока: Гидравлические механизмы необходимы в жизни человека. Они позволяют добиваться выигрыша в силе 19

Домашнее задание:. § 47, Л.498, вопросы. Пневматические машины и инструменты. Изготовить действующий макет гидравлического пресса (два шприца разных объемов, соломинку для коктейля) 20

Как работает гидравлический пресс физика 7

В этом уроке мы изучим устройство и принцип действия гидравлических машин.

В жизни человеку очень часто приходится сталкиваться с такими ситуациями, где нужно поднять груз большой массы на высоту или сжать какое-либо тело. Например, автомобилисту нужно сменить проколотое колесо. Для этого нужно приподнять автомобиль. Поднять 5 кг, 10 кг взрослому человеку не так сложно. Но поднять автомобиль? Или нужно выжать масло из семян подсолнуха, спрессовать бумагу. И вот в таких случаях на помощь приходят разные механизмы, позволяющие получить большую силу, прилагая незначительные усилия.

Одним из таких механизмов является гидравлическая машина.

Гидравлическая машина (от греческого слова гидравликос водяной) это машина, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкостей. Первая гидравлическая машина была создана Паскалем, который называл ее машиной для увеличения силы.

Гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды два соединенных друг с другом цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями и заполненных жидкостью (водой или маслом).

Рассмотрим принцип действия гидравлической машины. Обозначим площадь поршня в малом цилиндре S1, площадь поршня в большом цилиндре S2, F1 и F2 силы, действующие на поршни.

Если на поршень S1 подействовать с силой F1, то давление в малом цилиндре будет определяться по формуле:

По закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ, передается в каждую точку по всем направлениям одинаково. Значит, давление в обоих цилиндрах будет одинаковым: p1 = p2. Тогда можем приравнять правые части этих формул:

Читается эта формула так: сила F2, действующая на большой поршень, во столько раз больше силы F1, действующей на малый поршень, во сколько раз площадь большого поршня S2 больше площади малого поршняS1. Отношение F2 к F1показывается выигрышем в силе.

Итак, сделаем вывод. Приложив незначительное усилие F1 к малому поршню, мы можем получить во столько раз большую силу F2 на большом поршне, во сколько раз его площадь превышает площадь малого поршня.

Выигрыш в силе, полученный при помощи гидравлической машины, равен отношению площадей поршней.

READ  Как Узнать Мощность Шуруповерта

Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом.

Принцип действия гидравлического пресса таков: на платформу большого поршня 2 кладется прессуемое тело 3. При помощи малого поршня 1 создается давление на жидкость, которое по закону Паскаля передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Так как площадь большого поршня во много раз больше площади малого, то и действующая на него сила окажется во столько же раз больше. Под действием этой силы большой поршень поднимается и сжимает тело. За значением давления, возникающего в жидкости, следят при помощи деформационного манометра 4, соединенного с предохранительным клапаном 5, который автоматически открывается при превышении допустимого значения давления. Клапаны 6 и 7 служат для перекачивания жидкости: при подъеме малого поршня 1 открывается клапан 6, и жидкость поступает в малый сосуд; при нажатии давление увеличивается, и этот клапан закрывается; открывается клапан 7, и жидкость переходит в большой сосуд.

Гидравлические прессы применяются для выжимания масла на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. В автомобилях используется гидравлический тормоз, в мастерских и в быту применяют гидравлический домкрат.

Рассмотрим решение задачи на расчет выигрыша в силе в гидравлических машинах.

Запишем условие задачи. Нам известны масса m= 1500 кг, площадь малого поршня S1 = 10 см2 = 0, 001 м2, площадь большого поршня S2 = 0,1 м2. Найти F1.

Решение: Запишем формулу выигрыша в силе при помощи гидравлической машины:

работать, гидравлический, пресс, физик

Ответ: сила, приложенная к малому поршню,150 Н

Запишем условие задачи: F1= 200 Н, p = 400000 Па, S2 =0,04 м2. Найти показания динамометра, т.е. силу F2 = ? S1 =?

Гидравлическая машина это машина, действие которой основано на законе Паскаля.

Гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды два соединенных друг с другом цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями и заполненных жидкостью.

Выигрыш в силе, полученный при помощи гидравлической машины, равен отношению площадей поршней.

Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом.

Гидравлические прессы применяются для выжимания масла, для прессования фанеры, картона, сена. В автомашинах используется гидравлический тормоз, для подъема груза предназначен гидравлический домкрат.

Конспект урока по физике «Гидравлический пресс

Организационный момент: Приветствие, проверка наличия учащихся в классе.

Актуализация базовых ЗУН.

Фронтальный опрос.(каждый вопрос записан в виде карточки, каждый уч-ся выбирает карточку и отвечает на вопрос). Вопросы ученикам:

В каких единицах измеряется давление?

Приведите примеры сообщающихся сосудов.

Дайте характеристику газообразным веществам.

На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?

2 учащиеся решают задачи самостоятельно у доски.

Задание: Соотнеси: (работа с раздаточным материалом).

Б) буквенное обозначение с единицей измерения.

Задание. Если утверждение верно напиши да, если неверно, то напиши нет

Давление производимое на жидкость или газ, передается в любую точку неодинаково во всех направлениях.

работать, гидравлический, пресс, физик

Автомобиль и человек создают равную силу давления. Автомобиль и человек оказывают равное давление.

Подведение итогов по ответам учащихся, выведение среднего балла.

А сейчас рассмотрим устройство и принцип действия гидравлической машины.

Гидравлическая (от греческого гидравликос- водяной) машина состоит из двух цилиндров разного диаметра, внутри которого могут перемещаться поршни. Пространство заполнено минеральным маслом.

Так как два цилиндра сообщающиеся сосуды, то при отсутствии нагрузки на поршни, жидкость устанавливается в цилиндрах на одном уровне.

Если на один из поршней положить груз, то жидкость начнет перемещаться, пока снова не установится равновесие.

На слайде мы видим, что заяц, сидящий на одном поршне гидравлической машины уравновешивает двух зайцев, сидящих на другом поршне

Почему? Давайте ответим на этот вопрос. Нарисуем схему гидравлической машины.( Учащиеся рисуют схему в тетради).

F1 иF2 силы, действующие на поршни, S1 и S2 площади поршней.

Содержимое разработки

эксперимента; владеть приемами письменной и устой речи;

полученных знаний и умений в жизненных ситуациях, способствовать обогащению словарного запаса, продолжить работу над развитием интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализа, умение делать выводы.

психофизиологических особенностей учащихся, воспитывать аккуратность; способствовать воспитанию умений и навыков рационального использования своего времени, планирования своей деятельности.

Тип урока: изучение нового материала

Оборудование: электронная презентация, карточки с вопросами, карточки с задачами.

1.Организационный момент: Приветствие, проверка наличия учащихся в классе.

1. Фронтальный опрос.(каждый вопрос записан в виде карточки, каждый уч-ся выбирает карточку и отвечает на вопрос). Вопросы ученикам:

7.Приведите примеры сообщающихся сосудов.

Дайте характеристику газообразным веществам.

На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?

2. 2 учащиеся решают задачи самостоятельно у доски.

3. Задание: Соотнеси: (работа с раздаточным материалом).

Б) буквенное обозначение с единицей измерения.

4. Задание. Если утверждение верно – напиши «да», если – неверно, то напиши «нет»

Формула давления. p =

Давление производимое на жидкость или газ, передается в любую точку неодинаково во всех направлениях.

Автомобиль и человек создают равную силу давления. Автомобиль и человек оказывают равное давление.

Подведение итогов по ответам учащихся, выведение среднего балла.

А сейчас рассмотрим устройство и принцип действия гидравлической машины.

Гидравлическая (от греческого гидравликос- водяной) машина состоит из двух цилиндров разного диаметра, внутри которого могут перемещаться поршни. Пространство заполнено минеральным маслом.

Так как два цилиндра – сообщающиеся сосуды, то при отсутствии нагрузки на поршни, жидкость устанавливается в цилиндрах на одном уровне.

Если на один из поршней положить груз, то жидкость начнет перемещаться, пока снова не установится равновесие.

На слайде мы видим, что заяц, сидящий на одном поршне гидравлической машины уравновешивает двух зайцев, сидящих на другом поршне. Почему? Давайте ответим на этот вопрос. Нарисуем схему гидравлической машины.( Учащиеся рисуют схему в тетради).

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

Вывод: сила F2 во столько раз больше силы F1, во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого. (Все что на слайде учащиеся записывают в тетрадь).

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.

Поэтому один заяц уравновешивает двух зайцев.

Отношение / /показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 100.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС 7 класс Перышкин физика

Итак, мы можем ответить на вопрос: «Почему водитель легко меняет колесо?»

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

Далее учитель на примере модели гидравлического пресса рассказывает принцип действия.

Прессуемое тело кладут на платформу, соединенную с большим поршнем. При помощи малого поршня создается большое давление на жидкость. Это давление без изменения передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Поэтому такое же давление действует и на больший поршень. Но так как его площадь больше, то и сила. действующая на него будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы больший поршень будет подниматься. При подъеме этого поршня тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. Манометр, при помощи которого измеряют давление жидкости. предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение.

READ  При Какой Температуре Можно Работать Электропилой

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня.

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 сотни миллионов ньютон.

Миллионы автомобилей оборудованы гидравлическими тормозами. Десятки и сотни тысяч экскаваторов, бульдозеров, кранов, погрузчиков, подъемников оборудованы гидравлическим приводом.

В огромных количествах используются гидравлические домкраты и гидропрессы в самых различных целях – от напрессовки на вагонные колесные пары бандажей до подъема ферм разводных мостов для пропуска судов на реках.

4.Первичная проверка понимания учащимися нового материала

Решение задач: (одну задачу учитель сам объясняет решение задачи, учащиеся записывают в тетрадь).

Какую силу надо приложить к меньшему поршню площадью 1 м 2. чтобы поднять тело весом 500 Н, находящееся на поршне площадью 5 м 2 ?

В гидравлическом прессе площадь малого поршня 2 см 2. большого– 200 см 2.Сила малого поршня 400Н, большого 36кН. Каков выигрыш в силе?

Площадь малого поршня равна 10 см 2. а площадь большого поршня 200 см 2. Какая сила действует на малый поршень, если на большой поршень действует сила 25 кН? Рассчитайте выигрыш в силе.

1.Какой закон используется в устройстве гидравлических машин?

2.Что является основной частью гидравлической машины?

3.От чего зависит выигрыш в силе гидравлической машины?

4.Для чего используют гидравлический пресс?

2.Если остается время, можно коллективно разобрать решение нескольких качественных задач, например:

1.Будет ли действовать гидравлический насос на космической орбитальной станции?

2.Будет ли гидравлический пресс работать на Луне? Будет ли какая-нибудь разница в его работе на Луне, по сравнению с работой на Земле?

3.Изменится ли давление, производимое при помощи гидравлического пресса, если вместо масла налить воду?

Почему в гидравлических машинах применяют масло, а не воду?

Рефлексия. Итог урока. Выставление оценок.

Возвращаясь к целям урока, выяснить с учащимися, достигнута ли она. Стратегия «Светофор»

Объявить учащимся оценки за работу на уроке.

Что интересного запомнилось вам на уроке?

Как вы оцениваете свою деятельность, активность на уроке?

На какие вопросы вы не получили ответа?

7.Домашнее задание: § 47. Упр. 23.Создать модель гидравлической машины. используя шприцы разного диаметра и соломинку для коктейля

Понятие выигрыша в силе

Вам будет интересно:Сколько лет миру? Гипотезы происхождения жизни на Земле

Если Ss, то сила давления на поршень в большом сосуде будет во столько раз больше силы, которая давит на малый поршень, во сколько раз площадь более крупного поршня превышает площадь малого. Иными словами, прикладывая небольшую силу к маленькому поршню, в большом сосуде мы получим силу, намного превышающую ту, с которой мы давим на маленький поршень. Это эффект, который называется выигрыш в силе. Он показывает, во сколько раз силы отличаются, т. е. чему равно отношение F к f. Если мы возьмем сосуды, площади поперечного сечения которых сильно отличаются, то можем получить выигрыш в силе и в десять, и в тысячу раз. Анализ сил дает понять: выигрыш в силе равен отношению площадей большого и малого поршня.

Сообщающиеся сосуды. Гидравлический пресс

Как было показано в §31 данного справочника, давление столба жидкости не зависит от формы или размера дна сосуда. На одном и том же уровне \(h\) давление будет одинаковым.

Поэтому, когда жидкость приходит в равновесие, давление выравнивается, и её поверхность становится горизонтальной.

Поверхность покоящейся жидкости всегда горизонтальна

Второй случай с U-образной трубкой представляет значительный практический интерес, поскольку её колена являются так называемыми сообщающимися сосудами.

Из сказанного выше следует, что при любой форме сообщающихся сосудов жидкость, налитая в них, будет перетекать, пока не установится на одном уровне в каждом из колен.

п.2. Сообщающиеся сосуды с различными жидкостями

Теперь рассмотрим, какой уровень установится, если в U-образную трубку налить две несмешивающиеся жидкости с различной плотностью, например, керосин и воду.

п.3. Гидравлический пресс

Закон Паскаля и закон сообщающихся сосудов позволяет создавать гидравлические механизмы с многократным выигрышем в силе.

Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра. Сосуды заполняются водой, маслом или другой жидкостью. По закону Паскаля давление одинаково по всем направлениям и передается по всему объему.

Если подействовать на меньший поршень слева силой \(F_1\), направленной вниз, под поршнем возникнет избыточное давление \(p=\frac\). Это давление будет передаваться по всему объему в жидкости, и под большим поршнем справа получим \(p=\frac\). На большой поршень будет действовать сила \(F_2=pS_2=F_1\frac\), направленная вверх.

За счет разности площади поршней получаем выигрыш в силе k=\frac=\frac

Гидравлический пресс был изобретен в 1795 году и с тех пор нашёл множество применений в различных отраслях производства. В современных прессах можно получить силу порядка сотен миллионов ньютонов, что используется для штамповки изделий из металла, прессования картона и хлопка, выдавливания масла из семян и т.д.

п.4. Задачи

Задача 1. Диаметр одного цилиндрического ведра в 1,2 раза больше, чем другого. В оба ведра налили по 5 л воды. В каком ведре давление на дно больше и во сколько раз?

Площадь дна каждого из ведер S_1=\frac\pi d^2_14,\ \ S_2=\frac\pi d^2_2 4 Найдем высоту столба воды в каждом из ведер V=Sh\Rightarrow h_1=\frac=\frac4V\pi d^2_1,\ \ h_2=\frac4V \pi d^2_2 Давление на дно в каждом из ведер p_1\rho gh_1=\rho g\cdot\frac4V\pi d^2_1,\ \ p_2\rho gh_2=\rho g\cdot\frac4V \pi d^2_2 Отношение давлений \frac=\frac\rho g\cdot \frac4V\pi d^2_2\rho g\cdot \frac4V\pi d^2_1=\frac=\left(\frac\right)^2 Давление больше в узком ведре. Отношение давлений равно отношению квадратов диаметров. \frac=1,2^2=1,44 Ответ: больше в узком ведре; в 1,44 раза

Задача 2. Горизонтально расположенная труба заполнена водой и имеет два поршня. Площади поршней \(S_1=10\ \textсм^2,\ S_2=1\ \textдм^2\). На поршень \(B\) действует сила \(10\ \textкН\). С какой силой нужно действовать на поршень \(A\), чтобы уравновесить силу, действующую на поршень \(B\)?

При действии силы \(F_2\) на поршень \(B\) в воде возникает давление p=\frac. По закону Паскаля давление передается во все стороны, и у поршня \(A\) получаем p=\frac. Для уравновешивающей силы \frac=\frac\Rightarrow F-1=F_2\frac Подставляем F_1=10^4\cdot \frac0,0010,01=10^3\ (\textН)=1\ (\textкН) Ответ: 1 кН

работать, гидравлический, пресс, физик

Задача 3. U-образную трубку частично заполнили водой. В левое колено долили слой керосина высотой 25 см. В каком колене установился уровень выше? Найдите перепад высот \(h\) между уровнями поверхности воды в правом колене и уровнем керосина в левом колене. Ответ запишите в сантиметрах.

На уровне под слоем керосина в обоих коленах трубки находится вода, а значит, давления на этом уровне по закону Паскаля одинаковы в обоих коленах. Можем записать \rho_2gh_2=\rho_1gh_1\Rightarrow h_1=\frac\rho_2\rho_1h_2 Поскольку плотность керосина меньше, уровень в левом колене с керосином выше.Разность уровней \begin h=h_2-h_1=h_2-\frac\rho_2\rho_1h_2\\[7pt] h=\left(1-\frac\rho_2\rho_1\right)h_2 \end Получаем: h=\left(1-\frac8001000\right)\cdot 0,25=0,05\ (\textм)=5\ (\textсм) Ответ: в левом колене с керосином; 5 см

READ  Шиповка Шин Своими Руками Шуруповертом

Задача 4. На дно мензурки налита ртуть и в нее опущен конец стеклянной трубки, запаянной сверху. Поверх ртути в мензурку налили слой воды высотой 25 см.На какую высоту поднимется ртуть в стеклянной трубке?Примите для расчетов \(p_\textатм=1,013\cdot 10^5\ \textПа,\ g=9,8\ \textм/с^2\)Ответ укажите в миллиметрах.

На какую высоту поднимется ртуть при тех же условиях, если трубка не запаяна сверху?

Рассмотрим запаянную трубку. На поверхность ртути, в которую опущен конец трубки, оказывают давление столб воды и атмосфера: p=p_1p_\textатм=\rho_1gh_1p_\text атм Под действием этого давления ртуть в запаянной трубке поднимется на высоту h_2=\frac

\rho_2g=\frac\rho_1gh_1p_\textатм \rho_2g Получаем h_2=\frac1000\cdot 9,8\cdot 0,251,013\cdot 10^513600\cdot 9,8\approx 0,778\ (\textм)=778\ (\textмм) Если трубка будет не запаяна, то при подъеме в ней ртути на нее сверху будет действовать атмосферное давление. Высота подъема \begin h’_2=\frac\rho_2g=\frac\rho_1gh_1\rho_2g=\frac\rho_1\rho_2h_1\\[7pt] h’_2=\frac100013600\cdot 0,25\approx 0,018\ (\textм)=18\ (\textмм) \end Ответ: 778 мм; 18 мм

Примечание: заметим, что разность \(h_\textатм=778-18 = 760\ \textмм\) это нормальное атмосферное давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (см. §31 данного справочника). Поэтому \(h_2=h’_2h_\textатм\).

Задача 5. Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 9 см. При этом большой поршень поднялся на 3 см.Какая сила действует на большой поршень со стороны жидкости?

Объем воды, вытесняемый при движении малого поршня вниз: \(V=h_1S_1\).Жидкости практически несжимаемы, поэтому этот объем должен прирасти в цилиндре большого поршня за счет его движения вверх: \(V=h_2S_2\).Получаем для выигрыша в силе: h_1S_1=h_2S_2\Rightarrow \frac=\frac Выигрыш в силе равен отношению длин хода малого и большого поршней. Выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии. Сила, действующая на большой поршень: F_2=F_1\frac=F_1\frac Подставляем: F_2=500\cdot \frac0,090,03=1500\ (\textН)=1,5\ (\textкН) Ответ: 1,5 кН

Задача 6. Малый поршень гидравлического пресса площадью 1 м 2 под действием силы 2 кН опустился на 24 см. Площадь большего поршня 8 м 2. Найдите вес груза, который был поднят большим поршнем и высоту, на которую он был поднят.

Вес груза, который можно поднять с помощью пресса, равен силе \(F_2\), которая действует на большой поршень: P=F_2=F_1\frac Получаем P=2000\cdot \frac 81=16000\ (\textН)=16\ (\textкН) Объем воды, вытесняемый при движении малого поршня вниз: \(V=h_1S_1\).Жидкости практически несжимаемы, поэтому этот объем должен прирасти в цилиндре большого поршня за счет его движения вверх: \(V=h_2S_2\).Следовательно h_1S_1=h_2S_2\Rightarrow h_2=h_1\frac Получаем \begin h_2=0,24\cdot \frac 81=0,03\ (\textм)=3\ (\textсм) \end Ответ: 16 кН; 3 см

Задача 7. На дне аквариума лежал камень массой 390 г, полностью погруженный в воду. Когда его убрали, давление воды на дно аквариума уменьшилось на 25 Па. Найдите плотность камня, если длина аквариума 40 см, а ширина 14 см. \((g=9,8\ \textм/с^2)\).

Лежа на дне, камень занимал в аквариуме некий объем V_\textк=\frac \rho Остальной объем занимала вода. Их суммарный объем V=V_\textвV_\textк=Sh=abh Высота слоя воды в аквариуме с камнем h_1=\fracV_\textк Давление воды на дно в аквариуме с камнем \begin p_1=\rho_0gh_1= \rho_0g\fracV_\textк \end Когда камень забрали, в аквариуме осталась только вода объемом \(V_\textв\).Высота слоя воды в аквариуме без камня h_2=\frac Давление воды на дно в аквариуме без камня p_2=\rho_0gh_2=\rho_0g\frac Разность давлений \Delta p=p_1-p_2=\rho_0 g\fracV_\textк-\rho_0g\frac=\rho_0g\frac=\frac\rho_0g\cdot \frac \rho Откуда плотность камня \rho=\frac\rho_0g\cdot \frac \Delta p Подставляем \rho=\frac1000\cdot 9,80,4\cdot 0,14\cdot\frac0,3925=2730\ (\textкг/м^3) Ответ: 2730 кг/м 3

Стандарты безопасности

В поддержании нормального функционирования оборудования решающее значение имеет техническое обслуживание. Чтобы механизмы не подводили, нужно придерживаться следующих рекомендаций:

  • Не допускать протечек гидравлики. Негерметичная установка не может работать на полную мощность. Ее эффективность намного ниже по сравнению с исправной машиной. Следует постоянно следить за герметичностью вокруг уплотнительных колец, гидравлических магистралей, цилиндров, седел клапанов и концевых фитингов.
  • Не выходить за пределы допустимых нагрузок. Соблюдение данного требования не должно вызывать каких-либо сложностей. Все просто: не нагружать пресс свыше установленного максимума. Нарушения правила может повлечь за собой выход из строя оборудования и даже травматизм среди обслуживающего персонала.
  • Подвижные механизмы должны своевременно смазываться. Это необходимо для уменьшения износа подвижных частей гидравлической машины. Не нужно жалеться смазки в местах, где стоят уплотнения. Так герметичность магистралей останется целой максимально продолжительное время. При заливке гидравлической жидкости в систему нужно убедиться, что она соответствует рекомендациям производителя.
  • Нужно проверять скорость набора давления. Если пресс создает заданное давление за короткий отрезок времени (примерно полсекунды), то это свидетельство его хорошего технического состояния. Если же результат будет достигнут за 2-3 секунды, то стоит уделить время для диагностики оборудования. Вероятно, существуют проблемы либо с предохранительным клапаном, либо с насосом. Чаще всего слабая продуктивность обусловлена низкими оборотами насоса.
  • Незнакомые звуки машины должны настораживать. Скорее всего, это предвестник предстоящей или уже случившейся поломки. Нужны выявить источник звука и понять его природу. Если звук стал результатом неисправности, то принять меры к устранению. Чаще всего посторонние звуки связаны со смещением положения клапана. Шумы возникают еще и при дефиците смазки.
  • Контроль над электронными компонентами. Из числа электронного оборудование могут выйти из строя катушка или реле. В подавляющем большинстве случаев это вызвано окончанием срока службы оснастки. Катушка служит до 3 миллионов ходов поршня, а реле до 1 миллиона. Достаточно заменить узел, чтобы восстановить работоспособность пресса. Неисправность вызывает вынужденный простой пресса, что может быть крайне нежелательно в данный момент. Поэтому целесообразно устанавливать счетчик циклов и по нему планировать заблаговременную замену электронных частей. Тогда можно выполнить текущий ремонт в любое удобное время, не нанося урона производственному процессу.
  • Проверка других элементов установки. Нужно следить за состоянием фитингов, магистралей и прочих узлов, которые подвергаются высоким нагрузкам.
  • Поддерживать оптимальный уровень масла и температуры при работе. Это самый простой и наиболее эффективный способ поддержания пресса в рабочем состоянии. Если не следить за уровнем масла и рабочей температурой, то не избежать неисправностей, вызванных перегревом, а также низким уровнем или качеством масла. Контролировать состояние масла можно визуально, капнув его на чистый лист бумаги. Если видны посторонние включения, комки или грязь, то следует немедленно заменить фильтр. Температура должна быть не выше 120 градусов Цельсия. Если превышать данный показатель, то оборудование станет выходить из строя. Поддерживать температуру можно при помощи охладителей воды и воздуха.