4. Практичне застосування закону Паскаля

Практине застосування закону Паскаля. Гідравлічні механізми

У сучасних гідравлічних пресах розвиваються дуже великі зусилля (до 150 МН), їх використовують при куванні, пресуванні, випробу нии матеріалів та ін.. Особливість гідравлічного преса полягає в можливості отримувати великі зусилля при витраті порівняно невеликий вихідної сили. На рис. 7, а приведена схема гідравлічного преса. На столі 4 преса перебуває пресовані матеріал 3, притиснутий нерухомої траверсою 2, що є упором. Циліндр 1 преса, циліндр 7 насоса і трубопровід 6 заповнені рідиною. До поршню 8 насоса, що має площу А₁ (прикладена сила P₁, під дією якої він пересувається зверху «вниз і чинить тиск на поверхню рідини, що знаходиться під ним. Величина цього тиску (1.23)

За законом Паскаля тиск передається на поршень 5 преса-створюючи корисну силу Р₂, під дією якої пресується матеріал.Звідки (1.24)

Де А₂ - площа поршня преса.

Вививши площі поршнів через їх діаметри і зробивши деякі перетворення, отримуємо: (1.25)

Де d – діаметр малого, D – діаметри великого поршнів.

З формули видно, що ставлення зусиль на великому і малому поршнях пропорційно квадрату відношення діаметрів поршнів. Так, наприклад, якщо діаметр великого поршня в десять разів більше діаметру малого, то корисне зусилля на великому поршні буде в сто разів більше, ніж на малому

Гідравлічні преси, Застосовувані в промисловості, є машинами періодичної дії. Періодичні зупинки роботи преса обумовлені необхідністю витрати додаткового часу на допоміжні роботи, без виконання яких не може здійснюватися основна робота преса.

Схема роботи гідравлічного акумулятора. Насоси, що живлять робочою рідиною гідравлічні преси, відносяться до безперервно діючим машинам. Зупиняти роботу насоса при кожній періодичній зупинці преса недоцільно з технічних я економічних міркувань. Тому нагнітаєма насосом робоча рідина при кожній регулярної періодичної зупинці повинна неодмінно відводитися в якусь ємність, здатну накопичувати (акумулювати) робочу рідину під великим тиском. Такі ємності називають гідравлічними акумуляторами, вони є додатковими агрегатами насоса.

Рис. 8 – Схема роботи гідравлічного преса (а) і гідравлічного акумулятора (б)

Розглянемо схемуроботи і пристрій гідравлічного акумулятора з вантажним вантаженням (рис.8). Такий акумулятор складається з нерухомо встановленого на фундаменті вертикального циліндрів 3, нижній торець якого герметично закритий кришкою. В циліндрі встановлено шток 4 з поршнем 5, переміщається вверх при заповненні нижньої порожнини циліндра робочою рідиною, що надходить в нього йз насоса (див. стрілку 6),

Під час роботи преса з акумулятора в прес по вихідній трубі 7 (див. стрілку 8) подається робоча рідина. В кінці труби знаходиться запірний клапан (на малюнку не показаний), яким при черговій зупинці преса Перекривають подачу робочої рідини в прес. Після чого рух столу і пресування припиняється. В цей час насос продовжує роботу і нагнітає робочу рідину не в циліндр преса, а в циліндр гідравлічного акумулятора. У міру його запинання шток 4 з поршнем 5 піднімається вгору вздовж осі циліндра і разом з ним піднімається траверса 1. На кінцях траверси по обидві сторони осі плунжера симетрично підвішені вантажі 2, загальна маса яких підбирається такий, щоб тиск в циліндрі акумулятора було тиску, рідини, що нагнітається в нього насосом.

Коли допоміжні роботи на пресі закінчені і повинна починатися його основна робота, відкривають запірний клапан, раніше відділявшого гідропрес від акумулятора, і в гідропрес починає надходити подвійний потік робочої рідини: потік, що подається насосом, і потік з акумулятора, що витісняється з нього опускається плунжером з вантажами. Цей більш потужний потік робочої рідини прискорює процес пресування, що підвищує продуктивність преса.

Перевагою розглянутої конструкції гідравлічних акумуляторів є сталість тиску накопиченої рідини обумовлене тим, що маса вантажу і площа перетину плунжера постійні .

Недоліком таких акумуляторів є порівняно мала місткість і великі габарити.

Для накопичення великої кількості рідини застосовують газогідравліческій акумулятор. Він складається з циліндричного закритого судини, звареного з сталевих листів. Ця посудина-резервуар попередньо заповнюється стисненим газом з деяким початковим тиском. При накачуванні в нього робочої рідини заданого обсягу обсяг газової частини акумулятора зменшується, а тиск газу підвищується до максимально заданого.

До недоліків газогідравлічних акумуляторів слід віднести: нестабільність тиску робочої рідини, а також наявність розчиненого газу в стислій робочої рідини.