ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНОВ ГИДРАВЛИКИ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ

ЗАКОН Б. ПАСКАЛЯ КАК ОСНОВА ГИДРОПРИВОДОВ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

Закон Блеза Паскаля в современном изложении может быть сформулирован следующим образом: давление поверхностных сил передается всем точкам рабочей жидкости по всем направлениям одинаково. Применение этого закона на практике привело к созданию огромного числа гидравлических устройств и на их основе гидравлических приводов как машиностроительного оборудования, так и мобильных машин, летательных аппаратов, объектов судостроения, сельхозтехники, медицины и многих других устройств и машин. Поскольку в земных условиях все объекты уже испытывают атмосферное давление, то оно в расчетах гидроприводов обычно принимается за нуль и имеют дело только с избыточным давлением — его определением, передачей и воздействием.

Энергия сжатой рабочей среды легко преобразуется в механическую работу. Поясним это на примере простейшей объемной гидравлической передачи, приведенной на рис. 2.1 и состоящей из двух цилиндров 1 и 2, соединенных трубопроводом 3.

Для того чтобы поршень 5 цилиндра 2 переместился, преодолевая силу сопротивления 7^, на расстояние Ь2, необходимо совершить работу А = Р2Ь2. Для этого в нижнюю полость цилиндра 2 с эффективной площадью 52 необходимо подать объем жидкости IV = 32Ь2 под давлением Р, определяемым действием силы сопротивления Е2,

д

т.е. Р = —. Этот объем жидкости совершит работу, которая и нужна 52

для перемещения поршня: А = РIV = Р32Ь2 = Р2Ь2. Необходимый объем рабочей среды IV имеет массу т = р82Ь2, где р — плотность рабочей среды. Если разделить работу А на массу т, получим удель-

ную (единичную) энергию Еу =

А _ Р81Ь1 т р^2^2

—. Таким образом, Р

Принцип действия объемного гидропривода

Рис. 2.1. Принцип действия объемного гидропривода

последнее выражение показывает, что каждая частица объема ('Ксжатой рабочей среды плотностью р имеет удельную энергию давле-Р

ния —, которая легко преобразуется в механическую работу. Но для Р

того, чтобы подать рабочую среду в цилиндр 2, нужен, например, еще один цилиндр 1. При движении его поршня 4 вниз рабочая среда будет вытесняться в нижнюю полость цилиндра 2. Однако для выполнения этого движения к поршню цилиндра 1 следует приложить силу Ри которая будет преодолевать силу сопротивления, вызываемую давлением Р. В соответствии с законом Паскаля это давление одинаково с давлением в полости цилиндра 2. Тогда без учета сил

р р

трения и инерции получим равенство Р = — = —. Отсюда легко ви-

5| 52

деть, что, приложив к поршню цилиндра 1 силу Т7,, поршень цилиндра 2 может преодолеть силу Р2 во столько раз большую, во сколько раз площадь 52 больше эффективной площади 5|, т.е.

р$

= 1 2 . С другой стороны, чтобы вытеснить необходимый для пе-*$1

ремещения поршня цилиндра 2 объем IV, поршень цилиндра / должен переместиться на расстояние Т, (без учета возможных утечек). Тогда можно записать IV = Т252 = Отсюда нетрудно получить

_ ад.

&

и сделать вывод о том, что перемещение поршня 5 ци

линдра 2 будет меньшим перемещения поршня цилиндра 1 во столько раз, во сколько раз площадь поршня цилиндра / меньше площади поршня цилиндра 2. Таким образом, получаем подтверждение «золотого правила» механики для объемных гидроприводов: выигрываем в силе — проигрываем в пути. Такое свойство гидравлических приводов изменять силы и длину перемещения часто называют «гидравлическим рычагом» по аналогии с механическим рычажным устройством.

Рассмотренная работа двух соединенных между собой цилиндров раскрывает принцип действия объемных гидравлических передач, на котором построены и гидравлические усилители, и гидравлические прессы, и другие гидравлические машины и устройства.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >