Presa hidraulica se bazeaza pe legea lui Pascal. Lecția „Legea lui Pascal”

Definiţie

Presa hidraulica este o mașină care funcționează pe baza legilor mișcării și echilibrului fluidelor.

Legea lui Pascal stă la baza principiului de funcționare al presei hidraulice. Numele acestui dispozitiv provine de la cuvânt grecesc hidraulica - apa. O presă hidraulică este o mașină hidraulică care este utilizată pentru presare (stors). O presă hidraulică este utilizată acolo unde este nevoie de o forță mai mare, de exemplu, la stoarcerea uleiului din semințe. Folosind prese hidraulice moderne, se pot realiza forțe de până la $(10)^8$newtoni.

Baza mașinii hidraulice este formată din doi cilindri cu raze diferite cu pistoane (Fig. 1), care sunt legați printr-o țeavă. Spațiul din cilindri de sub pistoane este de obicei umplut cu ulei mineral.

Pentru a înțelege principiul de funcționare a unei mașini hidraulice, ar trebui să vă amintiți ce sunt vasele comunicante și care este semnificația legea lui Pascal.

Vase comunicante

Vasele comunicante sunt vase legate între ele și în care lichidul poate curge liber dintr-un vas în altul. Forma vaselor comunicante poate fi diferită. In vasele comunicante se stabileste la acelasi nivel un lichid de aceeasi densitate daca presiunile deasupra suprafetelor libere ale lichidului sunt aceleasi.

Din fig. 1 vedem că, din punct de vedere structural, o mașină hidraulică este formată din două vase comunicante cu raze diferite. Înălțimile coloanelor de lichid din cilindri vor fi aceleași dacă nu acționează nicio forță asupra pistoanelor.

legea lui Pascal

Legea lui Pascal ne spune că presiunea pe care o exercită forțele externe asupra unui fluid este transmisă acestuia fără modificare în toate punctele sale. Acţiunea multor dispozitive hidraulice se bazează pe legea lui Pascal: prese, sisteme de frânare, acţionări hidraulice, amplificatoare hidraulice etc.

Principiul de funcționare al presei hidraulice

Unul dintre cele mai simple și mai vechi dispozitive bazate pe legea lui Pascal este o presă hidraulică, în care o forță mică $F_1$ aplicată pistonului nu suprafata mare$S_1$, este convertit într-o forță mare $F_2$, care acționează pe o suprafață mare $S_2$.

Presiunea creată de pistonul numărul unu este:

Presiunea celui de-al doilea piston asupra lichidului este:

Dacă pistoanele sunt în echilibru, atunci presiunile $p_1$ și $p_2$ sunt egale, prin urmare, putem echivala părțile din dreapta expresiilor (1) și (2):

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\left(3\right).\]

Să determinăm care va fi modulul forței aplicate primului piston:

Din formula (4), vedem că valoarea lui $F_1$ este mai mare decât modulul de forță $F_2$ de $\frac(S_1)(S_2)$ ori.

Și astfel, folosind o presă hidraulică, puteți echilibra o forță mult mai mare cu o forță mică. Raportul $\frac(F_1)(F_2)$ arată câștigul în putere.

Așa funcționează presa. Corpul care trebuie comprimat este așezat pe o platformă care se sprijină pe un piston mare. Folosind un piston mic, se creează presiune mare asupra lichidului. Pistonul mare, împreună cu corpul comprimat, se ridică, se sprijină pe o platformă staționară situată deasupra lor, corpul este comprimat.

De la un cilindru mic la unul mare, lichidul este pompat prin mișcarea repetată a unui piston cu suprafață mică. O fac după cum urmează. Pistonul mic se ridică, supapa se deschide și lichidul este aspirat în spațiul de sub pistonul mic. Când pistonul mic coboară lichidul, aplicând presiune pe supapă, acesta se închide, ceea ce deschide supapa, ceea ce permite lichidului să curgă în vasul mare.

Exemple de probleme cu soluții

Exemplul 1

Exercita. Care va fi câștigul în forță pentru o presă hidraulică dacă, la acționarea asupra unui piston mic (aria $S_1=10\ (cm)^2$) cu o forță $F_1=800$ N, forța obținută asupra pistonului mare ($S_2=1000 \ (cm)^2$) egal cu $F_2=72000\ $ N?

Ce câștig de putere ar obține această presă dacă nu ar exista forțe de frecare?

Soluţie. Câștigul în forță este raportul dintre modulele forței primite și cea aplicată:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(72000)(800)=90.\]

Folosind formula obținută pentru o presă hidraulică:

\[\frac(F_1)(S_1)=\frac(F_2)(S_2)\left(1.1\right),\]

Să găsim câștigul în forță în absența forțelor de frecare:

\[\frac(F_2)(F_1)=\frac(S_2)(S_1)=\frac(1000)(10)=100.\]

Răspuns. Câștigul de rezistență în presă în prezența forțelor de frecare este egal cu $\frac(F_2)(F_1)=90.$ Fără frecare ar fi egal cu $\frac(F_2)(F_1)=100.$

Exemplul 2

Exercita. Folosind un mecanism hidraulic de ridicare, ar trebui să ridicați o sarcină cu o masă de $m$. De câte ori ($k$) trebuie coborât pistonul mic în timpul $t$, dacă la un moment dat coboară o distanță $l$? Raportul ariilor pistoanelor de ridicare este egal cu: $\frac(S_1)(S_2)=\frac(1)(n)$ ($n>1$). Eficiența mașinii este $\eta $ când puterea motorului său este $N$.

Soluţie. Schema de principiu a funcționării unui lift hidraulic este prezentată în Fig. 2 este similară cu funcționarea unei prese hidraulice.

Ca bază pentru rezolvarea problemei, folosim o expresie care conectează puterea și munca, dar în același timp luăm în considerare eficiența ascensorului, atunci puterea este egală cu:

Lucrul se face pentru a ridica sarcina, ceea ce înseamnă că o vom găsi ca o modificare a energiei potențiale a sarcinii, vom lua în considerare energia sarcinii în punctul în care începe să se ridice ($E_(p1)$= 0) pentru a fi energie potențială zero, avem:

unde $h$ este înălțimea la care a fost ridicată sarcina. Echivalând părțile din dreapta ale formulelor (2.1) și (2.2), găsim înălțimea la care a fost ridicată sarcina:

\[\eta Nt=mgh\to h=\frac(\eta Nt)(mg)\left(2.3\right).\]

Găsim că munca efectuată de forța $F_0$ atunci când mișcăm un piston mic ca:

\[A_1=F_0l\ \left(2.4\right),\]

Lucrul efectuat de forța care mișcă pistonul mare în sus (comprimă corpul ipotetic) este egal cu:

\[A_2=FL\ .\] \[A_1=A_2\to F_0l=FL\] \[\frac(F_0)(F)=\frac(L)(l)=\frac(S_1)(S_2)\ stânga(2,5\dreapta),\]

unde $L$ este distanța cu care pistonul mare se deplasează într-o singură cursă. Din (2.5) avem:

\[\frac(S_1)(S_2)=\frac(L)(l)\la L=\frac(S_1)(S_2)l\\left(2.6\right).\]

Pentru a găsi numărul de curse ale pistonului (de câte ori pistonul mic va coborî sau va crește cel mare), înălțimea sarcinii trebuie împărțită la distanța cu care pistonul mare se mișcă într-o singură cursă:

Răspuns.$k=\frac(\eta Ntn)(mgl)$

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE SI CLASIFICARE

O presă hidraulică este o mașină-uneltă cu acțiune aproape statică. Principiul de funcționare al unei prese hidraulice se bazează pe legea lui Pascal. ÎN vedere generală presa este formată din două camere echipate cu pistoane (plonje) și conducte conectate (Fig. 20.1, a). Dacă la piston 1 aplicați forță, apoi se creează presiune sub ea. Conform legii lui Pascal, presiunea este transmisă în toate punctele din volumul lichidului și, fiind îndreptată în mod normal către baza pistonului mare. 2 , creează o forță care exercită presiune asupra piesei de prelucrat 3 .

Pe baza legii lui Pascal,

Forța este de atâtea ori mai mare decât forța cu cât aria este mai mare decât aria.

Schema de proiectare a unei prese hidraulice este prezentată în Fig. 20.1, b. Cilindru de lucru 4 , în care se deplasează pistonul de lucru 5 , fixat în traversa fixă ​​superioară 6 . Acesta din urmă folosind coloane 7 se conectează la o traversă fixă 9 instalat pe fundație. Mai jos 9 si de sus 6 Barele transversale împreună cu coloanele formează cadrul de presare. Piston de lucru 5 conectat la o traversă mobilă 8 , care are o direcție de-a lungul coloanelor și îi spune să se miște doar într-o direcție - în jos. Cilindrii de retur sunt instalați pentru a ridica traversa mobilă 10 cu plungeri 11 .

Pentru a preveni scurgerea lichidului sub presiune, cilindrii sunt echipați cu etanșări 12 .

Parametrul principal al unei prese hidraulice este forța nominală a presei - produsul presiunii nominale a lichidului din cilindrul de presare și aria activă a pistonului său de lucru.

În funcție de scopul tehnologic, presele diferă unele de altele în proiectarea componentelor principale, locația și cantitatea acestora, precum și valoarea parametrilor principali ( Z- inaltimea deschisa a spatiului matritei; N- cursa completă a barei transversale mobile, - dimensiunile mesei).

Orez. 20.1. Presa hidraulica:

O– principiul de funcționare; b– schema de proiectare; V– schema unei prese cu pat mobil

În funcție de scopul lor tehnologic, presele hidraulice sunt împărțite în prese pentru metal (Fig. 20.2, O)și pentru materiale nemetalice (Fig. 20.2, b). La rândul lor, presele metalice sunt împărțite în cinci grupe: pentru forjare și ștanțare; pentru extrudare; pentru ștanțarea foii; pentru lucrari de indreptare si asamblare si pentru prelucrarea deseurilor metalice. Datorită varietatii mari de tipuri de prese, vă prezentăm valorile forțelor nominale, cele mai comune dintre ele.

Dintre presele din prima grupă putem numi: forjare - forjare liberă cu ștanțare în matrițe de suport; ștanțare (vezi, de exemplu, Fig. 26.3) - ștanțare volumetrică la cald a pieselor din aliaje de magneziu și aluminiu; piercing - perforarea la cald profundă a semifabricatelor de oțel într-o matrice închisă; broșare - tragerea pieselor forjate din oțel prin inele.

Orez. 20.3. Tipuri de cilindri de presa hidraulice:

O- tip piston; b- tip piston diferential; V- tip piston

Din a doua grupă de prese, remarcăm prese tub-tijă și tijă-profil - presarea aliajelor neferoase și a oțelului.

Din a treia grupă vom numi prese: prese de ștanțat tablă acțiune simplă(vezi, de exemplu, Fig. 26.5), ; desen - ambutisare adâncă a pieselor cilindrice; pentru ștanțare cu cauciuc, ; pentru bordarea, flanșarea, îndoirea și ștanțarea materialului din tablă groasă; îndoire - îndoirea materialului din tablă groasă în stare fierbinte.

Din grupa a cincea, remarcăm prese de balotat și brichetare pentru compactarea deșeurilor, cum ar fi așchii de metal și resturi de tablă. Presele hidraulice pentru materiale nemetalice includ prese pentru pulberi, materiale plastice și pentru presarea tablelor și plăcilor pe bază de lemn.

Scopul tehnologic al unei prese hidraulice determină proiectarea patului (coloană, cu două coloane, monocoloană, specială), tipul, proiectarea și numărul de cilindri (plonjor, piston diferenţial, piston etc.).

Cel mai utilizat este un cadru fix cu patru coloane cu părți mobile care se deplasează într-un plan vertical (vezi Fig. 20.1, b). Uneori, cadrul presei este mobilat (Fig. 20.1, V).

În fig. Figura 20.3 prezintă principalele tipuri de cilindri. Cilindrii tip piston și piston diferențial sunt cilindri cu acțiune simplă. Un cilindru de lucru de tip piston diferenţial este utilizat în cazurile în care, de exemplu, un ac trebuie să treacă prin pistonul de lucru (presa de ţevi şi tije). Cilindrii de tip piston sunt folosiți cel mai adesea atunci când uleiul este folosit ca fluid de lucru. În acest caz, elementul de etanșare al pistonului însuși va fi inelele pistonului. Cilindru de tip piston este un cilindru cu dublă acțiune.

O presă cu un cilindru de lucru inferior și un cadru fix poate să nu aibă cilindri de retur în acest caz, piesele în mișcare revin la poziția inițială sub influența greutății lor; Cilindrul de lucru este conectat la rezervorul de umplere.

În funcție de numărul de cilindri de lucru, presele sunt împărțite în unul, doi, trei și mai mulți cilindri.

Acţiunea presei se bazează pe legea lui Pascal. O presă hidraulică este formată din două vase comunicante umplute cu lichid (de obicei ulei tehnic) și închise de pistoane de diferite dimensiuni S 1 și S 2 (Fig. 1).

O forță externă care acționează asupra unui piston mic creează presiune

Conform legii lui Pascal, este transmisă de un lichid în toate direcțiile fără modificare. Prin urmare, o forță acționează asupra celui de-al doilea piston din partea lichidului

(1)

O presă hidraulică oferă un câștig în forță de atâtea ori cât aria pistonului mai mare depășește aria pistonului mic.

Forța F 1 modifică și energia potențială a fluidului din presă. Dar, deoarece gravitația acestui lichid este mult mai mică decât forța F 1. am considerat lichidul a fi lipsit de greutate. În acest sens, trebuie menționat că în condiții reale, ecuația (1) este satisfăcută doar aproximativ.

Presa nu dă niciun beneficiu în muncă. Într-adevăr, atunci când pistonul mic este coborât, forța funcționează A 1 = F 1 h 1, unde h 1 este cursa pistonului mic. O parte din lichidul din cilindrul îngust este deplasată în cel larg, iar pistonul mare se ridică cu h 2. Munca de forta F 2

(2)

Dar lichidul este incompresibil. În consecință, volumele de lichide transferate dintr-un cilindru în altul sunt egale, adică.

Înlocuind această ecuație și ecuația (1) în (2), obținem A 1 = A 2 .

O presă hidraulică vă permite să dezvoltați forțe colosale și este folosită pentru presarea produselor (din metal, plastic, din diverse pulberi), pentru împingerea găurilor în foile metalice, pentru testarea rezistenței materialelor, pentru ridicarea greutăților, pentru stoarcerea uleiului din semințe în ulei. mori, pentru presarea placajului, cartonului, fanului. În uzinele metalurgice, prese hidraulice sunt folosite pentru a realiza arbori de mașini din oțel, roți de cale ferată și multe alte produse.

Acțiunea multor mașini hidraulice, de exemplu, prese (cricuri), se bazează pe legea lui Pascal.

Presa hidraulica(cricul) este utilizat pentru a crea forțe mari necesare pentru a comprima materialul de probă sau pentru a ridica obiecte grele. Presa este formată din două vase comunicante - cilindri cu secțiuni transversale diferite, umplute cu lichid (ulei sau apă) și închise deasupra cu pistoane. Presiune aplicată mânerului (pârghie, Fig. 2.8, pagina 70). Se aplică o forță unui piston cu diametru mic, care, conform legii lui Pascal, este transferată unui piston cu diametru mai mare, acest piston se mișcă în sus și face o muncă utilă.

Să introducem notația: fie F forța asupra pârghiei de presare, F 1- forta care actioneaza asupra pistonului mic nr. 1 cu suprafata S 1, F 2– forta dezvoltata de pistonul mare nr. 2 cu suprafata S 2. O reprezentare analitică a principiului de funcționare al unei prese hidraulice este următoarea:

.

Orez. 2.8. Presa hidraulica

Dacă este necesar să se ia în considerare frecarea în manșetele de presare care etanșează golurile, următoarea relație ia în considerare factorul de eficiență η al presei:

Acumulator hidraulic(Fig. 2.9, p. 71) servește la acumularea energiei potențiale a lichidului, care este ulterior consumată la nevoie. Acest tip de baterie este utilizat atunci când este necesar să se efectueze lucrări de scurtă durată, de exemplu, atunci când se acționează încuietori și ascensoare hidraulice.

Acumulatorul este format dintr-un cilindru spiralat cu greutăți și un piston staționar. Cilindrul este umplut cu fluid de lucru folosind o pompă, care îl ridică la înălțimea de proiectare H.

Rezerva de energie pentru funcționarea în baterie este egală cu:

G- greutatea cilindrului cu greutăți; L– înălțimea de ridicare a sarcinii.

Pentru a ridica pistonul, este necesar să pompați lichid în cilindru cu un volum de:

Unde S – zona secțiunii transversale a cilindrului.

Forța de ridicare a sarcinii:

Unde p– presiunea în cilindru.

Apoi munca petrecută la ridicarea sarcinii este:

A = GL=pV.

Orez. 2.9. Acumulator hidraulic

Eficienţă baterie:

Caricaturist servește la creșterea presiunii în conductele de ulei ale dispozitivelor de lubrifiere etc.

Cel mai simplu multiplicator în design constă dintr-un cilindru, un piston cu tijă și garnituri de etanșare pentru piston și tijă (Fig. 2.10).

Orez. 2.10. Caricaturist

În recipient O Lichidul este furnizat în spatele pistonului sub o anumită presiune p 1 care împinge pistonul cu forță:

D– diametrul suprafeței interioare a cilindrului.

Mișcarea pistonului și a tijei este rezistată de forțe

Unde f 1, f 2- coeficienții de frecare a inelelor de etanșare; n 1, n 2 b 1, b 2– numărul de inele de etanșare; d– diametrul.

Forța rezultată care acționează asupra pistonului creează presiune asupra lichidului din cavitatea B - în spatele pistonului. Presiunea fluidului în această cavitate va fi mai mare, deoarece zona de presiune din spatele pistonului este mai mică decât în ​​fața pistonului.

Acțiunea unei forțe asupra unui corp solid depinde nu numai de modulul acestei forțe, ci și de suprafața corpului pe care acționează. Interacțiunea lichidelor și gazelor cu solide, precum și interacțiunea dintre straturile adiacente de lichid sau gaz, de asemenea, nu are loc în puncte individuale, ci pe o anumită suprafață a contactului lor. Prin urmare, pentru a caracteriza astfel de interacțiuni, a fost introdus conceptul de presiune.

Presiunea p denumește cantitatea egal cu raportul modulul forței de presiune F care acționează perpendicular pe suprafață pe aria 5 a acestei suprafețe:

p=F/S. (5,1)

La distribuție uniformă forțe de presiune, presiunea pe toate părțile suprafeței este aceeași și este numeric egală cu forța de presiune care acționează pe suprafața unei unități de suprafață.

Unitatea de presiune este determinată din formula (5.1). În SI, unitatea de presiune este considerată presiunea cauzată de o forță de 1 N, distribuită uniform pe o suprafață cu o suprafață de 1 m 2 perpendiculară pe aceasta. Această unitate de presiune se numește pascal (Pa): 1 Pa = 1 N/m2.

Următoarele unități de presiune non-sistemice sunt adesea utilizate:

1. atmosferă tehnică (at): 1 at=9,8·10 4 Pa;
2. atmosfera fizică (atm) egală cu presiunea produsă de o coloană de mercur de 760 mm înălțime. După cum se arată în § 24, 1 atm = 1,033 atm = 1,013.105 Pa;
3. milimetru de mercur (mm Hg): 1 mm Hg. Artă. » 133,3 Pa;
4. bar (în meteorologie folosesc milibar); 1 bar = 10 5 Pa, 1 mbar = 10 2 Pa.

Legea lui Pascal pentru lichide și gaze

Solidele transmit presiunea exercitată asupra lor din exterior în direcția forței care provoacă această presiune. Lichidele și gazele transmit presiunea externă destul de diferit.

Luați în considerare următorul experiment (Fig. 48). Există apă într-un recipient sigilat cu un dop. În dop sunt introduse trei tuburi de diametru egal, ale căror găuri inferioare sunt în apă la aceeași adâncime, dar îndreptate în direcții diferite (în jos, lateral și în sus), precum și un tub care nu ajunge în apă, la care este conectată o sticlă de pulverizare din cauciuc. Pompând aer într-un vas cu ajutorul acestuia, creștem presiunea exercitată de aer pe suprafața apei din vas. Observăm că în toate cele trei tuburi apa se ridică la aceeași înălțime. Prin urmare, un lichid staționar situat într-un vas închis transmite presiunea externă exercitată asupra acestuia în toate direcțiile în mod egal(adică nicio schimbare).

Observațiile arată că și presiunea externă și gazele dintr-un vas închis transmit. Modelul descris a fost descoperit pentru prima dată de omul de știință francez Pascal și a fost numit legea lui Pascal.

Presiunea hidrostatică

Fiecare moleculă de lichid situată în câmpul gravitațional al Pământului este acționată de forța gravitațională. Sub influența acestor forțe, fiecare strat de lichid apasă pe straturile situate sub el. Conform legii lui Pascal, această presiune este transmisă în mod egal de fluid în toate direcțiile. Prin urmare, În lichide există presiune datorată gravitației.

Observațiile arată că un lichid dintr-un vas în repaus pune presiune pe fundul și pereții vasului și asupra oricărui corp scufundat în acest lichid. Se numește presiunea exercitată de un fluid în repaus pe orice suprafață în contact cu acesta hidrostatic.

Formula de presiune hidrostatică

Presiunea hidrostatică poate fi determinată folosind un instrument numit balanța hidrostatică a lui Pascal (Fig. 49). În standul P, prin care trece conducta inelară K, este posibilă etanșarea ermetică a vaselor C de orice formă care nu au fund. Fundul mobil al acestor vase este o platformă rotundă plată D suspendată pe grinda unei cântare cu brațe egale, situată lângă orificiul inferior al țevii K. Această platformă este apăsată de capătul țevii de forța cauzată de faptul că că o greutate G este plasată pe tava cântară suspendată pe cealaltă grindă O riglă L este atașată de P, care este folosită pentru a determina înălțimea h a lichidului într-un vas montat pe un suport.

Experimentul se desfășoară astfel. Un vas în formă de cilindru circular drept este fixat pe un suport. Se toarnă apă în el până când greutatea acestei ape devine egală cu greutatea greutății așezate pe tigaia din dreapta a cântarului, adică. R w = R g (Menținerea acestei cantități de apă este asigurată automat de dispozitivul însuși, deoarece dacă greutatea apei din vas depășește greutatea greutății, fundul se va deschide ușor și excesul de apă va curge.)

Într-un vas cilindric, greutatea lichidului P l = r f ghS, unde f = rf este densitatea lichidului, g este accelerația gravitației, h este înălțimea coloanei de lichid, S este aria bazei cilindrului, prin urmare lichidul exercită presiune pe fundul vasului

p=P f /S= r f gh. (5,2)

Formula (5.2) determină valoarea presiunii hidrostatice.

Derivarea teoretică a formulei presiunii hidrostatice

Să selectăm un element staționar al volumului său în interiorul unui fluid în repausDV sub forma unui cilindru circular drept de înălțime h cu baze având o suprafață micăDS, paralel suprafata libera lichide (Fig. 50). Baza superioară a cilindrului este situată de la suprafața lichidului la o adâncime h 1, iar baza inferioară se află la o adâncime h 2 >h 1.

Trei forțe acționează vertical asupra elementului selectat al volumului lichidului: forțele de presiune F 1 =p 1 DS și F2 =p2 DS (unde p 1 și p 2 sunt valorile presiunii hidrostatice la adâncimile h 1 și h 2) și gravitația F t = rg DV = rgh DS.

Elementul de volum al fluidului pe care l-am identificat este în repaus, ceea ce înseamnă F 1 +F 2 +F t = 0 și, prin urmare, suma algebrică a proiecțiilor acestor forțe pe axa verticală este, de asemenea, egală cu zero, adică p 2 DS-p 1 DS-rgh DS=0, de unde ajungem

p 2 -p 1 = rgh. (5,3)

Lăsați acum marginea superioară a volumului cilindric selectat de lichid să coincidă cu suprafața lichidului, adică. h 1 =0. Atunci h 2 =h și p 2 =p, unde h este adâncimea de scufundare și p este presiune hidrostatică la o adâncime dată. Presupunând că presiunea p 1 =0 pe suprafața lichidului (adică, fără a lua în considerare presiunea externă pe suprafața lichidului), din (5.3) obținem formula pentru presiunea hidrostatică p =rgh, care coincide cu formula (5.2).

Vase comunicante

Vasele care au între ele un canal umplut cu lichid se numesc vase comunicante. Observațiile arată că în vasele comunicante de orice formă se stabilește întotdeauna un lichid omogen la același nivel.

Lichidele diferite se comportă diferit chiar și în vasele comunicante de aceeași formă și dimensiune. Să luăm două vase cilindrice comunicante de același diametru (Fig. 51), să turnăm pe fundul lor (umbrite) un strat de mercur (umbrit) și deasupra lui turnăm lichid cu densități diferite în cilindri, de exemplu r 2 h 1).

Să selectăm mental în interiorul tubului care conectează vasele comunicante și umplut cu mercur o zonă din zona S perpendiculară pe suprafața orizontală. Deoarece lichidele sunt în repaus, presiunea pe această zonă din stânga și din dreapta este aceeași, adică. p 1 =p 2 . Conform formulei (5.2), presiunea hidrostatică p 1 = r 1 gh 1 și p 2 = r 2 gh 2 . Echivalând aceste expresii, obținem r 1 h 1 2 h 2 , din care= r

h1/h2 =r2/r1. (5,4)

În consecință, lichide diferite în repaus sunt instalate în vase comunicante în așa fel încât înălțimile coloanelor lor se dovedesc a fi invers proporționale cu densitățile acestor lichide.

Dacă r 1 =r 2, atunci din formula (5.4) rezultă că h 1 =h 2, adică. lichide omogene sunt instalate în vase comunicante la acelaşi nivel.

Principiul de funcționare al presei hidraulice

O presă hidraulică este formată din două vase comunicante de formă cilindrică și diametre diferite, în care există pistoane ale căror zone S 1 și S 2 sunt diferite (S 2 >> S 1). Cilindrii sunt umpluți cu ulei lichid (de obicei ulei de transformator). Dispozitivul de presare hidraulica este prezentat schematic in Fig. 52 (această figură nu arată rezervorul de ulei și sistemul de supape).

Fără sarcină, pistoanele sunt la același nivel. Pistonul S1 este acţionat de o forţă F1, iar între pistonul S2 şi suportul superior este plasat un corp de presat.

Forța F 1, care acționează asupra pistonului S 1, creează o presiune suplimentară p = F 1 / S 1 în lichid. Conform legii lui Pascal, această presiune este transmisă de fluid în toate direcțiile fără modificare. În consecință, forța de presiune acționează asupra pistonului S 2 F2 =pS2 =F1S2/S1.

Din această egalitate rezultă că

F2/F1 =S2/S1. (5,5)

În consecință, forțele care acționează asupra pistoanelor unei prese hidraulice sunt proporționale cu suprafețele acestor pistoane. Prin urmare, cu ajutorul unei prese hidraulice, puteți obține un câștig de rezistență, cu cât S 2 este mai mare decât S 1 .

Presa hidraulică este utilizată pe scară largă în tehnologie.