Каков принцип действия гидравлической машины: Гидравлические машины это? Описание и принцип работы.

alexxlab | 30.05.2023 | 0 | Разное

Гидравлические машины это? Описание и принцип работы.

Гидравлические машины в принципе своей работы основываются на применении закона Паскаля, который говорит, что давление, производимое на жидкость, передается внутри неё во все стороны с одинаковой силой.

Что же такое гидравлический агрегат? Гидравлический – значит работающий за счет давления или движения жидкости, например воды.

В этой статье мы собрали для Вас принцип действия и основные схемы наиболее часто применяемых гидростатических машин.

Содержание статьи

• Схема и принцип действия
• Сила давления, КПД и формула машины.
• Гидравлический аккумулятор
• Турбина
• Лопастной насос + видеоматериалы

Гидравлический пресс применяется для получения больших сжимающих усилий, которые необходимы, например, для деформации металлов при обработке давлением (прессование, ковка, штамповка), при испытании различных материалов, уплотнении рыхлых материалов и т.

д.

Самая простая схема гидравлической машины, такой как гидравлический пресс состоит из двух цилиндров А и В (малого и большого диаметра), соединенных между собой трубкой С. Такая схема похожа на работу сообщающихся сосудов.

В малом цилиндре расположен малый поршень гидравлической машины D, соединенный с рычагом ОКМ, имеющим неподвижную шарнирную опору в точке О, а в большом цилиндре – большой поршень гидравлической машины (плунжер) Е, составляющий одно целое с платформой F, на котором расположено прессуемое тело G.

Рычаг приводится в действие вручную или при помощи специального двигателя. При этом поршень D начинает двигаться вниз и оказывать на находящуюся под ним жидкость давление, которое передается на поршень Е и заставляет его вместе со столом двигаться до тех пор, пока тело G не войдет в соприкосновение с неподвижной плитой Н.

При дальнейшем подъеме стола начинается процесс прессования (сжатия) тела G.

Если данное устройство служит не для прессования, а только для поднятия груза, т.

е. представляет собой так называемый гидравлический подъемник, то неподвижная плита Н в этом случае оказывается лишней и из конструкции исключается.

Вместе с указанными на схеме частями гидравлический пресс снабжается всасывающим и нагнетательным клапанами, регулирующими работу пресса, и клапаном, предохраняющим его от разрыва при чрезмерном возрастании давления (на схеме клапаны не показаны).

Работу гидравлического пресса объясняет закон Паскаля. В котором говорится о гидростатическом парадоксе, когда кружка воды, добавленная в бочку, приводит к ее разрыву.

Сила давления, КПД и формула машины

Установим основные соотношения, определяющие работу пресса. Пусть усилие, действующее на конец М рычага ОКМ, будет называться Q, а плечи рычага ОК = a, КМ = b. Тогда, рассматривая равновесие рычага и составляя уравнение моментов относительно его центра вращения О выводим уравнение

Q*(a+b) = P₁*a,

Находим силу передаваемую на поршень D малого цилиндра

P₁ = Q*(a+b) / a

и создаваемое в жидкости добавочное гидростатическое давление

ρ= P₁ / (πd₁² / 4)

где d1 – диаметр малого цилиндра.

Давление ρ передается на поршень Е большого цилиндра, в результате чего полная сила давления на этот поршень, обусловленная силой Q, будет

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

где d₂ – диаметр большого цилиндра.

Из этого выражения видно, что сила P2 может быть получена сколько угодно большой путем выбора соответствующих размеров цилиндров и плеч движущего рычага.

На самом деле действительная сила P2, передаваемая на стол и осуществляющая процесс прессования, оказывается несколько меньше из-за неизбежных потерь энергии на преодоление трения в движущихся частях пресса и утечек жидкости через различные неплотности и зазоры.

Эти потери учитываются введением в формулу коэффициента полезного действия – КПД. Таким образом формула гидравлической машины

P₁ = КПД * Q (d₂ / d₁)² * (a+b) / a,

Практически этот коэффициент имеет значение от 0,75 до 0,85.

Пример расчета

Для наглядного примера того как работают малый и большой поршень гидравлического машины рассмотрим простой пример.

Условие: Большой поршень гидравлической машины имеет площадь 50см². Он поднимает груз весом 2000Н. Необходимо определить площадь малого поршня если на известно, что на динамометре определилась сила 300Н. Рычаг в этой задачи не участвует.

F2/F1=S2/S1

F2=2000H

F1=300H

S2=50*10^(-2) м²

S1=(F1*S2)/F2=(300*50*10^(-2))/2000=0.075 м²=7,5cм²

В современных гидравлических прессах можно получить очень большие давления (до 25 000 т.). В таких конструкциях малый цилиндр выполняют обычно в виде поршневого насоса высокого давления, подающего рабочую жидкость (воду или масло) в большой цилиндр (собственно пресс), часто с добавлением в схему специального устройства – гидравлического аккумулятора, выравнивающего работу насоса.

Гидравлический аккумулятор

Как показывает название – гидравлический аккумулятор служит для аккумулирования, т. е. накапливания, собирания энергии. Он применяется на практике в тех случаях, когда необходимо выполнить кратковременную работу, требующую значительных механических усилий, например, поднять большую тяжесть, открыть и закрыть ворота шлюзов и т.п.

Наиболее широкое применение гидравлические аккумуляторы получили при работе гидравлических прессов, используемые здесь как установки, накапливающие жидкость в период холостого хода пресса и отдающие ее при рабочем ходе, когда подача насосов оказывается недостаточной.

Гидравлический аккумулятор состоит из цилиндра А, в котором помещен плунжер В, присоединенный своей верхней частью к платформе С, несущей груз большого веса. В аккумулятор по трубе D насосом нагнетается жидкость (вода или масло), которая поднимает вверх плунжер с грузом. При достижении крайнего верхнего положения насос автоматически выключается.

Обозначим вес плунжера с грузом через G, а его полную высоту подъема через Н. Тогда энергия, запасенная аккумулятором при полном подъеме плунжера, будет равна G*H, а создаваемое им в жидкости гидростатическое давление

P = G / F,

где F – площадь сечения плунжера

Под таким постоянным давлением находящаяся в аккумуляторе жидкость подводится по трубе Е к гидравлическим машинам – например, прессовым машинам, обеспечивая тем самым их работу с постоянной нагрузкой.

Гидростатическое давление, создаваемой аккумулятором, будет тем больше, чем меньше площадь сечения плунжера.

Однако при чрезмерном уменьшении сечения плунжера последний может оказаться недостаточно прочным. Поэтому при необходимости получения очень больших давлений применяются так называемые дифференциальные аккумуляторы со ступенчатым поршнем.

В этом случае давление на жидкость, находящуюся в цилиндре А, передается через небольшую площадь кольцевого уступа ступенчатого поршня, пропущенного сквозь обе крышки цилиндра (верхнюю и нижнюю), и следовательно, сечение поршня может быть выбрано такого размера, при котором обеспечивается необходимая прочность.

Гидравлическая турбина

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода рабочих машин.

Наиболее распространенным представителем этой группы является гидравлическая турбина. Гидравлические турбины обычно для устанавливаются на гидроэлектрических станциях, где они служат приводом электрических генераторов.

Энергия воды преобразуется в турбине в механическую энергию на валу. Вал приводит в движение ротор электрогенератора и механическая энергия превращается в электрическую.

Насос

В насосах, применяемых для подъема и перемещения жидкости по трубопроводам, происходит обратный процесс. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих насосы в действие, преобразуется в гидравлическую энергию жидкости.

На рисунке схематично изображены

А – турбинная установка
Б – насосная установка

Насосы это самые распространенная разновидность гидравлических машин. Они применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Насосы используются в водоснабжении, отоплении, вентиляции, для работы котельной установки и во многих других областях техники.

Подробная схема работы насоса размещена в этой статье

Гидравлические машины весьма широко используются в настоящее время в нефтяной промышленности. Насосы применяются при транспортировке нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, при бурении нефтяных скважин для подачи в них промывочных растворов и т.д.

Вместе со статьей “Гидравлические машины это? Описание и принцип работы.” читают:

Принцип работы гидравлики (устройство, схема и основные понятия) в Промснаб СПб

В основе работы гидравлики лежит закон Паскаля, открытый в 17 веке. Закон Паскаля гласит, что давление, действующее на жидкость в закрытом сосуде, передается во всех направлениях с одинаковой силой. На этом принципе базируется работа всех гидравлических машин объемного действия. Они вырабатывают гидравлическую энергию, приводя в движение рабочие органы оборудования. Далее давайте подробнее рассмотрим, как работает гидравлика.

Устройство работы гидравлики представляет собой закрытую циклическую систему, где все начинается с насоса, закачивающего гидравлическое масло из маслобака, и заканчивается опять же на возвращении жидкости в бак. Жидкость проходит весь цикл, попутно совершая действия, приводящие в работу отдельные гидроузлы. этого запускаются в работу исполнительные органы машин и механизмов. Любое механическое усилие рабочей техники и сложного промышленного оборудования зависит от гидравлики.

Сфер применений гидравлики сотни, а возможно и тысячи, но принцип везде один – в закрытой системе механизмов преобразуется механическая энергия в энергию жидкости и наоборот. Таким образуем создается механическое усилие посредством жидкости.

Схема гидросистем спецтехники и сложного промышленного оборудования в общем виде одинаковая. Для всех систем в основе лежит перечень обязательных элементов:

• Гидроцилиндр
• Гидронасос
• Гидромотор
• Бак для жидкости
• Клапаны
• Фильтры для очистки масла от примесей
• Гидрораспределитель

В зависимости от назначения техники и оборудования наполнение системы может отличаться.

Схема стандартной гидросистемы

Как работает гидравлика?

А теперь рассмотрим на конкретных примерах, как работает гидравлика, и какие конкретные задачи она выполняет.

Как работает гидравлика на тракторе?

Принцип работы гидравлики на тракторе достаточно прост. Насос создает поток рабочей среды в гидросистеме трактора. Далее гидрораспределитель направляет масло от гидронасоса к цилиндрам и гидромотору, которые приводят в движение навесное оборудование трактора.

Как работает гидравлика на экскаваторе?

Принцип работы гидравлики экскаватора такой же, как и у гидравлики трактора, т.к. гидросистема также отвечает за работу навесного оборудования. В данном случае давление жидкости двигает поршень гидроцилиндра, поэтому ковш экскаватора поднимает и опускает грунт на строительной площадке. Управляет данной операцией сам водитель или автоматизированная система.

Как работает гидравлика погрузчика?

Как и в предыдущих примерах используется гидравлика объемного типа. Насос гидравлики погрузчика выкачивает масло из гидробака, далее масло под давлением направляется по трубам к распределителю. Водитель осуществляет управление гидравликой погрузчика при помощи рукояти. Таким образом распределителю поступает сигнал направить масло к гидроцилиндру, а затем масло сливается обратно в бак. После чего цикл движения всех элементов системы гидравлики погрузчика повторяется.

Смотрите также:

• Промышленная гидравлика
• Мобильная гидравлика
• Гидравлическое оборудование
• Принципы работы и виды гидромоторов

Объясните принцип работы гидравлической машины Назовите два устройства, работающих по этому принципу…

Перейти к

• Упражнение 4А
• Упражнение 4Б

• Глава 1 – Измерения и эксперименты
• Глава 2. Движение в одном измерении
• Глава 3 Законы движения
• Глава 4 Давление в жидкостях и атмосферное давление
• Глава 5. Аптраст в жидкости. Принцип Архимеда и плавучесть.
• Глава 6 Тепло и энергия
• Глава 7 Отражение света
• Глава 8 Распространение звуковых волн
• Глава 9 Текущее электричество
• Глава 10 Магнетизм

Главная > Селина Солюшнс Класс 9Физика > Глава 4 – Глава 4 Давление в жидкостях и атмосферное давление > Упражнение 4А > Вопрос 28

Вопрос 28 Упражнение 4A

Объясните принцип работы гидравлической машины. Назовите два устройства, работающих по этому принципу.

Ответ:

Принцип действия гидравлической машины заключается в том, что небольшое усилие приложенный к маленькому поршню передается для создания большой силы на большем поршень.

Два устройства, работающих по этому принципу:

· Гидравлические тормоза

· Гидравлический пресс

·

Похожие вопросы

Дайте определение термину тяга. Укажите его единицу СИ.

Что понимается под давлением? Укажите его единицу СИ.

а) Какая физическая величина измеряется в бруске? (b) Как единица бар связана с единицей СИ p…

Определить один паскаль (Па) как единицу давления в системе СИ.

Укажите, является ли тяга скаляром или вектором?

Укажите, является ли давление скаляром или вектором?

Фейсбук WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно?

Упражнения

Упражнение 4A

Упражнение 4B

Главы

Глава 1 – Измерения и эксперименты

Глава 2 Движение в одном измерении

Глава 3 Законы Мо

Глава 4 Давление в жидкостях и атмосферное давление

Глава 5 Аптраст в жидкости Принцип Архимеда и плавучесть

Глава 6 Теплота и энергия

Глава 7 Отражение света

Глава 8 Распространение звуковых волн

Глава 9 Электричество

Глава 10 Магнетизм

Курсы

Быстрые ссылки

Условия и политика

Условия и политика

2022 © Quality Tutorials Pvt Ltd Все права защищены

Объясните принцип действия гидравлической машины.

Назовите два устройства, работающих по этому принципу. 9Подсказка эффективные площади в двух соединенных цилиндрах или эффективный рабочий объем (см3/об) между насосом и двигателем. В большинстве случаев гидравлические коэффициенты связаны друг с другом.

Полное пошаговое решение:
Работа гидравлической машины основана на том, что небольшая сила, приложенная к меньшему поршню, сообщается с большим поршнем.
Гидравлическая система основана на законе Паскаля, который гласит, что давление в замкнутой жидкости постоянно во всех направлениях. На меньший поршень действует меньшая сила, а на больший поршень действует большая сила, поскольку давление одинаково в обоих направлениях.
Гидравлическое рулевое управление и гидравлический тормоз работают по принципу гидравлической машины.
Системы рулевого управления с гидравлическим усилителем работают за счет увеличения усилия, подаваемого на входы рулевого колеса, на управляемые (обычно передние) опорные колеса транспортного средства с использованием гидравлической системы. Гидравлический цилиндр двойного действия прикладывает усилие к рулевому механизму, который затем управляет опорными катками.
Гидравлический тормоз представляет собой тормозную систему, которая передает давление от управляющего механизма к тормозному механизму с помощью тормозной жидкости, которая обычно содержит гликолевые эфиры или диэтиленгликоль.

Примечание: Гидравлические машины популярны из-за большого количества энергии, которая может быть передана через небольшие трубы и гибкие шланги, а также высокой удельной мощности и широкого спектра приводов, которые могут использовать эту мощность, а также массивное умножение сил, которое может быть достигнуто за счет приложения давления на относительно большие площади.
По сравнению с машинами, в которых используются шестерни и валы, одним недостатком является то, что любая передача мощности приводит к некоторым потерям из-за сопротивления потоку жидкости через трубопровод.

Дата последнего обновления: 25 апреля 2023

•

Всего просмотров: 208.