Հիդրավլիկ մամլիչը հասկանալու համար հիշենք հաղորդակցվող անոթների կանոնը։ Դրա հեղինակ Բլեզ Պասկալը պարզել է, որ եթե դրանք լցված են միատարր հեղուկով, ապա դրա մակարդակը բոլոր անոթներում նույնն է։ Այս դեպքում տարաների կոնֆիգուրացիան և դրանց չափերը նշանակություն չունեն: Հոդվածում նկարագրվելու են հաղորդակցվող տարաների հետ կապված մի քանի փորձեր, որոնք կօգնեն մեզ հասկանալ հիդրավլիկ մամլիչի կառուցվածքն ու սկզբունքը:
Փորձ
Ենթադրենք, մենք ունենք հաղորդակցվող անոթներ՝ տարբեր խաչմերուկներով։ Փոքրի մակերեսը նշում ենք s-ով, ավելի մեծը՝ S-ով։ Եկեք տարաները լցնենք հեղուկով։ Համաձայն հաղորդակցվող անոթների օրենքի՝ հեղուկների մակերեսները գտնվում են նույն բարձրության վրա։
Եկեք անոթները վերևից փակենք մխոցներով։ Կարելի է ենթադրել, որ s-ը և S-ը մխոցների տարածքներն են: F ուժով սեղմեք փոքրի վրա։ Այն կիջնի, հեղուկը կիջնիհոսքը դեպի ավելի մեծ գլան, և ձախ կողմում գտնվող մխոցը կսկսի բարձրանալ: Որպեսզի չբարձրանա, մենք էլ ուժ ենք կիրառելու նրա նկատմամբ։ Նշեք այն F.
Որպեսզի ավելի մոտենանք հասկանալու, թե ինչպես է աշխատում հիդրավլիկ մամլիչը, փորձենք կապ գտնել այս երկու ուժերի միջև: Մենք ելնելու ենք հավասարակշռության պայմանից։ Մինչ մենք ծածկում էինք անոթները մխոցներով, հեղուկները գտնվում էին հավասարակշռության մեջ: Տանկերում ճնշումը նույնն էր (p=P): Սեղմեք երկու մխոցների վրա, որպեսզի հեղուկը մնա հավասարակշռության մեջ: p և P ճնշումները, իհարկե, կավելանան։ Սակայն դրանք դեռ նույնը կմնան, քանի որ ավելանալու են նույն չափով։ Սա մխոցների կողմից ստեղծված ճնշման չափն է: Այն փոխանցվում է ամենուր Պասկալի օրենքի համաձայն։
Ահա հավասարակշռության պայմանը՝ p=P: Դուք կարող եք հաշվի առնել մխոցների կողմից ստեղծված ճնշումը կամ հեղուկ սյունակի ճնշումը: Արդյունքը նույնն է լինելու. Նշենք, որ մխոցների կողմից ստեղծված ճնշումը հազար անգամ ավելի մեծ է, քան հեղուկ սյունակի հիդրոստատիկ ճնշումը: Մի քանի սանտիմետր բարձրությամբ ջրի սյունը հարյուրավոր պասկալների ճնշում է ստեղծում: Իսկ մխոցների ճնշումը հարյուրավոր կիլոպասկալ է, իսկ երբեմն էլ՝ մեգապասկալ։ Հետևաբար, հաջորդ հոդվածում մենք անտեսելու ենք հեղուկ սյունակի ճնշումը և կենթադրենք, որ p և P ճնշումները ստեղծված են բացառապես f և F ուժերի կողմից:
Մխոցների ճնշման ուժի կախվածությունը դրանց տարածքից
Բերք բերենք բանաձևը, առանց դրա հիդրավլիկ մամլիչի աշխատանքի սկզբունքը անհասկանալի կլինի։ p=f/s և նմանապես P=F/S: Կատարենք հավասարակշռության պայմանի փոխարինում։ f/s=F/S. Եվ հիմա համեմատենք f և F ուժերը: Դա անելու համար արտահայտության և ձախ և աջ մասերըբազմապատկել S-ով և բաժանել f-ով: Մենք ստանում ենք fS/sf=FS/Sf: Եկեք չեղարկենք f և S երկու մասերում: Արդյունքը կլինի F/f=S/s հավասարությունը։
Շահելու հայեցակարգը վավեր է
Եթե S>s, ապա մեծ նավի մխոցի վրա ճնշման ուժը նույնքան անգամ ավելի մեծ կլինի, քան փոքր մխոցի վրա սեղմող ուժը, քանի անգամ է ավելի մեծ մխոցի մակերեսը գերազանցում մխոցի մակերեսը: փոքրը. Այսինքն՝ փոքր մխոցին փոքր ուժ գործադրելով՝ մեծ անոթում մենք շատ ավելի մեծ ուժ կստանանք, քան այն, որով սեղմում ենք փոքր մխոցի վրա։ Սա էֆեկտ է, որը կոչվում է ուժի ավելացում: Այն ցույց է տալիս, թե քանի անգամ են տարբերվում ուժերը, այսինքն՝ որքան է F-ի հարաբերակցությունը f: Եթե վերցնենք անոթներ, որոնց խաչմերուկի տարածքները շատ տարբեր են, ապա կարող ենք ուժի ավելացում ստանալ տասը կամ հազար գործակցով: Ուժի վերլուծությունը պարզ է դարձնում, որ ուժի շահույթը հավասար է մեծ և փոքր մխոցի տարածքների հարաբերությանը:
Հիդրավլիկ մեքենայի մխոցների շարժում
Շատ արդյունաբերություններ օգտագործում են հիդրավլիկ մամլիչի սկզբունքը՝ ֆիզիկա, շինարարություն, նյութերի վերամշակում, գյուղատնտեսություն, ավտոմոբիլաշինություն և այլն: Հիդրավլիկ մեքենաների կիրառման օրինակները ներկայացված են նկարում:
Դիտարկենք մխոցներով շփվող բոլոր նույն երկու անոթները, սակայն այժմ ուշադրություն կդարձնենք ոչ թե ուժին, այլ այն տարածությանը, որով անցնում են մխոցները շարժվելիս։ Պատկերացրեք, որ նրանց սկզբնական դիրքը տարբեր է։ S մակերեսով մխոցը գտնվում է s մակերեսով մխոցից ներքև։ Եկեք տեղափոխենք փոքր մխոցը h հեռավորության վրա: Ավելի փոքր անոթից ջուրն անցնում էր ավելի մեծի մեջ ևսեղմված մխոցի վրա: Նա տեղափոխվեց H բարձրություն.
Իմանալով տարածքների հարաբերակցությունը՝ մենք գտնում ենք բարձրությունների հարաբերակցությունը։ Ձախ մխոցից դեպի աջ ճնշման տակ անցած ծավալը նշվում է v-ով: V ծավալի հեղուկը մտել է աջ գլան։Հեղուկն անսեղմելի է։ Ինչպե՞ս կարելի է սա գրել մաթեմատիկորեն: v=v. Արտահայտեք ծավալը մակերեսով և բարձրությամբ: v=sh և V=SH: Այսպիսով sh=SH: S/s=h/H. Հետևաբար, ուժի ավելացումը F/f=h/H է: Այս հարաբերակցությունը մեզ հնարավորություն է տալիս հասկանալ, թե ինչպես է աշխատում հիդրավլիկ մամլիչը: Մենք եզրակացնում ենք, որ քանի որ F-ը մեծ է f-ից, ուրեմն H-ն փոքր է h-ից և նույն գործակցով։
Ենթադրենք, հիդրավլիկ մեքենան տալիս է հարյուրապատիկ հզորություն: Սա նշանակում է, որ եթե ավելի փոքր մխոցն իջեցնենք 100 մմ-ով, ապա մյուս մխոցը կբարձրանա ընդամենը 1 մմ-ով: Եվ կան մեքենաներ, որոնք հազար անգամ ուժ են տալիս։ Իսկ ի՞նչ կասեք, երբ մխոցի վրա մեքենա կա, և այն պետք է մի քանի մետր բարձրության վրա բարձրացնել:
Հիդրավլիկ մամլիչի նախագծում և աշխատանքի սկզբունք
Փոքր տարածքի մխոցում կա փական, որը փակում է դեպի շարժիչի յուղի ջրամբար տանող խողովակը։ Ջուրը հիմնականում չի օգտագործվում հիդրավլիկ մամլիչներում, քանի որ այն քայքայիչ է և ունի համեմատաբար ցածր եռման կետ: Մխոցը վարում է բռնակը: Հեղուկը խողովակի միջոցով տեղափոխվում է փոքր գլանից մեծը:
Խոշոր անոթն ունի նաև փական և մխոց։ Երբ բարձրացնում ենք լծակը, յուղը, մթնոլորտի օգնությամբճնշումը ներծծվում է ավելի փոքր գլան: Երբ մենք իջեցնում ենք մխոցը, փականը փակվում է, նավթը գնալու տեղ չկա, ուստի այն մտնում է ավելի մեծ անոթ: Այն բարձրացնում է փականը դրա մեջ, նավթի ծավալը մեծանում է, դրա պատճառով մխոցը բարձրանում է: Երբ մենք նորից բարձրացնում ենք փոքր մխոցը, մեծ անոթի փականը փակվում է, ուստի յուղը ոչ մի տեղ չի գնում, և մխոցը մնում է տեղում։
Հիդրավլիկ մամլիչի աշխատանքի սկզբունքն այնպիսին է, որ փոքր մխոցի ցանկացած տատանում միշտ հանգեցնում է մեծ մխոցի շարժմանը դեպի վեր։ Սարքն ունի մեխանիզմ, որը թույլ է տալիս մեծ մխոցն իջնել: Սա ավելի մեծ նավի մեջ ծորակով գուլպան է: Ծորակը փակելիս փակում ենք մեծ բալոնը, իսկ բացելիս հիդրավլիկ մամլիչը վերադարձնում ենք սկզբնական դիրքին, յուղը թափվում է։ Այն վերադառնում է ջրամբար, որը թույլ է տալիս մխոցն իջեցնել:
