чему равна площадь большого поршня (8 видео)

Содержание

Площадь сечения поршня
Гидравлические машины в физике — виды, формулы и определения с примерами
Гидравлическая машина
Использование гидравлической машины в технике
Соотношение силы давления и площади поршней гидравлического пресса
Принцип работы
Применение и разновидности
Возможные неисправности
Техника безопасности
🌟 Видео

Видео:Принцип работы гидравлической машиныСкачать

Площадь сечения поршня

Поршень — это основная деталь насосов, компрессоров и поршневых двигателей внутреннего сгорания, служащая для преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения. Основными математическими характеристиками поршня являются диаметр основания и высота.

Сечение поршня — это изображение фигуры, образованной рассечением поршня плоскостью в поперечном или продольном направлении.

Формула для расчета площади поперечного сечения поршня:

S = π * d 2 / 4, где

d — диаметр поршня.

Формула для расчета площади осевого сечения поршня:

d — диаметр поршня;
h — высота поршня.

Формула для расчета площади параллельного оси сечения поршня (бокового сечения поршня):

a — хорда основания поршня;
h — высота поршня.

Смотрите также статью о всех геометрических фигурах (линейных 1D, плоских 2D и объемных 3D).

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного или продольного сечения поршня, если известны диаметр поршня, длина хорды и высота поршня. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь сечения поршня (площадь осевого сечения поршня, площадь параллельного сечения поршня, площадь бокового сечения поршня и площади поперечного поршня).

Видео:Площадь большего поршня гидравлического пресса S2 в 4 раза больше площади малого поршня S1 - №25561Скачать

Гидравлические машины в физике — виды, формулы и определения с примерами

Содержание:

Гидравлические машины:

Закон Паскаля лежит в основе устройства и действия гидравлических машин. Гидравлические машины (от греческого слова гидравликос — водный) — это машины, для работы которых используется жидкость. Подобно другим простым машинам и механизмам, которые вы будете изучать в следующей главе, назначение гидравлической машины — это преобразование значения силы и направления её действия. Главной частью гидравлической машины являются два цилиндрических сосуда разного диаметра, соединённые между собой трубкой (рис. 102).

Внутри сосудов свободно перемещаются плотно прилегающие к стенкам поршни. Сосуды под поршнями обычно заполняют машинным маслом.

На обоих поршнях стоят гири; видим, что на большем правом поршне гиря имеет значительно больший вес, чем на левом малом. Поэтому сила давления

Давление под большим поршнем будет равно соответственно:

В равновесии жидкость в машине должна находиться в покое, т. е. не перетекать из одного цилиндра в другой. Это возможно только тогда, когда давление жидкости слева будет равно давлению жидкости справа, т. е.: или

Пользуясь свойством пропорции, это соотношение можно представить в виде:

Отсюда следует, что в состоянии равновесия сила давления под большим поршнем во столько раз больше силы давления под малым поршнем, во сколько раз площадь большого поршня S₂ больше площади малого S₁ . Это означает, что, действуя малой силой на малый поршень, можно уравновесить большую силу на большом поршне, например удержать или поднять тяжёлый груз.

Видим, что гидравлическая машина позволяет увеличить силу и изменить направление её действия.

Гидравлическая машина даёт выигрыш в силе во столько раз, во сколько площадь её большого поршня превышает площадь малого.

Гидравлическую машину, предназначенную для прессовки (сжатия) пористых тел (внутри которых есть пустоты), называют гидравлическим прессом. Тело для прессования кладут на платформу, размещённую на большом поршне (рис. 10З). Когда поршень поднимается, тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается.

Из малого сосуда и большого масло перекачивается повторными движениями малого поршня. Когда он поднимается вверх, то под поршень всасывается масло из сосуда. При этом клапан 1 открывается, а клапан 2 закрывается под действием давления масла. Когда опускается малый поршень, наоборот, кланам 1 закрывается, а открывается клапан 2, и жидкость переходит к большой сосуд.

Например, если площадь малого поршня S₁ = 5 см 2 , а площадь большого поршня S₂ = 500 см 2 выигрыш в силе будет составлять 100 раз. Установив этот удивительный фак. Паскаль написал, что с помощью изобретенной им машины «один человек, нажимающий на малый поршень, уравновесит силу ста людей, которые нажимают на поршень, в сто раз больший, и тем самым преодолеют силу девяносто девяти людей». Впервые гидравлические прессы начали применяться на практике в конце XVIII — в начале XIX ст.

Гидравлические прессы используют в производстве стальных валов и кузовов машин, железнодорожных колес, различных металлических и пластмассовых изделий. Для выдавливания сока из винограда, масла — из семян подсолнечника, изготовления халвы также используют прессы. Современные гидравлические прессы могут создавать давление 41 700 MПа.

В автомобилях используют гидравлические тормоза. Схема устройства такого гидравлического тормоза показана на рис. 104. Если водитель давит на педаль 1, то поршень в цилиндре 2 создает давление на жидкость, которая заполняет цилиндр 2, трубку и тормозные цилиндры 3. Это давление согласно закону Паскаля передается без изменения жидкостью на поршни тормозных цилиндров 3. Поршни по действием силы давления расходятся и прижимают тормозные колодки 4 к тормозным барабанам — колеса автомобиля тормозят, автомобиль уменьшает скорость и останавливается. Если водитель прекращает давить на педаль, то пружина сжимается и возвращает тормозные колодки в исходное положение.

Видео:Урок 61 (осн). Задачи на гидравлический пресс - 1Скачать

Гидравлическая машина

Закон Паскаля положен в основу принципа действия многих технических устройств и машин. Для случая использования закона Паскаля для жидкостей они получили название гидравлических машин.

Простейшая гидравлическая машина состоит из двух цилиндров, соединенных между собой трубкой. В каждом цилиндре находится поршень, плотно прилегающий к стенкам цилиндра. Под поршнями в цилиндрах находится какая-либо жидкость. Как правило, это минеральное масло (рис. 88). Использование жидкости обусловлено тем, что она мало сжимается.

Если нажать на один из поршней так, чтобы он сместился, создавая давление на жидкость, то второй поршень также сместится. Таким образом, согласно закону Паскаля давление, действующее на жидкость в первом цилиндре, будет передаваться жидкости во втором цилиндре. Благодаря этому давлению поршень второго цилиндра сместится.

Ценным свойством гидравлической машины является возможность с ее помощью изменять значение силы. И такое изменение можно рассчитать.

Пусть площадь первого поршня равна Если на него действует сила , то она создает давление

Согласно закону Паскаля такое же давление, как во всей жидкости, будет действовать и на второй поршень:

Так как

Из последней формулы можно сделать вывод, что, изменяя площади поперечного сечения цилиндров, можно изменять силу, действующую на них со стороны жидкости.

Чем больше площадь одного цилиндра по сравнению с площадью другого, тем большее изменение силы получим при использовании такой машины:

Использование гидравлической машины в технике

Одной из проблем, которые решает современная техника, является поднятие грузов большой массы и веса. Это может быть груженый автомобиль, железнодорожный вагон и даже целый дом. С этой целью используют специальные приспособления — домкраты. Наиболее распространены домкраты, в которых используется принцип гидравлической машины (рис. 89). Он состоит из двух цилиндров разных диаметров и поршней, размещенных в них. Поршень малого диаметра одновременно является поршнем насоса, который нагнетает масло в цилиндр большого диаметра. Поскольку диаметр (площадь) второго поршня значительно больше, то и сила, действующая на него, будет значительно большей, чем сила, действующая на поршень малого диаметра. Пользуясь домкратом, водитель может самостоятельно поднять многотонный автомобиль.

Подобный принцип используется в тормозных системах современных автомобилей. Тормоза, получившие название гидравлических, имеют цилиндр малого диаметра 1 (рис. 90), поршень которого жестко связан с тормозной педалью, и цилиндры большего диаметра. Поршни 2 непосредственно действуют на тормозные колодки. Тормозные колодки, в свою очередь, с двух сторон сжимают диски, находящиеся на каждом колесе 3. Вся тормозная система заполнена минеральным маслом. Такое строение тормозов дает возможность незначительным нажимом на педаль создать большую силу, которая действует на тормозные колодки (рис. 90).

Гидравлическими машинами являются и большинство рабочих механизмов современных транспортных, строительных и грузоподъемных машин. Типичным примером такого механизма является гидравлический пресс (рис. 91). Он имеет цилиндры с поршнем 2 большого диаметра и насос 1, нагнетающий масло в него. Так как площадь рабочего цилиндра больше, чем площадь цилиндра насоса, то получают соответственный выигрыш в силе.

Рекомендую подробно изучить предметы:

Физика
Атомная физика
Ядерная физика
Квантовая физика
Молекулярная физика

Ещё лекции с примерами решения и объяснением:

Весовое давление жидкостей в физике
Сообщающиеся ссуды в физике
Атмосферное давление в физике и его измерение
Манометры в физике
Движение тела под действием нескольких сил
Наклонная плоскость в физике
Давление газов и жидкостей
Движение жидкостей и газов

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:ОГЭ Физика Задание 5 #8753Скачать

Соотношение силы давления и площади поршней гидравлического пресса

Работа гидравлического пресса основывается на законе Паскаля. По этому принципу работают подъемные механизмы, гидравлические тормоза, преобразователи давления. Внутри гидравлической машины расположены два цилиндра, имеющих малый и большой поршни, соединенные между собой трубкой (как показано на фото). Полости цилиндров и соединяющую их трубку наполняют маслом. Уровень залитой жидкости и в том, и в другом цилиндре будет равным до тех пор, пока на поршни нет давления. Рассмотрим пример.

Видео:7 класс. Гидравлические машины.Скачать

Принцип работы

Обозначим площадь малого поршня гидравлического пресса- S1, большого S2. Сила давления поршней на жидкость F1 и F2 соответственно, как показано на фото. Давление меньшего поршня будет соответствовать формуле p1=F1/S1. Формула давления поршня с большой площадью — p2=F2/S2. Закон Паскаля гласит, что давление жидкости, находящейся в состоянии покоя, одинаково во все стороны. Отсюда можно сделать вывод, что p1=p2, а значит F1/S1=F2/S2. Соответственно F2/F1=S2/S1.

То есть, становится понятно, что давление большого поршня (F2) будет больше давления малого (F1) во столько раз, во сколько площадь большого поршня гидравлического пресса превышает площадь малого. Приведем пример.

Известно, что площадь малого поршня гидравлического пресса 5 кв.см, а площадь большого поршня гидравлического пресса 5.см 2 * 100. Также известна сила, действующая на малый поршень. Она равна 100. Из вышесказанного стает понятно, что сила, действующая на большой поршень, будет равна 10 000.

Следовательно, при помощи гидравлических механизмов можно уравновешивать силы. Современное гидравлическое оборудование может достигать мощности в несколько миллионов ньютон.

Видео:Урок 62 (осн). Задачи на гидравлический пресс - 2Скачать

Применение и разновидности

Гидропрессы применяют в различных отраслях промышленности. Например, на заводах, выжимающих масло. Там необходима огромная сила сдавливания. Также используется для прессования картона, фанеры, керамической плитки и т.д. Незаменим для ремонта автомобильной техники и во время проведения слесарных работ.

Гидравлические прессы разделяют на два типа: для металлических и не металлических конструкций. Прессы, предназначенные для изделий из металла, делятся, в свою очередь, на 5 групп:

для штампования и ковки;
для выдавливания;
для штампования листов;
для сборки деталей;
для обработки отходов, оставшихся после работы с металлом.

В зависимости от того, в какой отрасли промышленности используется гидравлический пресс, различают несколько конструкций станины:

одна стойка;
две стойки;
колонная;
специализированная.

Гидравлический пресс используют и в домашнем хозяйстве. Наверняка, всем знаком домкрат. Он предназначен для поднятия тяжелых и громоздких предметов. Его можно встретить не только в гараже, но и в чемодане любого мастера. Домкрат используется и в строительных работах. Умелые мастера приспособились сооружать гидропресс своими руками. Но не стоит забывать о технике безопасности. Заводской агрегат всегда будет более надежным и безопасным в эксплуатации.

Управление гидравлическим прессом в быту осуществляется, в основном, ручным или ножным способом. Промышленное гидравлическое оборудование чаще всего бывает электрическим.

Видео:№ 463 - Физика 7-9 класс Пёрышкин сборник задачСкачать

Возможные неисправности

Слишком маленькое количество масла в системе может привести к повышению температуры и давления. Само же масло быстро загрязнится, может потребоваться его замена.

Попадание воздуха в масло приведет к образованию пены, в результате чего может ухудшиться смазывающий эффект. Недостаток смазки приведет к быстрому износу деталей.

Необходимо внимательно следить за состоянием гидравлических фильтров. Если они загрязнены, нужна срочная замена. В противном случае частицы грязи, оставшиеся в устройстве, приведут к поломке всей системы. Бывают случаи, когда всасывающий и выводящий фильтры вмонтированы неправильно. Это также приведет к неисправности.

Важно следить, чтобы масло не протекало. Иначе возникает риск попадания в него воздуха и мусора. Необходимо не реже одного раза в неделю подкручивать гайки в соединениях трубопровода.

Клапаны должны плотно закрываться, чтобы давление внутри цилиндров не понизилось. Замеряет давление манометр, который также должен быть в исправном состоянии.

Важно, чтобы жидкость соответствовала определенному типу гидравлического пресса. При выборе масла необходимо учитывать его вязкость. При правильном выборе смазка будет осуществляться качественно. Это поможет продлить работу системы без перебоев.

Полное очищение гидравлической системы с применением водной эмульсии должно проводиться минимум один раз в 3-4 месяца. При использовании эмульсии важно следить за её кислотностью во избежание появления коррозии.

Нельзя допускать чрезмерного повышения температуры. Это приведет к преждевременной порче жидкости внутри агрегата.

Техника безопасности

Перед началом работы убедитесь, что оборудование исправно и не имеет видимых повреждений. Загружать и разгружать гидропресс можно только в спецодежде.

Во время работы агрегата необходимо следить за давлением. Оно не должно превышать допустимую норму. Поэтому важно, чтобы монометр был всегда исправен.

Чтобы избежать несчастных случаев, недопустимо присутствие посторонних людей во время работы аппарата. Выгружать готовую продукцию можно только в специальных перчатках. Во время работы гидравлического пресса помещение должно хорошо проветриваться.

Содержание в чистоте рабочего места и самого оборудования — залог качественной и долгой работы.