Гідравлічні машини

Пізнання реального світу ґрунтується на дослідах і завершується ними...

А.Ейнштейн

Мета  заняття: ознайомитись з будовою та принципом дії гідравлічної машини, рідинного насоса; формувати навички користування даними приладами.

​

План заняття № 7:

1. Гідравлічні машини

2. Насоси

 

1. Гідравлічні машини

​

       Гідравлічна машина — енергетична машина, призначена для перетворення механічної енергії твердого тіла в механічну енергію рідини (або навпаки).

Гідравлічні машини — основний компонент гідроприводів.

 

     Дія гідравлічних машин грунтується на законі Паскаля. Завдяки машинам здобувається виграш у силі з використанням властивості рідин передавати тиск однаково у кожну точку рідини. Головна частина будь-якого гідравлічного механізму — гідравлічна машина.

     Гідравлічна машина  — це дві циліндричні сполучені посудини різного діаметра. У посудинах можуть вільно переміщуватися поршні, під якими знаходиться рідина (найчастіше технічне мастило). 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

Якщо до малого поршня, площа якого S1, прикласти силу F1, вона створюватиме на мастило тиск:

​

 

 

Тиск у рідині згідно з законом Паскаля передається в кожну точку рідини однаково. Рідина чинитиме такий самий тиск p і на поршень у другій посудині, площа якого S2. Тому з боку рідини на другий поршень діятиме сила тиску F2. Це означає, що сила, яка діє на другий поршень, у стільки само разів більша, у скільки разів площа другого поршня більша за площу першого.

​

​

​

​

 

 

 

 

 

      Гідравлічна машина дає виграш у силі в стільки разів, у скільки площа її великого поршня більша від площі малого.

    Гідравлічна машина — основна частина гідравлічних пресів, які використовують для одержання великих сил тиску під час пресування (стискання) різноманітних матеріалів. За допомогою таких пресів вичавлюють олію з насіння, виготовляють деталі машин, посуд та інші вироби.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

         Підсилювальна дія гідравлічної машини використовується в гальмівних системах багатьох автомобілів, у домкратах і підйомниках. Гідравлічні механізми надають руху стрілам і ковшам екскаваторів, бульдозерів, навантажувачів, піднімають і опускають кузови самоскидів під час розвантаження, встановлюються на трактори та на інші машини, які використовують у промисловості, будівництві, транспорті.

        Схематично будову гідравлічних гальм наведено на рис. Коли водій натискає на педаль гальма 1, він приводить у рух поршень 2, який тисне на гальмівну рідину. До циліндра з гальмівною рідиною 3 приєднана трубка 4, яка з’єднує його з гальмівним циліндром. Два поршні 5, які рухаються в цьому циліндрі, з’єднані з гальмівними колодками 6. Тиск, спричинений дією педалі, передається гальмівною рідиною в гальмівний циліндр і надає руху поршням, які, переборюючи дію пружини 7, притискають гальмівні колодки до гальмівного барабана колеса автомобіля 8, тоді колесо припиняє обертатися.

​

​

​

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3

 

Проте залишається питання: чи дає гідравлічна машина виграш у роботі?

      Визначимо роботу, яку виконує сила F1 під час опускання меншого поршня на відстань hx: А1 = F1h1. Унаслідок тиску на рідину під дією сили рідина з малого циліндра витискається у більший, і піднімає великий поршень на висоту h2. Водночас на скільки зменшився об’єм рідини в одному циліндрі, на стільки само він збільшиться у другому: V1 = V2. Оскільки

V1 = h1S1, V2 = h2S2, то h1S1 = h2S2, або  чим більша площа поршня і більша сила, яка діє на нього, тим на меншу відстань він переміщується.

Як бачимо, і в цьому випадку, вигравши на силі, у стільки само разів програють у відстані. Виграшу в роботі гідравлічна машина не дає.

 

2. Насоси

​

       Першими гідравлічними машинами, що застосовувалися ще в давнину, були насоси для подачі води у водопроводи й фонтани: всмоктувальні та нагнітальні.
Підняття рідини за поршнем лежить в основі роботи всмоктувальних насосів, що піднімають воду з колодязів.
Насос, схематично зображений на рисунку, складається із циліндра, усередині якого ходить угору й униз припасований до стінок поршень 1. У нижній частині циліндра й у самому поршні встановлені клапани 2, що відкриваються тільки нагору. Під час руху поршня нагору вода під дією атмосферного тиску входить у трубу, піднімає нижній клапан і рухається за поршнем. Нагнітальний насос складається з поршня, циліндра, двох клапанів, труби, повітряних камер. У нагнітальному насосі всмоктування води під час кожного зворотного руху поршня змінюється нагнітанням води в трубу водогону.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4

 

Поршневий компресор – це теж нагнітальний повітряний насос, поршень якого приводиться в дію двигуном. Компресор подає стиснене повітря в пневматичні інструменти.

​

Використана література:

1. Задніпрянець І.І. Сучасні технології у викладанні фізики. – К.: Шк.світ, 2011.

2. Сиротюк В. Фізика. Підручник для 8 класу. – К.: Зодіак-ЕКО, 2008.

3. Савченко В.Ф. Коршак Є.В. Ляшенко О.І. Уроки фізики у 7-8 класах.    –К.: Ірпінь, Терун, 2003.

4. Карасюк К. газ. Фізика «Шкільний світ» № 7 (199), березень 2004.

5. Іванова Ж.В. Фізика 8 клас. Розробки уроків.- Х.: «Веста», 2009.

6. Божинова Ф.Я. Ненашев І.Ю. Кірюхін М.М. Фізика. Підручник для 8 класу. – Х.: Ранок-НТ, 2008.

7. Генденштейн Л.Е. Фізика. Підручник для 8 класу. – Х.: Гімназія, 2008.

8. Борецький К.П. Сполучені посудини

9. Бойко, Венгер, Мельничук Фізика 7 клас

​

​

​

​

​