Ocena brak

Urządzenia hydrauliczne

Autor /Lutek Dodano /31.01.2012

Ciecze oraz gazy mogą być wyko­rzystywane do przenoszenia ener­gii w wielu rodzajach urządzeń i maszyn. Na takiej zasadzie dzia­łają na przykład hamulce w samo chodach, narzędzia dentystyczne, młoty pneumatyczne.
W systemach hydraulicznych ciecz prze­nosi ciśnienie, dzięki któremu urucha­miany jest napędzany mechanizm. Naj­prostszym urządzeniem hydraulicznym jest prasa hydrauliczna, składająca się z dwóch cylindrów o różnych przekrojach z tłokami oraz łączącej je rurki ciśnieniowej. Całość jest wypełniona cieczą, tak że naciśnięcie jednego z tłoków powoduje ruch cieczy w rurze, która napływa do drugiego z cylin­drów, podnosząc w nim tłok.
Podstawą teorii mechaniki płynów są dwie zasa­dy. Każda ciecz jest praktycznie nieściśliwa, tzn. niezależnie od tego, pod jakim znajduje się ciśnie­niem, zajmuje stałą objętość. Zgodnie z drugą zasa­dą na każdą ze ścian ograniczających ciecz działa takie samo ciśnienie. Ciśnienie jest to siła podzie­lona przez pole prostopadłej do niej powierzchni, na którą działa. Jeżeli oba tłoki w prasie hydrau­licznej mają jednakową średnicę, to siła i przesu­nięcie przyłożone do jednego z nich będą bez zmian przekazywane na drugi (pomijamy przy tym stra­ty energii, spowodowane na przykład tarciem).
Jeżeli użyjemy cylindrów o różnych średnicach, to zmienimy przekazywaną siłę i przesunięcie. Na­ciskając pierwszy tłok, wytwarzamy w cieczy ciś­nienie, które jest przekazywane na drugi tłok. Jed­nak siła jest tu iloczynem ciśnienia i powierzchni tłoka, jeśli więc drugi tłok ma powierzchnię 10 razy większą od pierwszego, to otrzymamy siłę dziesię­ciokrotnie większą. Odwrotnie, jeśli drugi cylin­der będzie miał średnicę mniejszą od pierwszego, to siła zmniejszy się.
Jednakże zmiana siły na drugim cylindrze musi spowodować odwrotną zmianę przesunięcia tłoka. Jeśli wąski tłok przesuniemy o 10 cm, to tłok o dziesięciokrotnie większej średnicy przesunie się zaledwie o 1 cm. Wąski tłok musi przesunąć się bardziej od szerszego, by spowodować przemiesz­czenie takiej samej objętości cieczy.
Pierwsze praktycznie działające urządzenie hyd­rauliczne wykonał w XVIII wieku Joseph Bramah. Mała ręczna pompa wodna przemieszczała tłok w szerokim cylindrze, podobnie jak w opisanym przykładzie. Cieczą roboczą była woda, miała ona jednak tę wadę, że zamarzała w niskich tempera­turach, uniemożliwiając pracę urządzenia. Co gor­sza woda zamarzając, zwiększa swą objętość, co doprowadza do rozsadzenia układu hydrauliczne­go. Współczesne systemy hydrauliczne wykorzy­stują olej, gdyż ten zamarza w znacznie niższej temperaturze. Poza tym olej smaruje cylindry, zmniejszając tarcie i straty energii.

Dziś układy hydrauliczne są szeroko wykorzy­stywane do napędzania urządzeń w samolotach statkach i pojazdach drogowych. Są również uży­wane w przemyśle do poruszania przeróżnych urzą­dzeń na liniach technologicznych. Ciecz sprężana jest pompą elektryczną. W pojazdach pompy sprę­żające wykorzystują napęd silnika.

Podobne prace

Do góry