Исследование работы гидравлического пресса

2.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ

Изучить устройство, принцип действия гидравлического пресса; рассчитать силы и выигрыш в силе.

2.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

В покоящейся жидкости возможен лишь один вид напряжения –гидростатическое давление, силы вязкости в покое не проявляются. Гидростатическое давление обладает тремя свойствами:

– гидростатическое давление всегда направлено по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует (по направлению к площадке, а не от нее);

– гидростатическое давление действует одинаково по всем направлениям, то есть не зависит от угла наклона площадки, на которую оно действует;

– гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве, то есть р = f (х; у; z) и увеличивается с увеличением глубины ее погружения.

Согласно основному закону гидростатики, давление в любой точке покоящейся жидкости складывается из внешнего давления р₀ и давления, зависящего от глубины погружения h, то есть давления, обусловленного весом вышележащих слоев жидкости rgh:

p = p₀ + rgh . (5)

Давление, приложенное к жидкости (внешнее давление), передается внутри жидкости во все стороны без изменения, то есть всякое изменение внешнего давления приводит к изменению давления в каждой точке жидкости. В гидравлике это понятие носит название закона Паскаля.

Закон Паскаля имеет широкое применение в технике и используется при конструировании гидравлических установок, действие которых основано на передаче давления внутри жидкости.

По этому принципу работают гидравлические аккумуляторы, гидравлический пресс, мультипликаторы, домкраты, и др. устройства. Рассмотрим принцип действия и устройство гидравлического пресса.

2.3. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Принципиальная схема пресса показана на рисунке 2.1. Пресс состоит из двух цилиндров А и В (диаметр малого d₁ ,а большого d₂), соединенных системой трубок. В малом цилиндре находится поршень П₁ с рычагом, имеющим неподвижную шарнирную опору, а в большом цилиндре поршень П₂ со столом, на котором помещается прессуемое тело.

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема гидравлического пресса

Возвратно - поступательным движением рычага с малым поршнем П₁ накачивают жидкость в полость под большим поршнем П₂. Давление в системе регистрируется манометром М. Помимо этого пресс снабжен шариковыми клапанами (на схеме не показаны), которые предотвращают возврат жидкости в бачок и под малый поршень.

2.4. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Студенты обязаны выполнять общие требования безопасности согласно Инструкции по охране труда в лаборатории С-106 кафедры «Теплотехника, ТГСиВ», утвержденной 26.02.1999 года.

2.5. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Если к рукоятке рычага приложить силу F₁, то на малый поршень передается сила:

P₁ = F₁×a/b, (6)

где а – длина рукоятки рычага;

b – длина плеча малого поршня;

то сила P₁ создает гидростатическое давление:

где w₁ – площадь сечения малого поршня:

(8) Давление р передается без изменения под поршень П₂ большего диаметра. Пренебрегая практически незначительной поправкой на разность высотных положений нижних поверхностей поршней, получаем силу давления Р₂ на больший поршень:

Р₂ = р×w₂ , (9)

где w₂ – площадь сечения большого поршня:

(10)

Учитывая потери на трение в движущихся частях и утечки жидкости введением кпд h, получим значение силы F₂, сжимающей прессуемое тело:

Кпд пресса обычно принимают равным 0,8 ¸ 0,85.

Выигрышем в силе в гидравлическом прессе называют отношение силы, прессующей тело F₂, к силе, приложенной к рычагу F₁:

В работе по известному давлению в системе необходимо определить действующие силы F₁, Р₁, Р₂, F₂ и выигрыш в силе W, для четырех значений давления в системе. Вычисления сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Обработка результатов опыта

Заданные и вычисленные величины	Обозначение	Размерность	№ опытов
Давление в системе	р	кГс/см2
Сила на малом поршне		кГс
Сила на большом поршне		кГс
Усилие, прилагаемое к рукоятке рычага		кГс
Сила, сжимающая прессуемое тело		кГс
Выигрыш в силе		—

2.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА

Отчет по лабораторной работе выполняются в тетради или на листах формата А4. При этом в отчете должны быть записаны: номер и наименование лабораторной работы, цель работы, начерчены принципиальная схема опыта или опытной установки таблица для записи основных параметров установок и опытных данных, необходимые расчетные зависимости.

Выполнив все необходимые записи показаний измерительных приборов, надо произвести вычисления, занести в таблицу, сделать краткие выводы по работе (в часы лабораторных занятий или часы самостоятельной работы).

Работа должна быть защищена и подписана преподавателем, под руководством которого она проводилась.

2.7. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

Что называется гидростатическим давлением?

1. Какими свойствами обладает гидростатическое давление?

2. Как записывается основное уравнение гидростатики?

3. Как читается закон Паскаля?

4. Где применяется закон Паскаля?

5. Какими приборами измеряется давление?

Защита работы проводится в виде собеседования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3