Untuk memahami cara kerja mesin press hidrolik, mari kita ingat aturan komunikasi kapal. Penulisnya Blaise Pascal menemukan bahwa jika mereka diisi dengan cairan homogen, maka levelnya di semua bejana adalah sama. Dalam hal ini, konfigurasi wadah dan dimensinya tidak masalah. Artikel ini akan menjelaskan beberapa eksperimen dengan wadah komunikasi yang akan membantu kita memahami struktur dan prinsip pengoperasian mesin press hidrolik.
Eksperimen
Katakanlah kita memiliki kapal penghubung dengan luas penampang yang berbeda. Kami menunjukkan area yang lebih kecil dengan s, yang lebih besar - dengan S. Mari kita isi wadah dengan cairan. Menurut hukum pembuluh penghubung, permukaan zat cair berada pada ketinggian yang sama.
Mari kita tutup pembuluh dari atas dengan piston. Kita dapat mengasumsikan bahwa s dan S adalah luas piston. Tekan yang lebih kecil dengan gaya f. Ini akan turun, cairan akanmengalir ke silinder yang lebih besar, dan piston di sebelah kiri akan mulai naik. Untuk mencegahnya bangkit, kami juga akan menerapkan kekuatan padanya. Tunjukkan itu F.
Untuk lebih memahami cara kerja mesin press hidrolik, mari kita coba mencari hubungan antara kedua gaya ini. Kami akan melanjutkan dari kondisi keseimbangan. Sebelum kita menutupi bejana dengan piston, cairan berada dalam kesetimbangan. Tekanan di dalam tangki sama (p=P). Tekan kedua piston agar cairan tetap seimbang. Tekanan p dan P tentu saja akan meningkat. Namun, mereka akan tetap sama, karena mereka akan meningkat dengan jumlah tambahan yang sama. Ini adalah jumlah tekanan yang diciptakan oleh piston. Itu ditransmisikan ke mana-mana menurut hukum Pascal.
Berikut adalah kondisi kesetimbangan: p=P. Anda dapat mempertimbangkan tekanan yang diciptakan oleh piston, atau tekanan kolom cairan. Hasilnya akan sama. Perhatikan bahwa tekanan yang diciptakan oleh piston seribu kali lebih besar dari tekanan hidrostatik kolom cairan. Sebuah kolom air setinggi beberapa sentimeter menciptakan tekanan ratusan pascal. Dan tekanan piston adalah ratusan kilopascal, dan terkadang megapascal. Oleh karena itu, berikut ini kita akan mengabaikan tekanan kolom cairan dan menganggap bahwa tekanan p dan P diciptakan secara eksklusif oleh gaya f dan F.
Ketergantungan gaya tekanan piston pada areanya
Mari kita turunkan rumusnya, prinsip pengoperasian mesin press hidrolik tanpa itu tidak akan bisa dipahami. p=f/s dan juga P=F/S. Mari kita membuat substitusi ke dalam kondisi keseimbangan. f/s=F/S. Dan sekarang mari kita bandingkan gaya f dan F. Untuk melakukan ini, bagian kiri dan kanan dari ekspresikalikan dengan S dan bagi dengan f. Kami mendapatkan fS/sf=FS/Sf. Mari kita batalkan f dan S di kedua bagian. Hasilnya adalah persamaan F/f=S/s.
Konsep menang sah
Jika S>s, maka gaya tekanan pada torak pada bejana besar akan menjadi beberapa kali lebih besar dari gaya yang menekan torak kecil, berapa kali luas torak besar melebihi luas yang kecil. Dengan kata lain, dengan menerapkan gaya kecil pada piston kecil, dalam bejana besar kita akan mendapatkan gaya yang jauh lebih besar daripada gaya yang kita tekan pada piston kecil. Ini adalah efek yang disebut penguatan kekuatan. Ini menunjukkan berapa kali gaya berbeda, yaitu, berapa rasio F terhadap f. Jika kita mengambil kapal yang luas penampangnya sangat berbeda, maka kita bisa mendapatkan kekuatan dengan faktor sepuluh atau seribu. Analisis gaya memperjelas: penguatan gaya sama dengan rasio luas piston besar dan kecil.
Pergerakan piston mesin hidrolik
Banyak industri yang menggunakan prinsip mesin press hidrolik: fisika, konstruksi, pengolahan material, pertanian, otomotif, dll. Contoh penerapan mesin hidrolik ditunjukkan pada gambar.
Mari kita perhatikan semua dua bejana penghubung yang sama dengan piston, tetapi sekarang kita tidak akan memperhatikan gaya, tetapi pada jarak yang ditempuh piston saat bergerak. Bayangkan bahwa posisi awal mereka berbeda. Piston dengan luas S terletak di bawah piston dengan luas s. Mari kita gerakkan piston yang lebih kecil pada jarak h. Air dari bejana yang lebih kecil masuk ke bejana yang lebih besar danditekan pada piston. Dia pindah ke ketinggian H.
Mengetahui rasio antara area, kami menemukan rasio antara ketinggian. Volume yang berada di bawah tekanan dari silinder kiri ke kanan dilambangkan dengan v. Sebuah cairan volume V memasuki silinder kanan. Cairan itu mampat. Bagaimana ini bisa ditulis secara matematis? v=v. Nyatakan volume dalam luas dan tinggi. v=sh dan V=SH. Jadi sh=SH. S/d=j/T. Oleh karena itu, penguatan kekuatan adalah F/f=h/H. Rasio ini memberi kita pemahaman tentang cara kerja mesin press hidrolik. Kami menyimpulkan bahwa karena F lebih besar dari f, maka H lebih kecil dari h, dan dengan faktor yang sama.
Katakanlah sebuah mesin hidrolik memberikan kekuatan seratus kali lipat. Artinya jika kita menurunkan piston yang lebih kecil sebesar 100 mm, piston yang lain hanya akan naik sebesar 1 mm. Dan ada mesin yang memberi kekuatan ribuan kali lipat. Tapi bagaimana kalau ada mobil yang pistonnya harus dinaikkan ke ketinggian beberapa meter?
Desain dan prinsip pengoperasian mesin press hidrolik
Di piston area kecil ada katup yang menutup tabung yang menuju ke reservoir oli mesin. Air umumnya tidak digunakan dalam pengepres hidrolik karena bersifat korosif dan memiliki titik didih yang relatif rendah. Piston menggerakkan pegangan. Fluida dipindahkan dari silinder yang lebih kecil ke yang lebih besar melalui tabung.
Kapal besar juga memiliki katup dan piston. Saat kita menaikkan tuas, oli, dengan bantuan atmosfertekanan tersedot ke dalam silinder yang lebih kecil. Saat kita menurunkan piston, katup menutup, tidak ada tempat untuk oli mengalir, sehingga masuk ke wadah yang lebih besar. Ini mengangkat katup di dalamnya, volume oli meningkat, karena ini piston naik. Saat piston kecil kita naikkan lagi, katup di bejana besar menutup, jadi oli tidak kemana-mana dan piston tetap di tempatnya.
Prinsip pengoperasian mesin press hidrolik adalah bahwa setiap osilasi dari piston kecil selalu menyebabkan pergerakan piston besar ke atas. Perangkat tersebut memiliki mekanisme yang memungkinkan piston besar turun. Ini adalah selang dengan keran di bejana yang lebih besar. Ketika kita menutup keran, kita menyegel silinder besar, dan ketika kita membukanya, kita mengembalikan mesin press hidrolik ke posisi semula, oli mengalir. Ini kembali ke reservoir, yang memungkinkan piston diturunkan.
