Гідравлічний прес

I. Призначення

Прилад призначений для вивчення дії гідравлічного преса і демонстрації різних фізичних дослідів, де необхідний великий тиск: випробування зразків матеріалів на розтяг (розрив), на стиск (руйнування), на твердість, на згин; для демонстрації принципу штампування листового матеріалу, для демонстрації брикетування спилок і порошків, плавлення льоду під тиском.

II. Будова приладу

Загальний вигляд гідравлічного пресу зображено на рис.13. На корпусі пресу закріплено манометр (14), за яким визначають тиск під робочим поршнем (тиск в мастилі). Манометр розрахований на вимірювання тиску до 200 – 250 атмосфер. На корпусі знаходиться запобіжний клапан (13) і дві колонки з опорною плитою (4).

Позаду корпусу розташовані два вентилі для випуску повітря (3) і зливу мастила (10). В основі корпусу є резервуар (8) для мастила, об’ємом 0,4 л. Нагнітання мастила в робочий циліндр здійснюється рукояткою (7) малого поршня через систему двох клапанів (кульки діаметром 8 мм), які з’єднують резервуар з малим циліндром і малий циліндр з великим циліндром. Для заливання мастила треба відкрити заглушку (11а), а для зливу мастила – гвинт (11b). На колонах, що підтримують опорну плиту, нанесено поділки (5), які показують границю підйому робочого поршня.

Рис 13. Зовнішній вигляд гідравлічного пресу.

1 – великий циліндр; 2 – робочий поршень; 3 – вентиль для випуску повітря з великого циліндра; 4 – верхня плита пресу; 5 – поділки, що вказують границю підйому поршня; 6 – поршень малого циліндра, який призначений для нагнітання мастила у великий циліндр; 7 – рукоятка малого поршня; 8 – резервуар з мастилом, який знаходиться в станині пресу; 9 – пробка каналу, яка з’єднує насос, тобто малий циліндр з великим циліндром; 10 – вентиль для заливу мастила з великого циліндра в бак; 11а – заглушка; 11b – гвинт для зливу масла з баку; 12 – пробка нагнітального клапану ; 13 – гвинт запобіжного клапана.

III. Принцип дії

Дія пресу базується на законі Паскаля, згідно якого тиск, що створюється під малим поршнем, передається через мастило великому поршню, тобто: , або , звідки

. (1)

3відси випливає, що сила тиску великого поршня у стільки разів більша за силу тиску малого поршня , у скільки разів площа великого поршня більша за площу малого . Якщо в формулу (1) підставити значення , , то отримаємо:

,

тобто виграш в силі отримується з коефіцієнтом 34.

При переміщенні рукоятки малого поршня в верхнє положення, в малому циліндрі утворюється розріджений простір і тиск мастила у великому циліндрі притискає клапан Б (9), який з’єднує малий циліндр з великим і перекриває отвір, не даючи мастилу витікати з великого циліндра. В той час, атмосферний тиск, який діє через заглушку (11а) на мастило в резервуарі, піднімає клапан А (12), який з’єднує резервуар з малим циліндром, і мастило з резервуара перетікає в малий циліндр та піднімається за поршнем.

При русі рукоятки вниз мастило тисне на клапан А, притискає його і зачиняє канал, який веде до резервуара. Коли тиск малого поршня на мастило буде більший, ніж тиск під великим поршнем, клапан Б відкривається і мастило перетікає в великий циліндр і тим самим примушує робочий поршень пресу підніматися. Якщо між робочим поршнем і нижньою плитою пресу знаходиться будь-який предмет, то він виявиться стисненим силою , величина якої залежить від сили тиску на малий поршень, і відношення площ перерізу великого і малого поршнів: .