Лабораторная работа №2 Определение выигрыша в силе при работе на гидравлическом прессе

Цель работы: Знакомство с устройством, принципом работы гидропресса и использование закона Паскаля для определения выигрыша в силе. Изучение влияния различных факторов на выигрыш в силе.

1. Основные положения и расчетные зависимости

Основой для определения выигрыша в силе при работе на гидравлическом прессе является закон Паскаля: гидростатическое давление, действующее на пограничную область жидкости, находящейся в замкнутом сосуде, передается внутрь жидкости одинаково всем частицам.

Определим гидростатическое давление, действующее на пограничную поверхность СД (рис. 2.1) малый поршень–жидкость, где ω_м - площадь поперечного сечения малого поршня диаметром d_м и на пограничную поверхность МК – большой поршень-жидкость; ω_б - площадь поперечного сечения большого поршня диаметром d_б.

Рис. 2.1. Принципиальная схема гидропресса

Тогда из уравнения (2.3):

Рассмотрим равновесие рычага ОВ, для этого отбросим все связи и действие их заменим реакциями R₁, R₂, R₃ (см. рис. 2.2).

Запишем уравнение моментов сил, действующих на рычаг относительно точки О:

откуда

По третьему закону Ньютона сила действия равна силе противодействия. Следовательно, имеем

Из (2.3) определим

Окончательно имеем, учитывая (2.7) и (2.8):

Выигрыш в силе определяется отношением:

(2.10)

2. Описание установки

Гидравлический пресс (рис. 2.2) состоит из масляного насоса I и непосредственно пресса II с приспособлением для сжатия образцов III.

Насос имеет прозрачный корпус с предохранительным клапаном 3, цилиндр 4 с малым поршнем 5, всасывающий 6 и нагнетательный 7 клапаны, перепускной клапан 8, резервуар для масла 9 и манометр 10, показывающий избыточное давление масла при работе пресса. Ручное усилие передается в систему с помощью рычага 11. Пресс II имеет цилиндр, в котором перемещается большой поршень 2. При движении поршня вверх в цилиндре насоса создается разряжение, и масло под действием давления атмосферного воздуха приподнимает шариковый всасывающий клапан, заполняя цилиндр. При движении поршня 5 вниз под действием избыточного давления всасывающий клапан закрывается, масло давит на нагнетательный клапан и, открыв его, поступает в большой цилиндр.

При работе гидропресса перепускной клапан должен быть закрыт. При необходимости опустить большой поршень нужно отвернуть винт перепускного клапана и надавить на поршень 2 рукой.

При выполнении лабораторной работы не учитывается:

1. Манометр и поршни могут находиться на разных геометрических уровнях, следовательно, не учитывается гидростатическое давление возникающего столба жидкости.

Рис.2.2. Гидравлический пресс

2. При действии деформации образцов большие поршни несколько передвигаются вверх, а следовательно, существуют неучитываемые потери напора в системе насос-цилиндр (т.е. возникает задача не статики, а динамики).

3. Между манжетой и цилиндром существует трение.

4. Не учитывается вес поршня и приспособлений.