С правилом механического рычага, наверняка, знаком каждый из Вас. Устройства, основанные на принципе механического рычага позволяют создавать значительные усилия, в различных механизмах.
Гидравлический рычаг, также, как и механический позволяет создавать огромные усилия, прием, как показывает практика, с помощью гидравлики, реализуются огромные усилия, не достигаемые механическими или электрическими приводами.
Принцип действия гидравлического рычага, также как и механического, основан на законе сохранения энергии, который в гидравлике для несжимаемой жидкости записывают в виде уравнения Бернулли:
В данной зависимости приняты обозначения:
V - скорость потока
P - давление
g - ускорение свободного падения
p - плотность
z - геометрическая высота
Рассмотрим систему, показанную на рисунке:
На данной схеме приняты следующие обозначения:
S - площадь
P - давление
V - объем
l - перемещение
F - сила
В данной системе на поршень 1 и 2, действует одна и также жидкость, утечек в системе нет, разница в высоте расположения поршней пренебрежимо мала, поэтому для рассматриваемой системы закон сохранения энергии можно записать следующим образом.
Величина усилия F определяется как произведение давления p на площадь, в рассматриваемой системе поршни имеют разные площади S1 и S2. Значит давление можно определить используя зависимость:
Приравняв указанные зависимости, получим:
Таким образом, сила F2 будет определяться:
Получается, что приложив к первому поршню усилие, мы получим на втором большее усилие, причем коэффициент увлечения определяется отношением площадей поршней, проводя аналогию с механическим рычагом, соотношение площадей поршней можно назвать передаточным отношением.
Но как в любом другом, в гидравлическом рычаге, выигрыш в усилии должен компенсироваться потерей в перемещении. В рассматриваемом примере, объем жидкости вытесненный первым поршнем, перемещается под второй, поэтому можно записать зависимости:
Получается, что коэффициент, определяющий величину уменьшения перемещения, зависит от соотношения площадей поршней S1 и S2.
Таким образом, гидравлический рычаг, как и механический позволяет получить большее усилие, при этом, теряя в величине перемещения. Особенности гидравлического рычага позволяют реализовать большие усилия при меньших габаритах по сравнению с механическим рычагом.
Источник: hydro-pnevmo.ru