Откуда у гидравлического пресса сила гнуть металл

Гидравлический пресс благодаря потрясающим характеристикам применяется в самых разных сферах хозяйства и жизнедеятельности. Устройства способны гнуть металл, ковать, поднимать тяжести. Даже небольшой бытовой гидравлический домкрат, основанный на том же принципе работы, позволяет автолюбителю поднимать автомобиль, практически не прилагая усилий.

Сильный и компактный

Современные гидравлические прессы отличаются компактными размерами и удобством применения благодаря электрическому приводу. При этом даже небольшие по габаритам устройства могут обладать значительным усилием прессования. К примеру, модель пресса ПГП-17 при габаритных размерах 2900×1000×700 мм характеризуется усилием в 15 тонн. Этого достаточно для прессования полиэтилена, пластиковых бутылок и даже тонкого металла. Рекордным же считается усилие в 80 000 тонн. Но откуда в таком компактном механизме столько силы?

Все дело в жидкости

Весь секрет в свойствах жидкости, которая наполняет резервуары внутри пресса. И этот секрет был разгадан еще в XVII веке французским ученым Блезом Паскалем. Он сформулировал основной принцип распределения давления в газах и жидкостях:

«Производимое на жидкости и газы давление передается в любую точку без изменений».

Этот закон в применении на практике означает, что усилие передается жидкостью равномерно. Это значит, что в сообщающихся сосудах, которые и лежат в основе гидравлического пресса, сила нажима в одном цилиндре будет передаваться в другой. Но как? А здесь как раз тот случай, когда размер имеет значение.

Если в цилиндр с жидкостью вставлен поршень, который давит на эту жидкость с силой F, давление в жидкости (P) рассчитывается, как частное от силы на площадь давящей поверхности (S). Получаем, что давление в сосуде будет равно:

P = F/S

Вспомнив закон Паскаля и применив его к сообщающимся сосудам, понимаем, что давление (P) будет одинаково в обоих сосудах. А благодаря этому на поршень второго сосуда будет действовать сила F1. И как и в первом случае давление будет равно частному от деления этой силы (F2) на площадь второго сосуда (S2).

Это дает нам следующее уравнение:

F/S = P = F2/S2 или F/S = F2/S2

Чтобы определить, какая сила будет действовать на второй поршень, преобразуем равенство:

F2 = F*S2/S

Итак, получаем, что сила, с которой жидкость давит на второй поршень, равна силе, прилагаемой к первому поршню, умноженной на частное от деления площадей второго и первого сосуда. Это значит, что сила, действующая на второй поршень, во столько же раз больше, во сколько и его площадь.

Потому, если площадь первого поршня S = 5 см, а второго S2 = 50 см, сила F2 будет равна:

F*50/5 = F*10

Таким образом, приложенное усилие вырастет в 10 раз. Увеличивая площадь поршня во втором сосуде, можно добиться по-настоящему поразительных результатов, которые и воплощаются в современных мощных гидравлических прессах.

← Вернуться к списку статей

Наверх