2024-05-28

Гидравлический рычаг

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, причем, как показывает практика, величина усилий развиваемых гидравликой, не достижима для механического и электрического привода. Высокое передаточное отношение не единственное преимущество гидропривода, работа которого основана на принципе гидро- рычага, попробуем разобраться в чем он заключается.

Закон Бернулли

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:

Рассмотрим систему, показанную на рисунке:

На данной схеме приняты следующие обозначения:

Схема гидравлического рычага

В данной системе на поршни 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 эффективную 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.

Увеличение усилия связано у уменьшением перемещения

Как и в механическом, так и 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. Подробнее об это можно узнать в статье о принципе работы гидравлического привода.