Гидравлика: ряд важнейших принципов и понятий

В нынешнее время гидравлика на постоянной основе используется разнообразными машинами и аппаратурой. Широчайшее распространение гидросистем уже давно стало обыденностью: станочная и дорожная техника, подъемники, манипуляторы, различные летательные механизмы, водный и автотранспорт функционируют посредством гидравлики. Гидравлические системы пришли на смену системам механических приводов из-за простоты преобразований вращательных движений гидронасоса в линейные (поступательные). Грамотно подобрав гидронасос и исполнительный гидродвигатель, обеспечена возможность получения почти любого усилия. Еще гидропривод отличается компактными параметрами, что также можно отнести к его значительным преимуществам. Следствием небольших габаритов гидроагрегатов является их высокая удельная мощность. Размер электрического генератора и приводящего его гидромотора одинаковой мощности отличаются в разы.

Далее перейдем к рассмотрению важнейших принципов и законов гидравлики.

Давление

Давление представляет собой величину, которая численно равна значению действия силы на единицу площади:

Более просто эту зависимость можно рассмотреть, основываясь на законе Ома в электротехнике:

Паскаль [Па] является главной единицей измерения давления, сила же измеряется в ньютонах [Н].

Если сила F=1Н действует на площадь S= 1 м2, то давление P=1Па. Такую величину можно назвать очень маленькой, т.к. усиление в 1Н распространяется на площадь, равную 1 м2. К примеру, величина атмосферного давления у поверхности земного шара составляет 100 тыс. Па или 0,1 МегаПаскаль [МПа]. Также различные приборы могут использовать такие единицы измерения давления, как кгс/см2 (ат.) и bar, их соотношения можно узнать из табл. 1.

Табл.1. Единицы измерения давления и их соотношения

Гидростатическим давлением называется давление столба воды (жидкости), находящегося в покое (покоящегося).

Внутри столба жидкости за счет тяжести ее массы, которая действует на конкретную (заданную) площадь, образуется давление, зависящее от высоты (h) самого столба, плотности (ρ) жидкости и ускорения свободного падения (g).

P= ρ ∙g∙ h

Наблюдая за сосудами, различными по форме, но наполненными одинаковой жидкостью, можно заметить, что в определенной точке показатель давления будет находиться в зависимости лишь от высоты столба, т.е. Р1=P2=P3:

Воздействие на дно сосуда гидростатического давления характеризуется наличием конкретной силы (F1, F2 или F3), и если сосуды имеют одинаковые площадь дна (A1 = A2 = A3) и плотность жидкости, то и силы, которые воздействуют на дно этих сосудов, будут аналогичными (F1 = F2 = F3).

Закон Паскаля

Закон Паскаля относят к основополагающим законам гидравлики. Его формулировка такова: давление, возникающее в пределах замкнутого сосуда за счет воздействия внешней силы, распространяется равномерно по всем направлениям и будет одинаковым в любых точках. Этот закон не учитывает показатель гидростатического давления, т.к. его величина ничтожно мала.

Основой принципа передачи усилия через гидравлику и является закон Паскаля.

Из закона Паскаля следует, что величина давления в каждой точке рабочей жидкости одинакова.

Примером применения этого принципа может послужить использование обыкновенного гидравлического домкрата.

Итоги

Статья рассказывает о важнейших принципах, применяемых системами гидростатического привода. Почти все гидросистемы, которые используются мобильными машинами и станочными приводами, базируются на вышеописанных законах. Овладев знаниями о нескольких законах гидравлики, пользователи смогут осуществлять выполнение силового расчета исполнительного гидроцилиндра и отметить для себя весь ряд плюсов, касающихся использования гидропривода.