Tlak hydraulického lisu: působící síla, píst, hadice
Existuje mnoho zařízení navržených ke zvýšení vynaloženého úsilí. Patří mezi ně různé páky, bloky a také zařízení, jako je hydraulický lis.
Princip
Hydraulický lis, jehož příklady lze nalézt v obrovském množství strojů, v továrnách a dílnách, pracuje na principu přenosu síly pomocí kapaliny pod tlakem. Jeho činnost je založena na Pascalově zákonu, podle kterého se tlak v kapalině přenáší rovnoměrně po celém objemu a všemi směry. Po použití síly pro vytvoření požadovaného tlaku v jednom objemu je tedy možné jeho přenesením do jiné nádoby výrazně změnit sílu.
Lisovací zařízení se skládá ze dvou válců naplněných kapalinou, jak je znázorněno na fotografii. Jeden válec má větší objem než druhý. Oba válce mají písty. V menším válci má píst menší plochu. Podle Pascalova zákona je tlak působící na oba písty stejný a rovná se poměru síly působící na menší píst k jeho ploše (P1=F1/S1). Tlak ve druhém válci však bude stejný. Současně, vezmeme-li v úvahu, že plocha druhého většího pístu je větší než prvního, je odvozen následující vztah:
P1=P2, tedy – F1/S1=F2/S2. Lze tedy odvodit následující vzorec: F2/F1=S2/S1. Překladem tohoto výrazu do ruštiny můžeme dojít k závěru, že tlaková síla působící na píst hydraulického lisu závisí na jeho ploše. Čím větší je plocha druhého válce, tím větší je síla. Tlak hydraulického lisu se měří v pascalech, symbol – Pa. V souladu s tím jsou kilopascaly kPa a megapascaly jsou MPa.
Použitím různých poměrů ploch pístů ve válcích lze tedy dosáhnout téměř jakéhokoli zvýšení síly. Pokud je například plocha většího pístu desetkrát větší než plocha prvního, pak při použití síly jednoho Pa bude výstup deset. Pokud si takové válce představíme ve formě vah, pak můžeme uvést jiný příklad: umístěním břemene o hmotnosti 1 kg na menší píst může další zvednout 10 kg.
Vlastnosti výpočtů
V praxi je nutné počítat s tím, že přes přímý vztah vyplývající ze vzorce ve skutečnosti takových vztahů nelze dosáhnout. Tlak v hydraulickém lisu je přímo nebo nepřímo ovlivněn mnoha různými faktory:
- třecí síla – vlivem tření pístů o stěny válců se snižuje tlaková síla;
- nepřesnost velikosti pístů – vede ke zvýšení třecí síly a nerovnoměrnému přenosu síly;
- jiné konstrukční vady.
Tlaková síla hydraulického lisu se v praxi v konstrukčních kancelářích vypočítává jako součet všech sil působících na píst. Pro takové výpočty existují speciální vzorce, které vám umožní vzít v úvahu maximální počet faktorů ovlivňujících písty.
Zařízení
Typickým příkladem pracovního mechanismu hydraulického lisu je automobilový zvedák. Jeden z modelů tohoto zařízení je zobrazen na fotografii. Jeden z jeho válců je velmi malý, zatímco druhý je mnohonásobně větší. Toto zařízení umožňuje i dítěti snadno zvednout velký nákladní automobil. Takové zvedáky se často používají k výrobě domácích hydraulických lisů. Na fotografii je příklad takového domácího zařízení.
Kapalina může být jakákoliv. Pro zvýšení účinnosti zařízení se však obvykle používají speciální oleje. Tím jsou dosaženy dva cíle:
- zvýšený přenos tlaku;
- snížení tření v lisovacích mechanismech.
Návrhové prvky
V závislosti na aplikaci existuje mnoho typů konstrukcí hydraulických mechanismů. Hydraulické lisy a zařízení využívající jeho princip fungování jsou v současné době široce používány v následujících odvětvích:
- metalurgie – pro zpracování kovů;
- ve strojírenství – pro výrobu různých dílů;
- v autoservisu – stejné zvedáky;
- v bagrech a jiné těžké stavební technice – k obsluze mechanismů;
- Hydraulická zařízení nacházejí uplatnění také ve zdvihací technice, v potravinářském průmyslu a dokonce i v lékařské technice.
Hydraulický lis pro krimpování vysokotlakých hadic se používá k dosažení těsného spojení mezi vysokotlakou hadicí a armaturami na ní nainstalovanými. Lisování se provádí lisováním dílů pomocí hydraulického lisu s pracovním nástrojem vhodného tvaru a velikosti. Existují ruční hydraulická zařízení s přítlačnou silou do 0.7 MPa.
Pokud je potřeba vytvořit velmi velkou sílu, v poslední době se často používá vysokotlaký hydraulický lis. Zvláštností jeho zařízení je přítomnost několika multiplikátorů – systémů válců, z nichž každý vám umožňuje zvýšit tlak 50krát nebo více. Násobiče jsou instalovány tak, že vysoký tlak předchozího je přenášen jako nízký tlak na další násobič. Nárůst síly se tedy násobí v závislosti na počtu multiplikátorů.
V poslední době mnoho amatérských mechaniků a soukromých podnikatelů, aby ušetřili peníze, vyrábí hydraulické lisy sami. K tomuto účelu slouží automobilový zvedák namontovaný na speciálním rámu. Pozornost si zaslouží i takové zařízení, které pomáhá řešit různé každodenní problémy spojené se stavbou a některými opravárenskými pracemi.
Mnoho lisů používaných v každodenním životě a ve výrobě je vybaveno různými pomocnými mechanismy pro zjednodušení ovládání:
- čerpadla – pro čerpání kapaliny do válců;
- elektrické pohony – ke snížení pracnosti procesu.
V poslední době se objevuje stále více nových oblastí použití takových zařízení, což přispívá k rozvoji této technologie a použití nových, lehčích a pevnějších materiálů ji činí dostupnější a efektivnější.