Как работать с гидроуровнем: устройство и преимущество, принцип действия

Как пользоваться гидроуровнем при выравнивании пола

Создание качественного сооружения зависит не только от применяемого материала, четкого и последовательного выполнения монтажных работ.

Важнейшую роль при строительстве любых объектов и проведении отделочных работ играет умение качественно и точно создать или смонтировать каждую деталь конструкции.

Для упрощения выполнения подобных работ создаются различные устройства, одним из которых является водяной уровень. Многие хозяева часто задают вопрос, как пользоваться гидроуровнем, ответить на который мы сможем в дальнейшем.

Что такое гидроуровень и для чего он нужен?

Гидроуровень поможет установить отклонение от горизонтали и вертикали

Создавая какую-либо постройку или производя строительные внутренние отделочные работы, необходимо, чтобы фундамент, пол, стены, потолочные перекрытия, дверные и оконные проемы располагались в одинаковых горизонтальных и вертикальных плоскостях.

Для этого применяют уровни – устройства, которые способны показывать отклонение от горизонтали и вертикали.

На сегодняшний день существует 3 вида уровней, которые широко применяются при организации строительных работ, это:

• капельный уровень;
• гидроуровень;
• лазерный уровень.

Каждый из приборов имеет свою сферу применения и особенности.

Лазерный уровень работает от батареи

Лазерный уровень является современным измерительным устройством, которым удобно пользуются строители в любом помещении и на улице.

Данный прибор является электронным изделием, работающим от аккумуляторной батареи, и имеет достаточно большую цену. Не каждый хозяин дома и даже строитель может себе позволить его приобретение.

Обычный капельный уровень – это незаменимое устройство при применении строительных работ, но оно теряет свою эффективность, когда необходимо делать замеры на конструкциях, находящихся на расстоянии друг от друга более 2 м.

Данное устройство недорогое и дает достаточно точные показания

Водяной уровень – это достаточно простой инструмент, который имеет небольшую цену и способен выдавать достаточно точные значения. Многие профессионалы справедливо считают, что данное устройство при выполнении частных строительных работ незаменимо.

Сфера применения уровня водяного типа достаточно разнообразна. При помощи гидроуровня возможно выставлять свайный и ленточный фундамент, определять перепад высоты. Устройство широко применяется при ремонтных работах и организации напольного настила (чернового и финишного).

Следует знать, что, организовывая строительные работы на наклонном участке, при помощи гидроуровня можно легко и точно определить перепад высот от одного конца участка к другому.

Это будет иметь большое значение при организации систем канализации и водоснабжения, а также ухода сточных вод.

Гидроуровень – что он из себя представляет

Принцип работы водяного уровня достаточно прост, он основан на физическом законе «о сообщающихся сосудах», в котором говорится, что если 2 сосуда соединить между собой шлангом или другим связующим материалом, по которому способна перемещаться жидкость, и наполнить водой или другим текучим материалом, уровень жидкости всегда будет сопоставим. Это значит, что, находясь на одной плоскости 2 сосуда, будут показывать 1 уровень воды, если же 1 сосуд приподнять, то в нем уровень текучего вещества уменьшится, соответственно во 2 емкости – увеличится.

В принципе, 2 сосуда – это 2 колбы гидроуровня, в которые наливается жидкость, и также они соединяются между собой прозрачной пластичной трубкой. На каждую из колб нанесена градуированная шкала, которая и позволяет определить, насколько миллиметров 2 сравниваемых предмета имеют перепады по горизонтальной плоскости.

Длина шланга устройства может выбираться каждым хозяином самостоятельно при покупке, поскольку это зависит от сферы применения прибора (на каких расстояниях будут замеряться объекты).

Замеры удобнее делать вдвоем

Если гидроуровень будет применяться при выполнении внутренних работ, то достаточно длины трубки до 8 м, если даже длина полового перекрытия или потолочных балок превышают это расстояние, всегда выставляют дополнительные реперы (маяки), которые являются вспомогательным элементом для проведения качественной разметки.

Для наружных строительных работ, связанных с возведением строений, целесообразно выбирать длинные шланги 10-20 м длиной, чтобы была возможность провести замеры по диагоналям фундамента или дома в целом.

Наглядный пример использования гидроуровня, изготовленного своими руками, вы можете увидеть на схеме.

Следует помнить, что при выборе трубки водяного уровня от точки замера она должна вертикально опускаться вниз и таким же образом переходить в другую точку. Причем шланг по всей длине не должен иметь натяжений и лишних петель при проведении замеров.

Подготовка гидроуровня к работе

Для того, чтобы показания было лучше видно, заливайте в сосуд окрашенную жидкость

Перед тем, как пользоваться гидроуровнем, в него необходимо набрать жидкость. Чаще всего ей является вода, только для четкости измерений ее подкрашивают.

Казалось бы, водяной уровень – довольно простое устройство, но при некоторых недочетах, допущенных в момент подготовки прибора к эксплуатации, все измерения в дальнейшем могут иметь большую погрешность.

Примером такого случая являются пузыри воздуха в пластиковой трубе. Чтобы предотвратить их появление, следует воду (заранее подкрашенную) набирать из емкости, расположенной на высоте (опустив туда трубку уровня). Соответственно 2 колба должна находиться, как можно ближе к поверхности земли.

Как только вы заметите, что в пластиковой трубке предостаточное количество воды, следует один конец вынуть из емкости, расположенной на высоте, и зажать пальцами, чтобы воздух туда не попадал. Только после этого можно подсоединять колбу.

Для проверки правильностей показания устройства 2 колбы необходимо сопоставить вместе на одном уровне, они должны показывать одинаковое значение на шкале. Если вся процедура проведена успешно, то дальнейшая эксплуатация водяного уровня должна быть беспроблемной.

Следует помнить, что практически каждый покупной гидроуровень укомплектован колбами, к которым крепятся концы пластиковой трубки. На колбах должна быть нанесена градуированная шкала.

Узнав, как правильно пользоваться гидроуровнем и подготавливать его к эксплуатации, можно смело приступать к различным строительным работам. Водяной уровень вам послужит надежным помощником во всех начинаниях и не подведет вас никогда, так как это достаточно простой и надежный измерительный прибор.

Как пользоваться гидроуровнем в строительстве

Гидроуровень – простой и надежный инструмент, используемый при проведении ремонтных и строительных работ для горизонтальной разметки. Конструкция его довольно примитивна: прозрачный шланг, наполненный жидкостью, с колбами на обоих концах, поэтому сделать гидроуровень своими руками под силу каждому.

Содержание

• Сфера применения и принцип работы
• Самостоятельное изготовление инструмента
• Правила использования гидроуровня
• Нанесение горизонтальной линии по всему периметру помещения
• Перенос отметки в соседнее помещение
• Нюансы использования водяного уровня

Сфера применения и принцип работы

Гидроуровень используют для разметки стен под полки, в процессе монтажа стяжки или выравнивания стен и пола, при установке натяжного потолка, оклеивании стен обоями и других работах.

Принцип работы инструмента основан на принципе сообщающихся сосудов: в соединенных между собой емкостях уровень воды будет одинаковым.

Самостоятельное изготовление инструмента

Чтобы сделать гидроуровень своими руками, потребуется:

• прозрачный шланг или трубка диаметром от 5 до 20 мм;
• 2 медицинских шприца одинакового объема;
• емкости с теплой мыльной водой и с чистой;
• канцелярский нож;
• маркер для разметки.

Длину трубки выбирают, ориентируясь на площадь помещения, в котором собираются использовать инструмент – слишком длинная трубка будет путаться, а слишком короткой недостаточно для проведения измерений. Длина в 6 – 10 м считается оптимальной. Рекомендуется приобрести шланг диаметром около полутора сантиметров – в этом случае внутри не будут образовываться воздушные пузырьки.

Порядок действий при сборке:

1. В трубку заливают мыльный раствор, чтобы очистить его внутренние поверхности от пыли и грязи.
2. С медицинских шприцов снимают иглы, вынимают поршни, конусы, на которые крепят иглу, срезают, используя канцелярский нож. Шприцы будут выполнять роль боковых колб ватерпаса.
3. Отверстие, располагающееся на месте среза, расширяют так, чтобы в него входила трубка.
4. Вставляют в подготовленные отверстия шприцов трубку.
5. На колбах помечают нулевую точку (середину резервуара, например). Разметка шприцов поможет сделать это точно.
6. В ватерпас заливают воду. Сдавливая шланг в центре и поднимая свободный конец вверх, из трубки выпускают пузырьки воздуха.

Готовый к работе прибор должен быть без пузырьков воздуха в шланге, а жидкость в резервуарах на концах трубки должна быть на одном уровне.

Для наполнения измерительного прибора рекомендуется использовать только чистую, отстоянную воду – в ней меньше воздуха. Так как работать с гидроуровнем иногда приходится на открытом воздухе при минусовых температурах, вместо воды в этом случае используют незамерзающую жидкость для автомобиля. Также допускается использование цветного раствора (воды с красящим пигментом), это помогает лучше видеть уровень воды в шланге.

После окончания работ жидкость из гидроуровня обязательно сливают.

Правила использования гидроуровня

Для удобства и получения более точных результатов работать с гидроуровнем должны 2 человека.

Размечают начальную точку. Чтобы провести горизонтальную линию, нужно перенести эту точку на другой участок стены.

Первый человек держит один конец уровня у заданной отметки, второй берет другую часть уровня и перемещается на противоположный конец стены. Прикладывает трубку с колбой к поверхности, держит его некоторое время неподвижно, чтобы уровень воды в трубке после перемещения выровнялся.

Первый рабочий, продолжающий держать свой конец трубки, контролирует, насколько нужно поднять или опустить шланг второму, чтобы вода в его колбе достигла контрольной отметки. Когда после всех манипуляций цель достигнута, нужная точка на стене помечается, затем проводится линия.

Как правильно пользоваться гидроуровнем в одиночку? При проведении разметки один конец шланга нужно точно зафиксировать на уровне контрольной отметки. Сделать это можно с помощью скотча, крепежа или любым другим доступным способом.Более подробно увидеть все тонкости процесса можно, просмотрев видео.

Соединять точки удобнее всего с помощью специального приспособления – красящего шнура. Его растягивают между двумя отметками, немного тянут в стороны и отпускают. Шнур, ударяясь о стену, оставляет на поверхности четкую ровную линию.

Чтобы убедиться, что разметка верна, можно дополнительно измерить ровность с помощью обычного пузырькового уровня.

Нанесение горизонтальной линии по всему периметру помещения

Все измерения проводят от первой контрольной точки.

По тому же принципу, что описан выше, делают отметки на других трех стенах (по 2 – 3 на каждой), а после соединяют все, используя красящий шнур. Если все выполнено верно, конечная линия точно совпадает с начальной точкой.

Перенос отметки в соседнее помещение

Для этой работы потребуется 2 человека.

Один держит свой конец шланга на контрольной точке, второй перемещается в ту комнату, куда требуется перенести отметку. Порядок действий при работе тот же, что при выполнении разметки на одной стене: ждут выравнивания уровня воды, а затем меняют место положения второй колбы до тех пор, пока в первой жидкость не достигнет отмеченного уровня.

Во время работ нужно следить за тем, чтобы шланг лежал на полу свободно, не перекручивался и не перегибался. В противном случае все измерения будут неверны.
Когда первая точка в соседнем помещении выставлена, ее используют как реперную для проведения горизонтальной линии.

Нюансы использования водяного уровня

Чтобы получать точный результат, рекомендуется:

1. Следить во время работы за его положением. Не допускать перегибов, механических повреждений шланга – все это влияет на точность измерения.
2. Закончив работу с прибором, следует слить воду и осторожно скрутить шланг, убрать его в место хранения. Если требуется постоянное использование водяного уровня, и каждый раз наполнять его жидкостью сложно, можно добавить в воду спирт или водку – так она не будет цвести.
3. Прием, который поможет отличить правильно работающий прибор от дающего неточные результаты – колбы прикладывают друг к другу, держа их вертикально. Если уровень жидкости в них совпадает, показания верны; если нет – инструмент поврежден.
4. Для хранения водяного уровня следует выбрать неосвещаемое солнечными лучами место, чтобы материал шланга сохранял прозрачность, не мутнел со временем.

Узнав, как пользоваться гидроуровнем, можно использовать этот полезный инструмент при проведении ремонтных и строительных работ.

Как работает гидравлика? – Информация о гидролинии –

Как работает гидравлика? На протяжении веков люди использовали гидроэнергию для повседневного использования. Это один из наиболее широко используемых и старейших способов использования энергии. Его области применения варьируются от полива до строительного оборудования и тяжелой техники. Это настолько распространено, что многие домашние хозяйства и офисы могут ежедневно использовать гидравлическое оборудование. Инженеры прошлого создали основу для современных гидравлических систем, отвечающих потребностям современного мира.

Кто тогда изобрел гидравлику? Трудно определить, кто именно изобрел гидравлические системы. Гидравлические системы были созданы благодаря работе таких великих умов, как Леонардо да Винчи, Галилео Галилей, Блез Паскаль и Джозеф Брама, и это лишь некоторые из них. Гидравлика нашла свое место в современном мире во время промышленной революции, предложив широкое и эффективное применение.

С началом 20-го века появились новые и разнообразные способы применения гидравлики. Гидравлические системы широко используются, потому что они легко адаптируются, просты и гибки для использования с различными типами приводов. Высокая плотность мощности является одним из преимуществ системы. Помимо использования в транспортных средствах и промышленности, вы можете найти гидравлические системы повсюду. Самая сложная техника включает в себя самолеты, космические челноки, строительную технику и лифты.

Что такое гидравлическая система?

Гидравлические системы сегодня можно найти в широком диапазоне применений, от небольших сборочных процессов до комплексных сталеплавильных установок и тяжелого машиностроения. Гидравлика позволяет оператору выполнять значительную работу, поднимая тяжелые грузы, поворачивая вал, сверля прецизионные отверстия и т. д. с минимальными затратами на механическую связь благодаря применению закона Паскаля.

Гидравлический пресс обычно состоит из пары цилиндров, которые соединены между собой и заполнены гидравлической жидкостью, такой как масло. По бокам этих цилиндров установлены два поршня, которые остаются в контакте с жидкостью. Когда определенная сила приложена к меньшей части поршня, давление передается по всей жидкости. Согласно упомянутому закону Паскаля, давление будет идентично давлению жидкости в другом поршне. Для получения дополнительной информации о том, как работает гидравлический цилиндр, прочитайте этот пост в блоге.

Гидравлическая жидкость создает мощность жидкости, прокачивая жидкость через гидравлическую систему. Жидкость поступает в цилиндр через клапан, и гидравлическая энергия преобразует ее обратно в механическую энергию. Клапаны помогают направить поток жидкости, и при необходимости можно сбросить давление.

Принцип закона Паскаля реализуется в гидравлической системе с помощью гидравлической жидкости, передающей энергию от одной точки к другой. Поскольку гидравлическая жидкость практически несжимаема, она может мгновенно передавать мощность.

Британский механик по имени Джозеф Брама применил принцип закона Паскаля и разработал первый гидравлический пресс в начале промышленной революции. Его гидравлический пресс был запатентован в 1795 году, широко известный как пресс Брама. Он полагал, что давление, приложенное к небольшой площади, преобразуется в большую силу в той области, которая больше на другой стороне цилиндра.

Как работает гидравлическая система?

Гидравлическая система состоит из пяти элементов: привода, насоса, регулирующих клапанов, двигателя и нагрузки. Двигатель может быть электродвигателем или двигателем любого типа. Насос действует в основном на повышение давления.

Гидравлические системы состоят из множества частей:

• Электродвигатель приводит в действие гидравлический насос.
• Резервуар содержит гидравлическую жидкость.
• Гидравлический насос проталкивает жидкость через систему и преобразует механическую энергию в мощность гидравлической жидкости.
• Клапаны регулируют поток жидкости и при необходимости сбрасывают избыточное давление в системе.
• Гидравлический цилиндр преобразует энергию обратно в механическую энергию.

Существует множество типов гидравлических систем, но каждая из них содержит одни и те же основные компоненты, перечисленные ниже. Все они предназначены для работы одинаково.

Гидравлика – принцип Паскаля

Гидравлика называется Принцип Паскаля . Закон Паскаля или принцип Паскаля, основа гидромеханики, был открыт в 1653 году и опубликован в 1663 году Блезом Паскалем. Согласно ему, если в какой-либо точке гидравлической жидкости изменится давление, энергия будет передаваться одинаково во все стороны. Когда вы оказываете давление на жидкость, она будет распределяться одинаково без уменьшения. Давление жидкости будет одинаковым во всех частях сосуда.

Согласно принципу Паскаля, давление равно силе, деленной на площадь, на которую она действует. Давление на поршень вызывает такое же увеличение давления на второй поршень в системе. Если площадь в 10 раз больше площади первой, сила, действующая на второй поршень, в 10 раз больше, даже если давление одинаково во всем цилиндре. Гидравлический пресс создает этот эффект, основанный на принципе Паскаля. Паскаль также обнаружил, что давление в точке покоящейся жидкости одинаково во всех направлениях; давление будет одинаковым во всех плоскостях, проходящих через данную точку.

Формула закона Паскаля

Паскаль обнаружил, что изменение давления, приложенного к замкнутой жидкости, без уменьшения передается каждой точке жидкости и стенкам содержащего ее сосуда. Это происходит потому, что жидкости практически несжимаемы, поэтому при приложении давления жидкость передает его во всех направлениях по вертикали на стенки сосуда, в котором они находятся.

В этом примере небольшая сила F1, приложенная к маленькому поршню площадью A1, вызывает увеличение давления в жидкости. Согласно принципу Паскаля, это увеличение передается на больший поршень площадью А2 путем приложения к этому поршню силы F2.

 

Давление — это сила, приложенная к поверхности как;

 

P=F/A >> F — используемая сила, а A — площадь поверхности.

 

По обеим сторонам контейнера расположены два поршня, и контейнер заполнен несжимаемой жидкостью, например маслом. Приложенное давление будет передаваться одинаково и без уменьшения на все части системы.

 

Для первого поршня сила F1 приложена к площади поверхности A1. Тогда давление P1 равно;

P1=F1/A1

Давление P2 во втором цилиндре с силой F2 и площадью поверхности A2 будет равно;

P2=F2/A2

Когда вы прикладываете давление (P1) к первому поршню, оно будет в равной степени передаваться через замкнутую несжимаемую жидкость.

P1=P2

Гидравлическая система позволяет поднимать тяжелые грузы с небольшим усилием. Это уравнение показывает, что сила F2 больше силы F1 на коэффициент, равный отношению площадей двух поршней. Обратите внимание, что давления в обоих поршнях по существу одинаковы, и поскольку их площади различны, то и силы различны, в результате чего отношение между их величинами равно отношению между их площадями.

 

Блез Паскаль — отец гидравлики

Блез Паскаль (1623–1662) — французский математик, физик, изобретатель, философ и писатель. Он внес значительный вклад в науку на протяжении всей своей жизни. Паскаль внес свой вклад в несколько областей физики, в первую очередь в области гидромеханики и давления. В честь его научного вклада в его честь были названы единица давления (СИ) и закон Паскаля. Паскаль разработал теорию вероятностей, которая стала его самым влиятельным вкладом в математику.

Одно из его самых известных утверждений известно как принцип Паскаля, который гласит – 

«Давление, оказываемое на несжимаемую жидкость, находящуюся в равновесии в сосуде с недеформируемыми стенками, передается с одинаковой интенсивностью во все направлениях и во всех точках жидкости».

Его работа в области гидродинамики и гидростатики была сосредоточена на принципах гидравлических жидкостей. Он изобрел гидравлический пресс, гидравлическое давление с многократной силой и шприц, используемый в медицине. Он доказал, что гидростатическое давление зависит не от веса жидкости, а от перепада высот.

Плюсы и минусы гидравлических систем

Гидравлические системы представляют собой цепи передачи энергии, которые преобразуют механическую энергию в давление и возвращают обратно в механическое движение. Как правило, начальная механическая энергия представляет собой вращательное движение, создаваемое двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем. Передача давления и потока создается с помощью гидравлического масла, а конечное движение может быть как вращательным, так и линейным.

Преимущества гидравлической системы: 

• Гидравлические системы самосмазывающиеся
• Хорошее соотношение мощности и веса
• Относительно небольшие компоненты
• Простая и гибкая передача энергии с помощью гидравлических труб
• Возможность отключения привода от выработки гидравлической энергии благодаря простой передаче гидравлической энергии
• Гидравлическими системами можно управлять вручную или с помощью современной электроники.

Недостатки гидравлической системы:

• Чистота трансмиссионных жидкостей
• Характеристики жидкостей, зависящие от температуры
• Передача электроэнергии на большие расстояния вызывает потери мощности в системе
• Компоненты и гидравлические жидкости требуют регулярного технического обслуживания

Каково будущее гидравлики?

Мы можем быть уверены, что гидравлика будет значительной частью машин в следующем столетии или даже дольше, потому что трудно предсказать технологии, которые появятся по мере нашего экспоненциального продвижения вперед. Например, абсолютно никто не предсказывал Интернет в 1950 лет, и теперь нас все еще ждут летающие автомобили и колонизация Марса, которые могут быть ближе, чем мы думаем, если мы попросим Илона Маска предсказать эти факты.

Наткнулись на термин « электрогидравлика »? Что, если объединить компьютеры с гидравликой? В будущем компьютеры будут часто устанавливаться на гидравлическом оборудовании. Это обеспечит точно распределенный контроль. Подумайте, что это будет означать для двигателей, цилиндров, клапанов и насосов. Электрогидравлика пробивается к современной гидравлике.

Гидравлика обладает огромной концентрацией мощности. Мы называем это плотностью мощности. Сочетание гидравлики для мускулов и компьютеров для мозга делает гидравлику умнее и эффективнее. Электроника не может сравниться с этим, по крайней мере, пока. Электроника может обеспечить гораздо лучшую координацию и контроль.

В ближайшее время подготовьтесь к гидравлическому оборудованию с еще более высоким IQ, работающему на базе ИИ. Учитывая постоянно развивающееся и быстрое развитие технологий, гидравлическое оборудование становится все более мощным. К сожалению, навыки операторов развиваются не такими темпами, поэтому срочно требуется более удобное оборудование. Для безопасности оператора и долгосрочной жизнеспособности оборудования конструкция гидравлического оборудования должна быть более удобной для пользователя. Задача будет состоять в том, чтобы сделать само гидравлическое оборудование более совершенным. Гидравлика с искусственным интеллектом справится с этой задачей.

Лидирующие на рынке инновации в области гидравлики

Развитие гидравлических технологий с 19 века было феноменальным. Основными преимуществами гидравлических систем являются простая и мощная передача энергии, гибкие и индивидуальные свойства, а также возможность многократного увеличения передачи усилия в различных промышленных целях. Гидравлические системы успешно применяются при эксплуатации и управлении станкостроительной, сельскохозяйственной, строительной и горнодобывающей техникой, а также в автомобильной и авиационной промышленности. Без сомнения, мы можем сказать, что гидравлическая энергия может успешно конкурировать с механическими и электрическими системами. Гидравлические силовые установки могут обеспечивать усилия от нескольких килограммов до тысяч тонн.

Поскольку развитие технологий в современном мире быстро развивается, а разнообразие гидросиловых систем становится все более конкретным и адаптированным для многих отраслей, остается много возможностей для дальнейшего развития использования гидравлики. Гидроэнергетические системы стали одним из основных игроков в технологиях передачи гидравлической энергии, широко используемых в промышленности, горнодобывающей промышленности, лесном хозяйстве, авиастроении и даже в космической технике. Гидросиловые системы широко применяются в автомобильной технике в тормозах, рулевых механизмах и их трансмиссиях. Промышленная автоматизация и массовое производство также используют основы гидросиловой техники.

Поскольку космическая гонка продолжает развиваться, гидравлические системы также играют в ней важную роль.

Гидравлическая промышленность становится все более активной. Потребности клиентов меняются и перерастают в более сложные и специфические запросы. Мы любим новые задачи и готовы решить их для вас. Мы в Hydroline позаботимся о том, чтобы предоставлять вам необходимые услуги и в будущем.

Как работает гидравлика | Гидравлика

Как работает гидравлика | Гидравлика

Вы здесь: Домашняя страница > Инжиниринг > Гидравлика

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person”> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 ноября 2021 г.

Какая связь между водой пистолет и этот гигантский подъемный кран? На первый взгляд никакой связи. Но подумайте о науке, стоящей за ними, и вы достигнете удивительного вывод: водяные пистолеты и краны используют силу движущихся жидкостей очень похожим образом. Эта технология называется гидравликой. используется для питания всего, от автомобильных тормозов и мусоровозов до домкраты для моторных лодок и гаражные домкраты. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!

На фото: этот кран поднимает свою гигантскую стрелу в воздух с помощью гидроцилиндра. Можете ли вы найти барана здесь? Главный — сияющий серебром на солнце в центре картины. Есть также цилиндры, поддерживающие стабилизаторы («выносные опоры»): ножки, которые выступают рядом с колесами, чтобы поддерживать кран у основания, когда стрела выдвинута (они выделены желтыми и черными предупреждающими полосами).

Содержимое

1. Жидкость не раздавишь!
2. Гидравлика в теории
3. Гидравлика на практике
4. Скрытая гидравлика
5. Узнать больше

Жидкость не раздавишь!

Газы легко раздавить: все знают, как легко это сжать воздушный шар. С твердыми телами все наоборот. Если вы когда-нибудь пытались сжать кусок металла или кусок дерево, только твоими пальцами, вы будете знать, что это практически невозможно. Но как быть с жидкостями? Где они подходят?

Вы, наверное, знаете, что жидкости промежуточное состояние, в чем-то похожее на твердые тела и немного на газы в других. Теперь, поскольку жидкости легко перетекают с места на место, вы может подумать, что они будут вести себя как газы, когда вы попытаетесь их сжать. На самом деле жидкости практически несжимаемы, как и твердые тела. Вот почему больно плюхаться на живот, если вы провалили погружение в воду. бассейн. Когда твое тело шлепается в бассейн, это потому, что вода не может выдавливаться вниз (как матрац или батут будет) или достаточно быстро уйти с дороги. Вот почему прыгать с мостов в реки может быть очень опасным. Если вы не ныряете правильно, прыгая с моста в воду – почти как прыжок на бетон. (Узнайте больше о твердых телах, жидкостях и газах.)

Фото: Почему из шприца так быстро брызжет вода? Вы вообще не можете сжать жидкость, поэтому, если вы нагнетете воду через широкую часть шприца, сильно нажимая на поршень внизу, куда эта вода пойдет? Он должен бежать через вершину. Так как верх намного уже, чем низ, вода выходит высокоскоростной струей. Гидравлика запускает этот процесс в обратном порядке, чтобы обеспечить более низкую скорость, но большую силу, которая используется для питания тяжелых машин. То же самое и с водяным пистолетом (ниже), который фактически представляет собой просто шприц в форме пистолета.

Тот факт, что жидкости плохо сжимаются, невероятно полезно. Если вы когда-нибудь стреляли из водяного пистолета (или бутылка со средством для мытья посуды, наполненная водой), вы использовали эту идею уже. Вы, наверное, заметили, что требуется некоторое усилие, чтобы нажать спусковой крючок водяного пистолета (или выдавить воду из моющего средства бутылка). Когда вы нажимаете на курок (или сжимаете бутылку), вы пришлось приложить немало усилий, чтобы вытолкнуть воду через узкий проход. сопло. Вы на самом деле оказываете давление на воду — и вот почему он выбрасывается с гораздо большей скоростью, чем вы двигаете курок. Если бы вода не была несжимаемой, водяные пистолеты не работали бы. правильно. Вы бы нажали на курок, и вода внутри просто раздавить в меньшее пространство – он не выстрелил бы из сопла, как вы ожидаете.

Если водяные пистолеты (и сжимаемые бутылки) могут изменять силу и скорость, это означает (в строгих научных терминах), что они работают так же, как инструменты и машины. Фактически, наука о водяных пистолетах приводит в действие некоторые из самых больших машин в мире — краны, самосвалы и экскаваторы.

Гидравлика в теории

Поверните водяной пистолет на конец, и это (грубо упрощенно) что происходит внутри:

Фото: Упрощенный вид гидравлической системы пистолет.

При нажатии на спусковой крючок (показан красным) применяется относительно большое усилие, перемещающее спусковой крючок на короткое расстояние. Потому что вода не будет втиснуться в меньшее пространство, оно проталкивается через тело пистолета к узкому соплу и брызжет с меньшей силой, но с большей скорость.

Теперь предположим, что мы можем заставить водяной пистолет работать в обратном направлении. Если мы могли стрелять жидкостью в сопло на высокой скорости, вода течь в противоположном направлении, и мы бы создали большое восходящее усилие на спусковом крючке. Если бы мы увеличили наш водяной пистолет много раз, мы может генерировать достаточно большую силу, чтобы поднимать предметы. Именно так гидроцилиндр или домкрат работает. Если вы впрыснете жидкость через узкий трубку с одного конца, можно заставить поршень подниматься медленно, но с большим силы, на другом конце:

Фото: Как увеличить силу водяным пистолетом работает в обратном порядке.

Наука, стоящая за гидравликой, называется Паскаль принцип . По существу, потому что жидкость в трубе несжимаемый, давление должно оставаться постоянным на протяжении всего пути, даже когда вы сильно напрягаетесь с одной стороны или с другой. Теперь давление определяется как сила, действующая на единицу площади. Итак, если мы нажмем вниз с небольшим усилием на небольшой площади, на узком конце трубки на слева, должна быть большая сила, действующая вверх на большее площадь поршня справа, чтобы поддерживать одинаковое давление. Вот как сила становится увеличенной.

Рекламные ссылки

Что насчет энергии?

Еще один способ понять гидравлику — подумать о энергии .

Мы уже видели, что гидроцилиндры могут дать нам больше силы или скорости, но они не может делать и то, и другое одновременно — и это из-за энергии. Посмотрите еще раз на рисунок водяного пистолета вверху. Если вы быстро нажмете на узкую трубку (с небольшим усилием), поршень на широкой трубке поднимается медленно (с большим усилием). С чего бы это? Основной закон физики называется закон сохранения энергии говорит нам не может делать энергию из воздуха. Количество энергии, которое вы тратите на перемещение поршня равна силе, которую вы используете, умноженной на расстояние, на которое вы его перемещаете. Если наш водяной пистолет производит в два раза больше силы на широком конце, чем мы прилагаем на узком конце, он может только сдвинуться на половину. Это потому, что энергия, которую мы поставляем, толкая вниз, переносится прямо вокруг трубы до другого конца. Если одно и то же количество энергии теперь должно двигаться с удвоенной силой, он может переместить его только на половину расстояния за одно и то же время. Вот почему более широкий конец движется медленнее чем узкий конец.

Гидравлика на практике

Вы можете увидеть работу гидравлики на этом экскаваторе. Когда водитель дергает за ручку, двигатель экскаватора нагнетает жидкость в узкие трубы и кабели (показаны синим), заставляя гидроцилиндры (показаны красным) для расширения. Бараны немного напоминают велосипедные насосы, работающие в обеспечить регресс. Если сложить вместе несколько баранов, можно сделать копатель рука вытягивается и двигается так же, как у человека, только с гораздо большим сила. Гидроцилиндры фактически являются мышцами экскаватора:

Фото: В этом экскаваторе работает несколько различных гидроцилиндров. Бараны показаны красными стрелками и узкие, гибкие гидравлические трубы и кабели, питающие их синим цветом.

Каждый гидроцилиндр работает как дизельный водяной пистолет в обратном направлении:

Фото: Крупный план гидроцилиндров экскаватора.

Двигатель прокачивает гидравлическую жидкость через одну из тонких трубок, чтобы выдвинуть более толстый плунжер с гораздо большей силой, например:

Фото: Как гидроцилиндр увеличивает силу.

Вам может быть интересно, как гидроцилиндр может двигаться как внутрь, так и наружу, если гидравлическая жидкость всегда толкает его в одном направлении. Ответ заключается в том, что жидкость не всегда движется одинаково. Каждый поршень питается с противоположных сторон по двум отдельным трубам. В зависимости от того, в каком направлении движется жидкость, плунжер толкает либо внутрь, либо наружу, очень медленно и плавно, как ясно показывает эта небольшая анимация:

.

В следующий раз, когда вы выйдете на улицу, посмотрите, сколько гидравлических машин вы сможете обнаружить. Вы можете быть удивлены тем, сколько их используют грузовики, краны, экскаваторы, самосвалы, экскаваторы и бульдозеры. Вот еще пример: гидравлический кусторез на кузове трактора. Режущая головка должна быть прочной и тяжелой, чтобы срезать живые изгороди и деревья, и водитель не может поднять или установить ее вручную. К счастью, гидравлическое управление делает все это автоматически: с помощью нескольких гидравлических соединений, немного похожих на плечо, локоть и запястье, резак движется с такой же гибкостью, как человеческая рука:

Фото: Типичный гидравлический кусторез. Красные стрелки указывают на гидроцилиндры.

Скрытая гидравлика

Однако не все гидравлические машины так очевидны; иногда их гидроцилиндры скрыты из виду. Лифты («подъемники») хорошо скрывают свою работу, поэтому не всегда очевидно, работают ли они традиционным способом (тянут вверх и вниз с помощью троса, прикрепленного к двигателю) или вместо этого используют гидравлику. В лифтах меньшего размера часто используются простые гидроцилиндры, установленные непосредственно под шахтой лифта или рядом с ней. Они проще и дешевле традиционных лифтов, но потребляют немного больше энергии.

Моторы — еще один пример, когда гидравлику можно скрыть из виду. Традиционный электродвигатели используют электромагнетизм: когда электрический ток течет по катушкам внутри них, он создает временную магнитную силу, которая давит на кольцо постоянных магнитов, заставляя вал двигателя вращаться. Гидравлические двигатели больше похожи на насосы, работающие в обратном направлении. В одном примере, называемом гидравлическим мотор-редуктором, жидкость поступает в двигатель по трубе, заставляя вращаться пару тесно зацепленных шестерен, а затем вытекает обратно через другую трубу. Одна из шестерен соединена с валом двигателя, который приводит в движение все, что приводится в действие двигателем, в то время как другая («натяжной ролик») просто свободно вращается, чтобы завершить механизм. В то время как традиционный гидравлический домкрат использует мощность перекачиваемой жидкости для толкания цилиндра вперед и назад на ограниченное расстояние, гидравлический двигатель использует непрерывно текущую жидкость для вращения вала столько времени, сколько необходимо. Если вы хотите, чтобы двигатель вращался в противоположном направлении, вы просто переворачиваете поток жидкости. Если вы хотите, чтобы он вращался быстрее или медленнее, вы увеличиваете или уменьшаете поток жидкости.

Работа: Упрощенный гидравлический мотор-редуктор. Жидкость (желтая) втекает слева, вращает две шестерни и вытекает вправо. Одна из шестерен (красная) приводит в действие выходной вал (черная) и машину, к которой подключен двигатель. Другая шестерня (синяя) — промежуточная.

Зачем использовать гидравлический двигатель вместо электрического? В то время как мощный электродвигатель обычно должен быть действительно большим, гидравлический двигатель такой же мощности может быть меньше и компактнее, потому что он получает мощность от насоса, расположенного на некотором расстоянии. Вы также можете использовать гидравлические двигатели в местах, где электричество может быть нежизнеспособным или безопасным, например, под водой или там, где есть риск возникновения электрических искр, вызывающих пожар или взрыв. (Другой вариант в этом случае — использование пневматики — силы сжатого воздуха.)

Узнайте больше

На этом сайте

• Краны
• Энергия
• Двигатели
• Силы и движение
• Пневматика
• Простые машины

Книги

Для младших читателей

Они особенно подходят для детей в возрасте от 9 до 12 лет:

• Машины и моторы Джона Ричардса и Эда Симпкинса. Gareth Stevens/Wayland, 2016. Четко написанное иллюстрированное руководство по всем видам механических машин. Хороший обзор, который поможет детям понять, как простые машины приводят в действие более крупные машины реального мира, которые они видят вокруг себя.
• Как все устроено сейчас, Дэвид Маколей. DK, 2016. Многие гидравлические машины разобраны и объяснены в этом классическом томе, посвященном тому, как это работает.
• Чувствуешь силу? Ричард Хаммонд. Дорлинг Киндерсли, 2007/2015. Увлекательное введение в основы физики. (Я был одним из консультантов по этой книге.)
• Сила и движение Питера Лафферти. Дорлинг Киндерсли, 2000 год. Хотя он уже довольно старый и, кажется, не обновлялся, его все еще легко найти в магазинах секонд-хенд. Одна из классических книг DK Eyewitness, в ней много увлекательной истории, а также современная наука.
• Как все устроено: сила давления, Эндрю Данн. Thomson Learning, 1993. Немного устаревшая, но все еще очень актуальная детская книга, которая связывает основы науки о жидкостях и давлении воды с такими повседневными машинами, как суда на воздушной подушке, пылесосы, отбойные молотки, автомобильные тормоза и лифты.

Для читателей старшего возраста

• Гидравлические машины и энергия Джорджио Корнетти. Springer, 2022. Подробное общее руководство по гидроэнергетике.
• «Понимание гидравлики», Лесли Хэмилл. Palgrave Macmillan, 2011. Большое и очень популярное введение в гидравлику для студентов инженерных специальностей.
• Гидравлика и пневматика: Руководство для техников и инженеров Эндрю Парра. Баттерворт-Хайнеманн, 1998 г. (перепечатано в 2013 г.). Книга короче, чем у Хэмилла, и в ней сравниваются преимущества гидравлической и пневматической энергии. Также для уровня колледжа.

Видео

Информационные

• Гидравлические приводы Vickers Hydraulics. Устаревшее, но довольно четкое видео, в котором объясняются основные гидравлические приводы, в том числе гидроцилиндры одностороннего и двойного действия и гидравлические двигатели.

Веселые проекты

• Сделайте гидравлическую руку от Mist8K. Гидравлический рычаг с приводом от шприца и электромагнитным захватом.
• Как сделать гидравлических боевых роботов, Лэнс Акияма. Один из проектов, описанных в книге Лэнса «Инженер с резиновыми лентами».
• Как работает гидравлический ножничный подъемник от DRHydraulics. Это довольно четкая анимация, показывающая, как гидравлический насос поднимает и опускает лифт. Было бы лучше, если бы мы могли видеть разрез цилиндра и то, как течет жидкость, но вы поняли идею.

Статьи

• Посмотрите, как робот HyQReal тянет самолет Эван Акерман. IEEE Spectrum, 23 мая 2019 г. Возможно, роботы в основном электромеханические, но гидравлические компоненты становятся все более популярными.
• Робот Disney с воздушно-водяными приводами демонстрирует «очень плавные» движения от Эрико Гиццо. IEEE Spectrum, 1 сентября 2016 г. Исследование робота, использующего комбинацию гидравлики и пневматики.
• «Гидравлика» может включить полноэкранный дисплей Брайля от Прии Ганапати. Wired, 30 марта 2010 г. Недавно разработанный гидравлический механизм может сделать дисплеи Брайля дешевле, быстрее и доступнее.
• Давление на гидравлику: The Engineer, 24 февраля 2003 г. Почему гидравлика по-прежнему остается таким популярным способом приведения в действие машин, когда электрическая энергия, на первый взгляд, проще и легче в реализации?

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2020) Гидравлика. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hydraulics.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте.