Как сделать гидравлику: минитрактор, своими руками, масло, схема подключения, устройство

Гидравлика на минитрактор — изготовление своими руками, схема

Гидравлика для минитрактора – это незаменимый элемент сельхозмашины, основная функция которого заключается в обеспечении возможности агрегата работать с разными видами навесного оборудования. Практически каждый современный минитрактор оснащен гидравлической системой, однако на рынке еще встречаются модели, в комплектации которых она отсутствует. В таком случае можно собрать гидросистему своими руками. Самодельная гидравлика существенно расширит функционал минитрактора, и позволит использовать его не только в поле, но и на придомовой территории.

Содержание

• 1 Какими преимуществами обладает техника с гидравлическим приводом?
• 2 Устройство гидравлики минитрактора – конструкция и принцип действия
• 3 Как сделать гидравлику на минитрактор своими руками?
• 4 Как установить гидравлику на минитрактор?

Какими преимуществами обладает техника с гидравлическим приводом?

Большинство современных минитракторов совершенно оправданно оборудуются гидравлическими системами. В отличие от техники, в комплектацию которых нет гидравлики, они обладают рядом преимуществ:

• легкость в управлении – сельхозмашина с гидроприводом способна выполнять разворот практически на одном месте, что позволяет ей быть более эффективной при выполнении ряда работ – скашивании травы или вспашке почвы;
• возможность агрегатирования разных навесных орудий – для минитракторов с гидравликой можно использовать косилку, сеялку, фрезу, борону, прицеп для минитрактора и ряд других орудий;
• улучшенная тормозная система – гидравлика на минитракторе дает возможность тормозить агрегат путем снижения количества подаваемого масла. Если рукоятки, который управляют распределительной нагрузкой, поставить в нейтральное положение, то колеса минитрактора будут полностью заблокированы. Этот способ предназначен для экстренного торможения и может использоваться вместо стояночного тормоза;
• гидравлика на минитракторе обладает достаточно высокой прочностью, благодаря чему способна выдерживать большие нагрузки без увеличения давления на сельхозмашину.

Благодаря всем этим преимуществам, минитрактора с гидравликой смогли занять важное место в жизни фермеров. Более того, сегодня такие сельхозмашины активно используются не только в аграрном секторе, но также и в строительстве зданий и дорог, лесозаготовительной промышленности, а также в складских помещениях.

Устройство гидравлики минитрактора – конструкция и принцип действия

Гидравлика современного минитрактора представляет собой целый комплекс элементов и механизмов, трансформирующих энергию двигателя агрегата, и передающих ее на исполнительные звенья. Такой принцип действия предоставляет фермеру возможность управлять прицепными, навесными и полунавесными орудиями, а также корректировать работу используемых приспособлений путем изменения глубины колеи, подъема каркаса и других настроек.

Внутри гидравлической системы минитрактора циркулирует масло – основная рабочая жидкость, функция которой заключается в преобразовании энергии и ее передаче на исполнительные звенья.

В число других элементов, наличие которых обязательно для стабильной работы гидравлики минитрактора, входит:

• насос с приводом и механизмом включения – этот узел необходим для создания и поддержания внутри системы оптимального для ее работы давления;
• резервуар для заливки масла – эта емкость должна обладать такими размерами, чтобы в нее помещалось достаточное количество рабочей жидкости;
• фильтрующий элемент – требуется для непрерывной очистки масла и защиты от поломок трущихся механизмов гидравлики;
• система трубопроводов – по трубкам масло циркулирует от резервуара до исполнительных звеньев и обратно;
• гидравлический распределитель – играет роль элемента, направляющего масло к конечному рабочему звену. Вторая функция распределителя – переключение всей гидравлической системы в режим работы на холостом ходу. В случае превышения нагрузок на систему, распределитель снижает рабочее давление в трубопроводе;
• гидравлический цилиндр – этот элемент получает масло от распределителя. Он необходим для подъема и опускания используемого навесного оборудования;
• гидравлический двигатель – данный механизм подключается к колесам минитрактора;
• клапаны, запорные муфты, отводы, шланги и охладители – расходные материалы, которые чаще всего нуждаются в замене.

Конструкция гидравлики минитрактора довольно сложная. В связи с этим, перед сборкой самодельной гидравлической системы, крайне важно детально изучить схемы и учесть все тонкости изготовления устройства.

Как сделать гидравлику на минитрактор своими руками?

Прежде, чем собрать гидравлику для минитрактора, следует подобрать и внимательно изучить чертежи. Схема должна указывать на тип и размеры деталей, а также способ их установки в общую конструкцию.

После изучения чертежей нужно приступать к закупке деталей и механизмов. Имея необходимые материалы, инструменты и навыки, можно самостоятельно собрать основные узлы гидравлики. Однако не каждый сможет это сделать – в таком случае лучше всего сохранить свое время, и приобрести элементы в уже готовом виде.

Для работы обязательно понадобятся следующие детали и узлы:

• двигатель;
• резервуар для масла;
• гидравлический насос;
• распределитель;
• соединительные трубки;
• гидромоторы и поршни.

В процессе сборки необходимо придерживаться ряда правил.

К ним относиться:

• гидравлический насос должен находиться под масляным резервуаром. Таким образом, масло к нему будет попадать естественным путем под воздействием силы тяжести, что исключит возможные проблемы при запуске системы;
• чтобы гидравлика на самодельный минитрактор прослужила длительное время, следует рассчитать мощность всех механизмов агрегата. С учетом этих данных нужно выбрать насос. При необходимости его можно дополнить вспомогательным насосом, необходимым для включения при высоких нагрузках;
• гидравлику нужно предварительно оборудовать манометрами и фильтрующими элементами – если этого не сделать, то рабочие механизмы довольно быстро выйдут из строя.

Для поддержания нормальной работы гидравлики, масло в ее трубках должно постоянно циркулировать. За эту функцию отвечает насос. При работе системы двигатель передает создаваемый им крутящий момент на гидронасос, заставляя его перекачивать масло.

В зависимости от того, в каком положении находиться рычаг, масло будет возвращаться обратно в бак по одним трубкам, или же по другим циркулировать в сторону поршней или гидромотора.

Важное значение имеет штатный мотор, используемые в минитракторе. Коленчатый вал двигателя  должен раскручиваться до довольно высокой скорости, чтобы поддерживать непрерывную работу насоса. Лучше всего себя зарекомендовали дизельные 4-цилиндровые двигатели, работающие под контролем жидкостной системы охлаждения.

Как установить гидравлику на минитрактор?

Гидравлика устанавливается на минитрактор в целях передвижения агрегата и поддержания работы поршней. Чтобы исключить возможные осложнения при вспашке грунта, требуется использовать гидравлические моторы. После того, как все детали для работы будут куплены, можно подключить гидравлику на минитрактор.

Эта процедура выполняется в таком порядке:

1. В первую очередь необходимо установить гидравлические распределители. Для каждой группы поршней должен быть выделен отдельный рычаг. В большинстве случаев хватает 2–3 рычагов, первый из которых необходим для торможения,  второй – для управления силовой рамой, а третий – для запуска гидромоторов. Для экскаваторов и других минитракторов с ковшами следует использовать гидрораспределители с расширенным функционалом. Цены на них гораздо выше обычных механизмов;
2. Гидравлический насос нужно выбирать с учетом нескольких важных характеристики. Первая из них – это давление, которое необходимо для старта гидромотора. Если давление будет слишком низким, то мотор не запуститься. Вторая важная характеристики – объем перекачиваемого масла. Чем больше количество масла насос перекачивает за минуту работы, тем выше будет скорость гидромоторов и поршней. Выбранный насос следует установит под резервуаром с маслом;
3. После этого к штатному двигателю минитрактора нужно подключить гидронасос, трубки от которого должны быть соединены с распределителем. От него следует провести масляные трубки к моторам и поршням, а также баку гидравлики;
4. Фильтрующий элемент потребуется установить между гидробаком и насосом. Более детально о подключении элементов гидравлической системы расскажет видео.

Как только установка гидравлики на минитрактор будет завершена, потребуется проверить работу собранной конструкции. Если внутри системы не создается достаточно высокого давления, значит, нужно убедиться в герметичности трубок и шлангов. После этого можно приступать к тестированию гидравлики непосредственно во время передвижения на минитракторе.

Гидравлика для минитрактора — изготовление, установка, устройство

Самодельная гидравлика – это хороший способ расширить функционал минитрактора, и сэкономить значительную сумму. Сборку и установку такой конструкции нельзя назвать чем-то очень сложным. При наличии необходимых деталей и инструментов, сделать этот механизм сможет каждый желающий фермер.

Основной элемент любой гидравлической системы – это насос, который отвечает за циркуляцию жидкости по шлангам. Масло поступает к насосу из резервуара. Сам механизм подкачки работает от энергии, которая вырабатывается дизельным мотором минитрактора. Под действием насоса масло по гибким трубкам протекает к распределителю. Для изготовления гидравлики на сельскохозяйственную машину можно использовать насос марки НШ-10.

Сделать гидравлический распределитель своими руками довольно сложно, поэтому оптимальным выходом станет демонтаж уже готового узла с любого старого трактора. Подходящей для установки на самодельную машину станет распределитель марки Р-80, которым оборудуются трактора МТЗ.

Через распределитель масло попадает в цилиндр, основные функции которого заключаются в подъеме и опускании навесных приспособлений. Готовую самодельную гидравлику следует устанавливать на остов самодельной машины, ближе к ее ведущему мосту.

Систему также можно дополнить моторами, которые необходимо подключать к колесам. Таким образом, гидравлика будет не только поднимать навесное оборудование, но и участвовать в торможении минитрактора.

При работе такой гидравлики масло будет поступать в цилиндры. За счет падения его уровня колеса минитрактора будут притормаживать. При переводе рычага в нейтральное положение, ведущие колеса будут полностью заблокированы

Содержание

• 1 Сборка гидравлики своими руками – в чем плюсы изготовления?
  • 1.1 Как сделать гидравлику на минитрактор своими руками?
  • 1.2 Как установить гидравлику на минитрактор?

В кругу современных фермеров самодельные минитрактора – далеко не редкость. Сельскохозяйственная машина способна выполнить множество работ: вспашку земли, скашивание и сбор травы, а также буксировку тяжелых крупных багажей, используя прицеп для минитрактора. Список этих процедур можно значительно расширить, однако для этого необходима гидравлика на самодельный минитрактор.

Сборка этого механизма вручную дает ряд преимуществ:

• фермер всегда может добавить дополнительные приборы. Самостоятельно разработав схему гидравлической системы, владелец самодельной машины получает неограниченные возможности по оснащению механизма разными дополнительными приспособлениями: поршнями, датчиками, гидравлическими насосами;
• улучшение управления минитрактором – в процессе сборки и монтажа гидравлики, фермер сможет подогнать все ее элементы «под себя». Это сделает управление минитрактором более точным, а саму работу намного удобнее и приятнее.

Единственным существенным минусом станет необходимость потратить на сборку свое время. Впрочем, эти потери с лихвой компенсируются в процессе дальнейшей эксплуатации улучшенного минитрактора.

Как сделать гидравлику на минитрактор своими руками?

Чтобы сделать определенное устройство, понадобится детальная схема. От нее зависит перечень элементов, необходимых для сборки конструкции.

Чтобы не допустить ошибок, следует ознакомиться с планом предстоящих работ. Гидравлика для минитрактора собирается в несколько этапов.

В их перечень входит:

• подготовка и изучение чертежей;
• приобретение необходимых для сборки деталей;
• монтаж и подключение гидравлической системы;
• подгонка элементов;
• тестирование взаимодействия механизма с трансмиссией.

Для изготовления самодельной системы понадобятся следующие детали:

• гидравлический бак и масло;
• гидравлический насос;
• гидравлические моторы и поршни;
• двигатель;
• гидравлический распределитель;
• соединительные трубки.

В процессе подбора схемы для сборки, потребуется учесть определенные правила.

В их перечень входит:

• гидравлический насос для подкачки масла должен устанавливаться под резервуаром. В этом случае масло будет поступать из бака в насос под действием силы тяжести. Это предотвратит появление каких-либо проблем при запуске гидравлики;
• чтобы будущая конструкция работала длительное время и без сбоев, необходимо рассчитать точную мощность всех механизмов машины. Учитывая полученные данные, необходимо выбрать гидравлический насос. В случае, если его максимальной мощности окажется недостаточно, потребуется установить дополнительный насос. Он будет включаться отдельно, при нехватке производительности основного прибора для подкачки;
• для продления сроков эксплуатации гидравлики ее нужно оборудовать фильтрами для очистки циркулирующего масла, а также манометрами для контроля давления.

Для поддержания стабильной работы системы, масло должно непрерывно циркулировать по ее шлангам. За это отвечает гидравлический насос, который перегоняет жидкость по конструкции гидравлики. Требуемую для работы энергию насос получает от двигателя минитрактора. Для этого мотор необходимо подключить к гидравлическому распределителю.

Направление движения масла регулируется специальным рычагом, который может находиться в двух положениях. В одном из них масло перетекает в резервуар, а в другом – направляется из бака на поршни или гидравлический мотор. Масло внутри системы обладает высокой плотностью, благодаря чему способно выполнять довольно тяжелые тяговые действия.

Гидравлическая система для самодельного минитрактора может получать энергию от любого двигателя: бензинового, дизельного или электрического. При этом главное, чтобы мотор смог раскручивать вал до требуемого количества оборотов. Только таким образом он обеспечит работу гидравлического насоса.

Чаще всего фермеры используют 4-цилиндровые дизельные двигатели, оборудованные системами жидкостного охлаждения. Если минитрактор с гидравликой используется для выполнения простых задач, то его можно оснастить менее мощным дизельный или электрическим мотором.

Гидравлика также необходима для плавного рулевого управления минитрактором. В таком случае потребуется подготовить отдельный чертеж. Он подскажет правильность монтажа и подгонки деталей в общую конструкцию.

Следует помнить, что при использовании гидравлики скорость передвижения минитрактора будет значительно ниже. Это связано с тем, что это время работы его двигатель часть своей энергии будет отдавать на гидравлический мотор. Другая ее часть будет передаваться непосредственно на ведущий мост агрегата.

Как установить гидравлику на минитрактор?

Основная цель монтажа гидравлики на минитрактор – это осуществление передвижения сельскохозяйственной машины и поддержка работы поршней. Чтобы избежать проблем при вспашке почвы, следует воспользоваться гидравлическими моторами, которые увеличат тяговые параметры самодельной машины.

Установка гидравлики на минитрактор должна выполняться с использованием распределителей. Их можно приобрести отдельно, или купить элементы в уже соединенном виде. Для каждой группы поршней должен быть выделен отдельный рычаг. Таким образом, один из них должен отвечать за торможение, второй – за подъем и опускание силовой рамы, а третий – за запуск гидравлических моторов.

Для изготовления более мощных машин, которые могут работать с экскаваторами, следует использовать распределители с расширенным функционалом. Цены на них значительно выше, чем на стандартные узлы.

Насос нужно выбирать, исходя из его следующих параметров:

• образуемое давление – оно необходимо для запуска моторов. Если этот параметр будет слишком низким, то двигатели просто не запустятся:
• производительность – чем больше объем перекачиваемого масла, тем быстрее будут работать поршни и моторы.

Как только все комплектующие будут куплены, следует подключить гидравлику на минитрактор. Эта процедура не сложная и выполняется в таком порядке:

1. Сначала двигатель минитрактора нужно подключить к гидравлическому насосу. Для этого используются гибкие шланги небольшой толщины;
2. Трубки от насоса нужно направить к распределителям;
3. Далее шланги от гидравлических распределителей подключаются к моторам, поршням и другому встроенному оборудованию;
4. После этого трубки от используемого оборудования должны быть подключены к масляному резервуару и насосу. Это обеспечит непрерывную круговую циркуляцию по все системе;
5. В конце потребуется установить масляный фильтр. Он должен располагаться между резервуаром и насосом. О подключении элементов гидравлики более детально расскажет видео.

После сборки и подключения нужно проверить работу системы. Возможно, правильно собрать аппаратуру с первого раза не получиться – в таком случае внутри системы не будет создаваться требуемого давления. Чтобы найти проблему, необходимо проверить целостность и качество соединения всех шлангов. Если одна из трубок пропускает масло, то ее потребуется полностью заменить.

Если система работает исправно, то можно переходить к регулировке передвижения и работы рулевой гидравлики. Корректировать руль нужно так, чтобы его вращение не было плавающим. В противном случае минитрактор будет с опозданием реагировать на команды водителя.

В процессе использования самодельной гидравлики крайне важно вовремя менять очистной фильтр. Если минитрактор используется не чаще 2–3 раз в неделю, то элемент потребуется менять раз в 3 месяца. Если машина эксплуатируется интенсивнее, то новый фильтр следует устанавливать каждые 1,5–2 месяца.

Как сделать простую гидравлическую систему

••• Voyagerix/iStock/GettyImages

Обновлено 13 марта 2018 г.

Автор Paul Bragulla

Гидравлические системы используют жидкость под давлением для передачи и увеличения усилий. Простую модель гидравлического привода можно построить из легкодоступных материалов и использовать для демонстрации принципов работы таких систем. Возможно, вы видели гидравлические приводы на строительном оборудовании или другой тяжелой технике в виде больших «цилиндров» — цилиндров, которые выдвигаются и сжимаются, управляя лопатами или лезвиями машины. Эту модель можно использовать в поддержку научной ярмарки или классного проекта вместе с плакатом или документом, объясняющим, как она работает, или просто в качестве забавного занятия, стимулирующего понимание общей технологии.

1. Подготовьте материалы

Возьмите шприц на 20 мл, шприц на 100 мл, резиновую трубку и растительное масло. Шприцы можно приобрести в большинстве аптек, а резиновые трубки можно приобрести в аквариумных магазинах. Снимите иглы со шприцев. Иглы для сборки модели не понадобятся.

2. Заполните шприцы

Заполните шприцы наполовину растительным маслом. Сделайте это, окунув носик шприца в миску с растительным маслом и медленно вытягивая поршень, пока цилиндр шприца не заполнится примерно наполовину. Следите за тем, чтобы в стволе шприца не было пузырьков, так как это может повлиять на работу модели. Если при заполнении шприцев образуются пузырьки, выдавите масло из шприца и повторите процесс заполнения.

Вытрите излишки масла бумажным полотенцем и надавите на поршень настолько, чтобы в сопле шприца не было воздуха.

3. Подсоедините трубку

Вставьте наконечник большего шприца в один конец резиновой трубки. Если вам трудно надеть конец трубки на носик шприца, погрузите концы трубки в горячую воду на несколько минут. Это расширит резиновую трубку, а также сделает ее более мягкой и податливой.

Нажимайте на поршень большого шприца, пока масло почти не достигнет конца трубки, оставив трубку примерно на сантиметр пустой, чтобы вам было за что держаться. Не нажимайте на поршни, когда вставляете наконечники шприцев в трубки, иначе масло может вытечь из шприцев, создав беспорядок.

Теперь таким же образом присоедините свободный конец трубки к носику меньшего шприца.

4. Проверьте свою простую гидравлическую систему

Управляйте готовой моделью, нажимая на один или другой плунжер. Другой поршень поднимется. Когда вы нажимаете на поршень меньшего шприца, поршень большего поднимается на меньшее расстояние, но с большей силой. Поскольку его ствол имеет больший диаметр и, следовательно, больший объем, (несжимаемая) жидкость перемещает его поршень на меньшее расстояние. Но поскольку он перемещается на меньшее расстояние, он создает большую силу. Это «механическое преимущество», подобное тому, как если тянуть канат шкива с небольшим усилием на большое расстояние, можно поднять большой вес на небольшое расстояние.

Вещи, которые вам понадобятся

• 20 мл шприца
• 100 мл шприца
• Резиновые или пластиковые трубки (10-15 см)
• Овощ выброшенные иглы; они очень острые.

Статьи по теме

Ссылки

• Обучение Nucleus: гидравлический кран
• Openstax CNX: сборка гидравлической системы

Насадки

• Шприцы можно приобрести в большинстве аптек, а резиновые трубки можно приобрести в аквариумных магазинах.
• Если при заполнении шприцев образуются пузырьки, выдавите масло из шприца и повторите процесс заполнения.
• Если вам трудно надеть конец трубки на насадки шприца, погрузите концы трубки в горячую воду на несколько минут. Это расширит резиновую трубку, а также сделает ее более мягкой и податливой.
• Не нажимайте на поршни при вставке насадок шприцев в трубки, иначе масло может вытечь из шприцев, что приведет к беспорядку.

Предупреждения

• Будьте осторожны, чтобы не уколоться выброшенными иглами; они очень острые.

Об авторе

Пол Брагулла начал профессионально писать в 2010 году, создавая онлайн-статьи. Его опыт работы в качестве исследователя двигателей с лучевой энергией означает, что он может со знанием дела писать на такие темы, как оптика, работа лазера и высокоскоростная фотография. Брагулла имеет степень бакалавра физических наук Политехнического института Ренсселера.

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 стержни, 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.
плавательный 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

А как 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
задний ход. 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, поршень толкает либо внутрь, либо наружу, очень медленно и плавно, как ясно показывает эта маленькая анимация:

Фото: гидроцилиндр перемещается либо внутрь, либо наружу в зависимости от того, в каком направлении течет гидравлическая жидкость.

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

Особенно подходят для детей 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 работает 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 постарше

• 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.

Забавные 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».
• Принцип работы гидравлического ножничного подъемника 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: Инженер, 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.

Следуйте за нами

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.