Гидравлика и пневматика

Если газ или жидкость накачать в горизонтальную трубу, один конец которой закрыт, то давление будет одинаково по всей длины трубы. Если же труба находится в наклонном положении, то давление будет возрастать от верха трубы к основанию из-за веса верхних слоев или жидкости. Тем не менее, если закачать больше газа или жидкости, давление будет равномерно увеличиваться по всей трубе. Гидравлические и пневматические системы используют этот эффект для передачи давления по системе труб.

Давление и сила

Давление - это физическая величина, равная отношению силы к площади поверхности. Если жидкость накачивается в цилиндр с поршнем, то сила, действующая на поршень, будет равна давлению жидкости помноженному на площадь поверхности поршня. Если в системе имеются 2 поршня с разными поперечными сечениями, то при одинаковом давлении жидкости сила, действующая на большой поршень, будет превышать силу, действующую на малый поршень, во столько же раз, во сколько площадь сечения большого поршня превосходит площадь сечения малого.

Гидравлика

В гидравлических системах жидкости (обычно масла) используются для передачи давления по системе труб. С помощью гидравлических систем осуществляют подъем тяжелых грузов, при этом прилагая совсем небольшую силу. Работа двухпоршневых гидравлических систем основана на разности площадей сечений поршней. При движении малого поршня большой сдвигается гораздо меньше, но воздействующая на него сила возрастает пропорционально разнице в поперечных сечениях поршней.

Давление груза массой в 1 тонну на поршень с площадью сечения 1 квадратный метр равно давлению груза массой 100 грамм на поршень с площадью 1 квадратный сантиметр. Двухпоршневые гидравлические системы используются в ручных автомобильных домкратах: давления жидкости достаточно для того, чтобы поднять автомобиль с помощью большого поршня.С помощью ручного домкрата можно приподнять один борт машины от земли. Усилие, приложенное посредством рычага к жидкости в главном цилиндре, с помощью специального возвратного механизма, состоящего из пружины и шарика, передается в рабочий цилиндр. Это заставляет подниматься поршень в рабочем цилиндре.

Гидравлические системы снабжены специальными насосами, создающими давление жидкости. Один такой насос может обеспечивать работу сразу нескольких плунжеров (поршней). Движение жидкости контролируется специальными клапанами. Давление сбрасывается в результате закрывания впускного клапана и удаления гидравлической жидкости по специальным отводным трубкам в резервуар.

Гидравлические системы применяются в манипуляторах роботов и в горно-проходнических комбайнах. С помощью гидравлики регулируется положение закрылков самолетов, а также обеспечивается работа тормозов и рулевой системы автомобиля.

Пневматика

Пневматические и гидравлические системы работают по одному принципу, но в пневматических системах вместо жидкости используется сила сжатого воздуха.

Пневматические системы не применяют для подъема и перемещения тяжестей. Причина в том, что газы, в частности воздух, сжимаются гораздо легче, чем жидкости, поэтому требуется сжать огромные объемы воздуха, чтобы достичь таких же давлений, что и в гидравлических системах.

В большинстве пневматических систем сжатый воздух воздействует на поршень или турбину. Например, в отбойных молотках сжатый воздух заставляется поршень двигаться вверх-вниз. Поршень ударяет по основанию бойка. Последовательные удары бойка способны пробить твердые поверхности, например бетон или горные породы. А в стоматологических бормашинах работа сверла обеспечивается движением воздушной турбины. И в том и в другом случае воздух выводится наружу.

Пневматические моторы применяются там, где применение других силовых агрегатов невозможно, например из-за опасности взрыва.