Лабораторна робота №1 закон паскаля та його застосування в техніці

1. Мета роботи

Засвоїти закон Паскаля та ознайомитися із прикладами застосування цього закону у гідравлічних системах.

2. . Теоретичні відомості

Розглянемо основне рівняння гідростатики: . З нього видно, що тиск р (рис. 1.1) у будь-якій точці рідини (наприклад, у т. М), що знаходиться в рівновазі, складається з тиску ρgh, що залежить від густини рідини ρ та глибини занурення h цієї точки відносно вільної поверхні і тиску на вільній поверхні р₀ (зовнішнього тиску). Тиск на вільній поверхні автоматично, так би мовити, передається в будь-яку точку рідини. Тільки зміниться тиск на вільній поверхні, як одразу це нове значення р₀ дасть про себе знати в будь-якій точці рідини. Ця властивість підтверджується законом Паскаля, який можна сформулювати так: зовнішній тиск, що діє на рідину, передається всім частинкам цієї рідини по всім напрямкам без змін.

На законі Паскаля засновано принцип дії багатьох гідравлічних пристроїв, наприклад, гідравлічного пресу, гідроакумулятора, гідравлічного домкрата.

Розглянемо цей закон для гідравлічної системи (рис. 1.2).

Поршень циліндра, рухаючись під дією рідини, що подається насосом, долає зовнішню силу F. Це та сила, яка прикладена до замкненого об’єму рідини (у порожнині циліндра, трубопроводах, порожнині розподільника, нагнітальній порожнині насоса).

Тиск під поршнем, наприклад, у точці А дорівнює:

,

де S – площа поршня.

Згідно закону Паскаля цей тиск передається всім точкам замкненого об’єму.

Таким чином, тиск у циліндрі та трубопроводах, а також тиск, створюваний насосом, залежить від сили F: чим більша ця сила, тим більшим буде тиск у системі й навпаки.

Отже, тиск, створений насосом, залежить від зовнішніх сил, прикладених до рідини.

У загальному випадку до зовнішніх сил відносяться корисні сили, всі сили тертя, як у направляючих машин, так і в робочому циліндрі, а також сили тертя, що виникають між частинками рідини під час її руху по трубах (втрати напору).

Тиск на виході з насоса в перерізі 0 –0 більше за тиск у точці А на величину гідростатичного тиску, зумовленого стовпом рідини h та втратами напору в трубах.

2. Опис лабораторної установки

Лабораторна установка (рис.1.2) - це найпростіша гідравлічна система, яка складається з бака 1, де знаходиться робоча рідина, насоса 2, запобіжного клапана 3, двопозиційного розподільника 4 кранового типу, робочого циліндра двосторонньої дії 5, трубопроводів. З нагнітальною магістраллю з’єднаний манометр 6 для вимірювання тиску в системі, зі штоком 8 циліндра – площина (підвіска), на яку можна підвішувати вантажі різної маси.

При роботі системи поршень 7 робочого циліндра переміщується вверх або вниз, залежно від положення розподільника 4.

3. Порядок виконання експерименту

1. Увімкнути установку.

2. За допомогою розподільника задати напрям руху поршня (наприклад, уверх). За допомогою манометра визначити тиск, що виникає в гідравлічній системі без розміщення вантажів на підвісці.

3. За допомогою розподільника змінити напрям руху і знову визначити тиск у гідравлічній системі.

4. Повторити заміри за пп. 2 і 3, розміщуючи на підвісці вантажі різної маси.

5. Визначити тиск, на який відрегульовано запобіжний клапан.

Занести результати вимірів у таблицю 1.1.

Таблиця 1.1. Результати вимірів

№ п/п	Маса вантажів, кг	Загальна маса вантажів та поршня зі штоком та підвіскою m, кг	Тиск р при русі вниз		Тиск р при русі вверх		Тиск, на який відрегульовано запобіжний клапан
			кгс/см2	Па	кгс/см2	Па	кгс/см2	Па
1	0	5
2	10	15
3	20	25

Примітка. 1 кгс/см²=98100 Па.