§ 151. Гидравлический пресс

Закон Паскаля позволяет объяснить действие распространенного в технике устройства — гидравлического пресса. Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров разных диаметров, снабженных поршнями и соединенных трубкой (рис. 226). Пространство под поршнями и трубка заполняются жидкостью. Обозначим площадь малого поршня через , а большого поршня — через . Пусть к малому поршню приложена сила ; найдем какую силу  - необходимо приложить ко второму поршню, чтобы сохранить равновесие, т. е. для того, чтобы жидкость не была вытеснена из первого цилиндра во второй, или обратно через соединяющую их трубку.

Рис. 226. Схема гидравлического пресса

Рис. 227.перемещение поршней обратно пропорционально их площадям, а значит, и силам, на них действующим

Будем пренебрегать силой тяжести, действующей на жидкость; тогда давление во всех точках жидкости должно быть одним и тем же. Но давление под первым поршнем равно а под вторым — . следовательно, , откуда находим

,

т. е. сила  во столько раз больше силы , во сколько раз площадь второго поршня больше площади первого. Таким образом, при помощи гидравлического пресса можно малой силой уравновесить большую силу.

Предположим теперь, что первый поршень переместился (например, опустился) на расстояние  (рис. 227); тогда часть жидкости поступает из первого цилиндра во второй и поднимет второй поршень на расстояние . Поскольку сжимаемость жидкостей незначительна, объем жидкости, вытесненный из первого цилиндра, можно считать равным объему, поступившему во второй, т. е. , откуда находим

.

Сравнивая эту формулу с формулой, полученной нами для силы  видим, что путь, проходимый большим поршнем, во столько раз меньше пути, проходимого меньшим поршнем, во сколько раз сила, действующая на большой поршень, больше силы, действующей на меньший. Итак, при перемещении поршней гидравлического пресса имеется полная аналогия с соотношением между путями, проходимыми концами рычага, и силами, к ним приложенными. И здесь соблюдается «золотое правило» механики (§ 86), т. е. «сколько выигрывается в силе, столько теряется в пути». Требование, чтобы жидкость не изменяла свой объем, соответствует условию, чтобы рычаг не сгибался.

Гидравлический пресс является преобразователем силы, подобно рассмотренным ранее простым машинам; его можно назвать гидравлической простой машиной.

Для получения больших сил гидравлический пресс конструктивно удобнее рычажного или винтового пресса. Поэтому мощные прессы (например, для штамповки металла, для выжимания масла из семян растений и пр.) делаются гидравлическими. В качестве жидкости употребляются вода или масло.

Гидравлический пресс с горизонтально расположенным большим поршнем применяют для сдвигания с места (сообщения начального толчка) судна, спускаемого со стапелей в воду.