Hidrouliese masjiene
In hierdie hoofstuk leer jy hoe hidrouliese stelsels in praktiese situasies gebruik word.
Die gebruik van druk om dinge gedoen te kry
As jy 'n bottel hard op 'n papiervel afdruk, kan jy 'n perfekte ronde merk op daardie papier maak.
Jy kan ook 'n bottel soos hierdie gebruik om koekies uit platgerolde deeg te druk. Plat plastiek- of metaalvoorwerpe kan op dieselfde manier gemaak word deur hulle uit plastiekvelle of metaalplate te druk. In die geval van metaal moet die afwaartse druk baie groot wees.
-
Tom wil harde staalbuise met skerp rande gebruik om wasters uit 'n ysterplaat te druk. Kan hy 'n soort hefboom gebruik wat hom sal help om genoeg krag uit te oefen om die staalbuise deur die metaalplaat te druk?
Maak 'n skets op die volgende bladsy om te wys hoe dit gedoen kan word. Die masjien wat jy ontwerp, kan 'n wasterpers genoem word.
Figuur 6 In plaas daarvan om 'n hefboom te gebruik om 'n groot genoeg krag uit te oefen om die waster uit te druk, kan 'n hidrouliese stoottoestel gebruik word.
'n Masjien soos hierdie word 'n "hidrouliese pers" genoem.
Die meganiese voordeel wat verkry word deur die gebruik van 'n uitsetsilinder wat dikker is as die insetsilinder word in 'n hidrouliese pers gebruik.
Baie dorpe in Suid-Afrika gebruik vullisvragmotors om sakke afval en ander vullis te versamel.
Volgelaai neem hierdie vragmotor 15 kubieke meter vullis, dit wil sê ongeveer 120 vullissakke. Die vragmotor beskik oor 'n hidrouliese pers wat die vullis met 'n drukkrag van 15 ton of 15 000 kg kan saamdruk. As jy wil weet hoe groot hierdie krag is, dink aan hoe swaar 'n tweeliter-koeldrankbottel in jou hand voel. Nou dink hoe dit sal voel om 7 500 van hulle in jou hand vas te hou!
Omdat die vragmotor die vullis saampers, kan dit ongeveer 2 000 sakke oplaai voordat dit vol is.
As die uitsetsuier dikker is as die insetsuier, is die uitsetkrag groter as die insetkrag. Die meganiese voordeel is groter as 1.
As die uitsetsuier dunner is as die insetsuier, is die uitsetkrag kleiner as die insetkrag. In hierdie geval is die meganiese voordeel kleiner as 1.
Figuur 10 wys dieselfde soort stelsel as figuur 9. Die geel gedeelte is water of 'n ander soort vloeistof. Die rooi en blou dele is silinders wat op en af kan beweeg.
-
-
Dink aan 'n hidrouliese stelsels soos in figuur 10, wat omtrent 50 cm hoog is. As die blou silinder 5 cm na onder gedruk word, sal die rooi silinder 5 cm na bo beweeg, of minder as 5 cm, of meer as 5 cm?
-
Veronderstel 'n las word bo-op die rooi silinder geplaas, byvoorbeeld 'n kas met appels. Sal die opwaartse krag op die vrag dieselfde wees as die afwaartse krag wat op die blou silinder uitgeoefen word, of sal dit groter of kleiner wees?
Figuur 10
-
As die uitsetsilinder in ân eenvoudige hidrouliese stelsel dikker is as die insetsilinder, is die uitsetafstand kleiner as die insetafstand, maar die uitsetkrag groter as die insetkrag.
Berekeninge oor hidrouliese stelsels
-
Hieronder word 'n hidrouliese stelsel met reghoekige silinders gewys. Die oppervlakte van die rooi silinder se top is vier maal so groot as die oppervlakte van die blou silinder se top.
Figuur 11 -
Die volume van die vloeistof wat aan die regterkant na onder gedruk word, styg aan die linkerkant op en druk die rooi silinder na bo.
-
As die blou silinder met 12 mm na onder beweeg, met hoeveel mm sal die rooisilinder na bo beweeg?
Figuur 12
Die oppervlakte van die top van die silinder is net so groot soos die oppervlakte van die basis van die silinder, en dis net so groot soos die oppervlakte van enige snit wat mens loodreg op die lengte van die silinder maak. Dit word daarom die deursnitoppervlakte genoem.
As jy sukkel om bogenoemde te verstaan, dink aan ân rol polonie of ân reghoekvormige brood. Elke stuk wat jy van die polonie of brood afsny, het presies dieselfde vorm en grootte, en daarom ook dieselfde oppervlakte.
As die blou silinder die groen volume vloeistof aan die regterkant ondertoe druk, sal die rooi silinder deur die groen volume vloeistof aan die linkerkant opwaarts gedruk word.
As die oppervlakte van die basis van die uitsetsilinder vier maal die oppervlakte van die basis van die insetsilinder is, sal die uitsetkrag vier maal so groot as die insetkrag wees. Die uitsetafstand sal ¼ van die insetafstand wees.
In hierdie geval is die meganiese voordeel vier, en die afstandsvoordeel is ¼.
-
In die stelsel wat op die volgende bladsy gewys word, is die oppervlakte van die basis van die uitsetsilinder nege maal die oppervlakte van die basis van die insetsilinder.
-
Wat is die meganiese voordeel van die stelsel?
-
Wat is die afstandsvoordeel van die stelsel?
Figuur 13
-
-
In 'n spesifieke hidrouliese pers beweeg die uitsetsilinder 2 cm ver, as die insetsilinder deur 10 cm beweeg. Hoeveel maal groter is die uitsetkrag as die insetkrag?
-
n 'n spesifieke hidrouliese pers is die deursnitoppervlakte van die uitsetsilinder 40 cm², en die deursnitoppervlakte van die insetsilinder 5 cm².
-
Hoe ver sal die uitsetsilinder beweeg as die insetsilinder deur 16 cm beweeg word?
-
Hoe ver moet jy die uitsetsilinder stoot om die uitsetsilinder deur 24 cm te laat beweeg?
-
Die hidrouliese motordomkrag
As 'n buiteband pap word, moet die motor opgelig word om die pap wiel af te haal en die noodwiel aan te sit. Omdat die motor te swaar is om met jou kaal hande op te lig, het jy 'n toestel met 'n meganiese voordeel nodig.
Die toestel waarmee motors opgelig word om die wiele om te ruil, word 'n domkrag genoem. 'n Domkrag verskaf 'n meganiese voordeel. Op die volgende bladsy word verskillende soorte domkragte gewys.
'n Botteldomkrag het 'n hidrouliese stoottoestel aan die binnekant, wat 'n meganiese voordeel gee. As die blou insetsilinder oor 'n spesifieke afstand na onder gedruk word, beweeg die rooi uitsetsilinder met 'n groter krag na bo, maar oor 'n kleiner afstand.
-
Kyk na figuur 14 op die vorige bladsy. Dink jy die motor sal hoog genoeg opgelig word as die insetsilinder net een keer na onder gedruk word?
Om die motor hoog genoeg op te lig moet die uitsetsilinder 'n hele paar maal hoër gestoot word. Om dit te doen moet die insetsilinder elke keer opwaarts getrek word om vir die volgende afwaartse stoot gereed te wees. Dink aan spuite om te verstaan wat gebeur. Jy kan weer met twee spuite van verskillende groottes eksperimenteer.
Figuur 17 
Figuur 18 -
As die blou insetsuier ingedruk word, beweeg die rooi uitsetsuier uit. Wat dink jy sal gebeur as die insetsuier nou weer uitgetrek word?
As die uitsetsilinder kan bly waar dit is na die insetsilinder afwaarts gedruk is, kan die uitsetsilinder hoër gedruk word elke keer as die insetsilinder na onder gedruk word. Ons kan olie by die stelsel voeg om dit moontlik te maak.
'n Regte hidrouliese botteldomkrag het 'n addisionele bottel met olie, soos in die diagramwat hieronder gewys word.
Om die rooi silinder te laat bly waar dit is elke keer as die blou silinder na bo getrek word, moet die olie gekeer word om nie van onder die rooi silinder uitgesuig te word nie. Miskien moet iets soos 'n waterkraan in die wit blokkie in die diagram aan die regterkant geplaas word.
'n Balklep soos die een aan die regterkant laat vloeistof toe om in een rigting deur 'n buis te vloei, maar nie in die ander rigting nie. Hierdie balklep bestaan uit 'n bal wat met 'n veer verbind is. Die veer druk die bal teen die opening sodat die vloeistof nie kan deurvloei nie.
As die vloeistof probeer om van die linkerkant na die regterkant te vloei, word die bal van die opening weggestoot en kan die vloeistof deurgaan.
Die belangrikste deel van 'n hidrouliese motordomkrag is 'n groot uitsetsilinder wat by die bek van die bottelvorm uitsteek. Dit lig die motor op as jy die handvatsel pomp.
Binne die bottel is 'n tenk met olie. Die olie vloei deur die balklep na die plek waar die insetsilinder is. Die balklep laat die vloeistof nie toe om terug te vloei nie.
Die pomphandvatsel is met die klein insetsilinder verbind en druk dit in soos die suier in 'n spuit. Terwyl jy pomp, gaan die insetsilinder op en af en dwing die olie na die uitsetsilinder deur 'n ander balklep.
Elke keer as die insetsilinder afgestoot word, stoot die uitsetsilinder 'n klein afstand na bo, maar met 'n groot krag wat die motor oplig.
As die insetsilinder na onder gedruk word, gaan die rooi klep toe en die blou klep oop. Die olie word dan verby die blou klep gestoot en dit druk die uitsetsilinder opwaarts.
Wanneer die uitsetsilinder opgetrek word, gaan die rooi klep oop en olie word van die tenk af ingetrek. Die blou klep gaan toe sodat die olie nie van die kant van die uitsetsilinder kan terugvloei nie. As gevolg hiervan beweeg die uitsetsilinder nie terwyl die insetsilinder opgetrek word nie.
Maak op die volgende bladsy 'n stelseldiagram van die werking van 'n motordomkrag. Die prent hieronder kan jou help om te dink aan al die verskillende stappe soos wat mens aanhou om olie te pomp met die insetsilinder. Die stelseldiagram moet die verskillende stappe wys wanneer mens twee keer die insetsilinder afdruk en weer optrek.
Let op dat die addisionele tenk olie in die prent hieronder 'n gat in die middel het waarin die uitsetsilinder pas. Hierdie tenk word ook die oliereservoir van die hidrouliese stelsel genoem.
Skets jou stelseldiagram van 'n motordomkrag op hierdie bladsy.
'n Belangrike vraag
Watter veiligheidsreëls moet mense volg as hulle 'n motordomkrag gebruik?
Evalueer die ontwerp van 'n hidrouliese motordomkrag
-
Wie gebruik hidrouliese motordomkragte?
-
Wat doen 'n mens met 'n hidrouliese motordomkrag?
-
Is 'n hidrouliese motordomkrag 'n goeie stuk gereedskap om 'n motor mee op te lig? Verduidelik.
-
Van watter materiale word hidrouliese motordomkragte gemaak?
-
Wat kos 'n hidrouliese motordomkrag min of meer?
-
Is dit die moeite werd om soveel geld vir 'n hidrouliese motordomkrag te betaal?
-
Is dit nodig dat 'n hidrouliese motordomkrag mooi lyk?
-
Is 'n hidrouliese motordomkrag veilig om te gebruik?
Volgende week
Jy het hierdie week geleer hoe kleppe gebruik kan word om die vloei van olie en die beweging van die uitsetsilinder van 'n motordomkrag te beheer. Volgende week gaan jy leer oor ander maniere om beweging te beheer. Jy gaan ook van katrolle en katrolstelsels leer.
