यह समझने के लिए कि हाइड्रोलिक प्रेस कैसे काम करता है, आइए जहाजों के संचार के नियम को याद करें। इसके लेखक ब्लेज़ पास्कल ने पाया कि यदि वे एक सजातीय तरल से भरे हुए हैं, तो सभी जहाजों में इसका स्तर समान है। इस मामले में, कंटेनरों का विन्यास और उनके आयाम मायने नहीं रखते। लेख संचार कंटेनरों के साथ कई प्रयोगों का वर्णन करेगा जो हमें हाइड्रोलिक प्रेस के संचालन की संरचना और सिद्धांत को समझने में मदद करेंगे।
प्रयोग
मान लें कि हमारे पास विभिन्न क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों के साथ जहाजों का संचार है। हम छोटे वाले के क्षेत्र को s से, बड़े वाले को - S से निरूपित करते हैं। आइए कंटेनरों को तरल से भरें। संचार वाहिकाओं के नियम के अनुसार, तरल पदार्थों की सतह समान ऊंचाई पर होती है।
चलो ऊपर से बर्तनों को पिस्टन से बंद करते हैं। हम मान सकते हैं कि s और S पिस्टन के क्षेत्र हैं। छोटे वाले को बल f से दबाएं। यह नीचे जाएगा, तरल होगाबड़े सिलेंडर में प्रवाहित करें, और बाईं ओर का पिस्टन उठना शुरू हो जाएगा। उसे उठने से रोकने के लिए हम उस पर बल भी लगाएंगे। इसे निरूपित करें F.
हाइड्रोलिक प्रेस कैसे काम करता है, इसे समझने के लिए आइए इन दोनों बलों के बीच संबंध खोजने की कोशिश करें। हम संतुलन की स्थिति से आगे बढ़ेंगे। इससे पहले कि हम जहाजों को पिस्टन से ढक दें, तरल पदार्थ संतुलन में थे। टैंकों में दबाव समान था (p=P)। दोनों पिस्टन को नीचे की ओर दबाएं ताकि द्रव संतुलन में रहे। बेशक, दबाव पी और पी में वृद्धि होगी। हालांकि, वे अभी भी वही रहेंगे, क्योंकि वे उसी अतिरिक्त राशि से बढ़ेंगे। यह पिस्टन द्वारा बनाए गए दबाव की मात्रा है। यह पास्कल के नियम के अनुसार हर जगह प्रसारित होता है।
यहाँ संतुलन की स्थिति है: p=P. आप पिस्टन द्वारा बनाए गए दबाव या तरल स्तंभ के दबाव पर विचार कर सकते हैं। परिणाम वही होगा। ध्यान दें कि पिस्टन द्वारा बनाया गया दबाव तरल स्तंभ के हाइड्रोस्टेटिक दबाव से एक हजार गुना अधिक है। कुछ सेंटीमीटर ऊँचा पानी का एक स्तंभ सैकड़ों पास्कल का दबाव बनाता है। और पिस्टन का दबाव सैकड़ों किलोपास्कल और कभी-कभी मेगापास्कल होता है। इसलिए, निम्नलिखित में हम तरल स्तंभ के दबाव की उपेक्षा करेंगे और मान लेंगे कि दबाव पी और पी विशेष रूप से एफ और एफ बलों द्वारा बनाए गए हैं।
पिस्टन के दबाव बल की उनके क्षेत्र पर निर्भरता
आइए सूत्र प्राप्त करें, इसके बिना हाइड्रोलिक प्रेस के संचालन का सिद्धांत समझ से बाहर होगा। पी=एफ / एस और इसी तरह पी=एफ / एस। आइए संतुलन की स्थिति में एक प्रतिस्थापन करें। एफ / एस=एफ / एस। और अब आइए बलों f और F की तुलना करें। ऐसा करने के लिए, व्यंजक के बाएँ और दाएँ दोनों भागS से गुणा करें और f से भाग दें। हमें fS/sf=FS/Sf मिलता है। चलो दोनों भागों में f और S को रद्द करते हैं। परिणाम समानता F/f=S/s होगा।
जीतने की अवधारणा मान्य है
यदि S>s, तो बड़े बर्तन में पिस्टन पर दबाव बल छोटे पिस्टन पर दबाव डालने वाले बल से कई गुना अधिक होगा, बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल कितनी बार के क्षेत्रफल से अधिक होगा छोटा वाला। दूसरे शब्दों में, एक छोटे पिस्टन पर एक छोटा बल लगाने से, एक बड़े बर्तन में हमें उस बल से बहुत अधिक बल मिलेगा जिससे हम एक छोटे पिस्टन पर दबाते हैं। यह एक प्रभाव है जिसे ताकत में लाभ कहा जाता है। यह दर्शाता है कि बल कितनी बार भिन्न होते हैं, अर्थात, F से f का अनुपात क्या है। यदि हम ऐसे जहाजों को लेते हैं जिनके क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र बहुत भिन्न होते हैं, तो हम दस या एक हजार के कारक से ताकत हासिल कर सकते हैं। बल विश्लेषण यह स्पष्ट करता है: बल में लाभ बड़े और छोटे पिस्टन के क्षेत्रों के अनुपात के बराबर है।
हाइड्रोलिक मशीन के पिस्टन की गति
कई उद्योग हाइड्रोलिक प्रेस के सिद्धांत का उपयोग करते हैं: भौतिकी, निर्माण, सामग्री प्रसंस्करण, कृषि, मोटर वाहन, आदि। हाइड्रोलिक मशीनों के अनुप्रयोग के उदाहरण चित्र में दिखाए गए हैं।
आइए पिस्टन के साथ संचार करने वाले सभी समान दो जहाजों पर विचार करें, लेकिन अब हम बल पर नहीं, बल्कि उस दूरी पर ध्यान देंगे जो चलते समय पिस्टन यात्रा करती है। कल्पना कीजिए कि उनकी प्रारंभिक स्थिति अलग है। क्षेत्र S वाला पिस्टन क्षेत्र s के साथ पिस्टन के नीचे स्थित है। आइए छोटे पिस्टन को h दूरी पर ले जाएं। एक छोटे बर्तन से पानी एक बड़े बर्तन में चला गया औरपिस्टन पर दबाया। वह ऊंचाई H. पर चले गए
क्षेत्रों के बीच का अनुपात जानने पर, हम ऊंचाई के बीच का अनुपात पाते हैं। वह आयतन जो बाएँ बेलन से दाएँ बेलन के दाब में चला गया, v से निरूपित किया जाता है। आयतन V का एक द्रव दाएँ बेलन में प्रवेश कर गया। द्रव असंपीड्य है। इसे गणितीय रूप से कैसे लिखा जा सकता है? वी=वी। आयतन को क्षेत्रफल और ऊँचाई के संदर्भ में व्यक्त करें। वी=एसएच और वी=एसएच। तो एसएच=एसएच। एस / एस=एच / एच। इसलिए, ताकत में लाभ एफ/एफ=एच/एच है। यह अनुपात हमें यह समझ देता है कि हाइड्रोलिक प्रेस कैसे काम करता है। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि चूँकि F, f से बड़ा है, तो H, h से छोटा है, और इसी गुणनखंड से।
मान लें कि हाइड्रोलिक मशीन सौ गुना ताकत देती है। इसका मतलब यह है कि अगर हम छोटे पिस्टन को 100 मिमी कम करते हैं, तो दूसरा पिस्टन केवल 1 मिमी ऊपर उठेगा। और ऐसी मशीनें हैं जो एक हजार गुना ताकत का लाभ देती हैं। लेकिन क्या होगा जब पिस्टन पर एक कार है और इसे कई मीटर की ऊंचाई तक उठाने की जरूरत है?
हाइड्रोलिक प्रेस के संचालन का डिजाइन और सिद्धांत
एक छोटे से क्षेत्र के पिस्टन में एक वाल्व होता है जो इंजन ऑयल जलाशय की ओर जाने वाली ट्यूब को बंद कर देता है। हाइड्रोलिक प्रेस में आमतौर पर पानी का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि यह संक्षारक होता है और इसका क्वथनांक अपेक्षाकृत कम होता है। पिस्टन हैंडल चलाता है। एक ट्यूब के माध्यम से द्रव को छोटे सिलेंडर से बड़े सिलेंडर में स्थानांतरित किया जाता है।
बड़े बर्तन में एक वाल्व और एक पिस्टन भी होता है। जब हम लीवर को ऊपर उठाते हैं, तो तेल, वायुमंडलीय की सहायता सेदबाव छोटे सिलेंडर में चूसा जाता है। जब हम पिस्टन को नीचे करते हैं, तो वाल्व बंद हो जाता है, तेल जाने के लिए कहीं नहीं होता है, इसलिए यह एक बड़े बर्तन में चला जाता है। इसमें लगे वॉल्व को ऊपर उठाता है, तेल का आयतन बढ़ता है, इससे पिस्टन ऊपर उठता है। जब हम छोटे पिस्टन को फिर से उठाते हैं तो बड़े बर्तन में वाल्व बंद हो जाता है, जिससे तेल कहीं नहीं जाता और पिस्टन यथावत रहता है।
हाइड्रोलिक प्रेस के संचालन का सिद्धांत ऐसा है कि छोटे पिस्टन का कोई भी दोलन हमेशा बड़े पिस्टन को ऊपर की ओर ले जाता है। डिवाइस में एक तंत्र है जो बड़े पिस्टन को उतरने की अनुमति देता है। यह एक बड़े बर्तन में नल के साथ एक नली है। जब हम नल बंद करते हैं, तो हम बड़े सिलेंडर को सील कर देते हैं, और जब हम इसे खोलते हैं, तो हम हाइड्रोलिक प्रेस को उसकी मूल स्थिति में वापस कर देते हैं, तेल निकल जाता है। यह जलाशय में वापस आ जाता है, जो पिस्टन को नीचे करने की अनुमति देता है।
