Podręcznik

W widocznych liniach przesyłowych wysokiego ciśnienia, takich jak te widoczne na rysunku 26 odbywa się przenoszenie sił i momentów przez ciecz stojącą lub płynącą w tych liniach.

Rozważmy na początek rozprzestrzenianie się ciśnienia w nieruchomej cieczy, co zilustrowano na rysunku 27.

Rysunek 27: Ilustracja rozprzestrzeniania się ciśnienia w nieruchomej cieczy

Widoczna siła F1, działająca na ruchomy tłok o powierzchni S1 spowoduje, że w cieczy znajdującej się w tym układzie hydraulicznym, złożonym jak widać z dwóch cylindrów połączonych linią przesyłową pojawi się ciśnienie oddziałujące na wszystkie powierzchnie zilustrowanego na rysunku układu hydraulicznego. Wtedy ciśnienie statyczne p możemy opisać prostą zależnością:

 Ciśnienie statyczne p może utrzymywać w równowadze znacznie większą siłę F2 (ciężar), gdy odpowiednio dobrano powierzchnię S2. Wtedy osiągniemy następujące poniższe zależności dla tej równowagi:

Z powyższych zależności wyraźnie wynika, że przy równym ciśnieniu statycznym p uzyskane siły F1 i F2 będą proporcjonalne do ich powierzchni czynnych odpowiednio S1 i S2. Praktyczny aspekt powyższych rozważań zilustrujemy na przykładzie wykorzystania znanego chyba wszystkim (na pewno kierowcom) aktora hydraulicznego, czyli podnośnika samochodowego. Uproszczony schemat takiego podnośnika samochodowego pokazuje rysunek 28.

Rysunek 28: Uproszczony schemat aktora hydraulicznego – podnośnika samochodowego

Układ podnośnika samochodowego działa następująco: jednorazowe pobudzenie nożne pedału sterującego siłą stopy F1 powoduje pionowy ruch mniejszego tłoka naciskowego o powierzchni S1 z siłą F1’ na skutek działania mechanizmu dźwigni sterującej, zamocowanej przegubowo. Ten mniejszy tłok naciskowy, przemieszczający się w mniejszym cylindrze na głębokość wynikającą z proporcji odległości x1 i x2, przepompowuje jednocześnie niewielką ilość cieczy pod tłok podnoszący o powierzchni S2 większego cylindra poprzez zawór zwrotny B.

Ponieważ nawet przy maksymalnym jednorazowym skoku dźwigni sterującej w dół ruch w górę tłoka podnoszącego siłą F2 jest niewystarczający do uniesienia podwozia na odpowiednią wysokość, czynności uruchamiania i zwalniania pedału sterującego należy wielokrotnie powtórzyć. Aby miało to sens to po pierwsze, zawór zwrotny B musi spełnić swoją rolę, czyli uniemożliwić przepływ cieczy w odwrotnym kierunku oraz po drugie, zawór zwrotny A powinien zablokować wypływ cieczy z mniejszego cylindra do zbiornika A podczas naciskania pedału sterującego i umożliwić dopływ cieczy do tego cylindra podczas samoczynnego powrotu pedału sterującego do pozycji wyjściowej na skautek działania sprężyny powrotnej.

Czytelnik na pewno się domyśla, że pozostawienie w spoczynku pedału sterującego oznacza, że osiągnięto założoną wysokość uniesienia podwozia pojazdu oraz że dzięki wykorzystaniu zaworu zwrotnego B podniesiony pojazd może pozostać na tej wysokości „bez końca”. Zwolnienie tłoka podnoszącego celem opuszczenia pojazdu możliwe jest tylko w jeden sposób, tj. poprzez otworzenie zaworu upustowego, co umożliwi wypływ cieczy do zbiornika B. Układ podnośnika samochodowego wróci wtedy do pozycji początkowej. Ale jest jedno „ale”, którego nie rozwiązuje pokazany na rysunku 28 układ podnośnika. Mianowicie, nawet jednorazowe uniesienie podwozia pojazdu takim podnośnikiem spowoduje przepompowanie cieczy z mniejszego cylindra do większego a potem do zbiornika B. Oznacza to, że należy po tej czynności uzupełniać poziom cieczy w mniejszym cylindrze, czego nie widać na rysunku 28. Oczywiście w praktycznej realizacji podnośnika samochodowego występuje odpowiednie połączenie tych dwóch zbiorników A i B na ciecz roboczą.

Należy zaznaczyć, że zachowanie lub ustalenie odpowiednich proporcji parametrów (odległości) dźwigni podnośnika x1 i x2 w odniesieniu do wartości siły F1 (która może być orientacyjnie przyjęta i stała ze względu na charakter tej siły dając w efekcie siłę$\mathbf{F1}"=\mathbf{\dfrac{x1}{x2}}\cdot \mathbf{F1}$ ) oraz stałych i niezmiennych powierzchni roboczych tłoków S1 i S2 umożliwia obliczenie siły F2, która podniesie konkretny ciężar.

Aby zadośćuczynić Czytelnikowi poniżej na rysunku 29 przedstawiono jedno z rozwiązań podnośnika samochodowego, tzw. żaby, której zasadę działania oparto na zasadzie cieczy nieruchomej, wyjaśnionej na rysunku 28.

Rysunek 29: Podnośnik samochodowy tzw. żaba uruchamiany nożnie lub ręcznie