Меню

Что такое поршень физика 7 класс

Что такое поршень физика 7 класс

1. Какое явление используют в устройстве поршневого водяного насоса?

Вода в стеклянной трубке под действием атмосферного давления поднимается за поршнем.
На этом основано действие поршневых насосов.

2. Как устроен и действует поршневой водяной насос?

Насос состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз плотно прилегающий к стенкам поршень 1.
В нижней части цилиндра и в самом поршне установлены клапаны 2, открывающиеся только вверх.

При первом движении поршня вверх:
— вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем вверх.

При движении поршня вниз:
— вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и закрывает его.
— одновременно давлением воды под поршнем открывает клапан в поршне, и вода переходит в пространство над поршнем.

При следующем движении поршня вверх:
— вверх вместе с поршнем поднимается находящаяся над ним вода, которая выдавливается в отводящую трубу.
— одновременно под поршнем поднимается новая порция воды, которая при последующем опускании поршня окажется над ним,
и т. д.

3. На какую предельную высоту можно поднять воду поршневым насосом при нормальном атмосферном давлении?

С помощью поршневого насоса можно поднять воду только на высоту примерно в 10,3 метра.
Дальнейшее поднятие поршня в таком высоком насосе не даст никакого результата.
Подсчитано, что столб воды высотой 10,3 метра создает давление равное атмосферному давлению.
Атмосферное давление не сможет удержать в насосе столб воды большей высоты, чем 10,3 м.

4. Можно ли поднять водяным насосом воду с глубины большей, чем 10,3 м?

В 1640 году в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан.
Для подачи воды из подземного озера был построен насос большой высоты.

Но оказалось, что насос не работает — вода в нем поднималась только до 10,3 м над уровнем озера.
Причина та же: атмосферное давление не в состоянии удержать столб воды высотой более, чем 10,3 метра.

Источник статьи: http://class-fizika.ru/u7-46.html

Поршень

По́ршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Содержание

Строение

Поршень подразделяется на три части, выполняющие различные функции

  • днище
  • уплотняющая часть
  • направляющая часть (юбка)

Для передачи усилия от поршня (или наоборот) может использоваться шток, либо кривошип, который соединяется с поршнем с помощью пальца. Другие способы передачи усилия используются реже. В некоторых случаях шток может играть роль направляющего устройства, в этом случае юбка не нужна.

Поршень может быть односторонним или двухсторонним. В последнем случае поршень имеет два днища.

Днище

Форма днища зависит от выполняемой поршнем функции. К примеру, в двигателях внутреннего сгорания форма зависит от расположения свечей, форсунок, клапанов, конструкции двигателя и других факторов. При вогнутой форме днища образуется наиболее рациональная камера сгорания, но в ней более интенсивно происходит отложение нагара. При выпуклой форме днища увеличивается прочность поршня, но ухудшается форма камеры сгорания. В некоторых двухтактных двигателях днище поршня выполняется в виде выступа-отражателя для направленного движения продуктов сгорания при продувке. Расстояние от днища поршня до канавки первого компрессионного кольца называют огневым поясом поршня. В зависимости от материала, из которого сделан поршень, огневой пояс имеет минимально допустимую высоту, уменьшение которой может привести к прогару поршня вдоль наружной стенки, а также разрушению посадочного места верхнего компрессионного кольца.

Читайте также:  Мотоцикл с деревянным поршнем

Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива. При выгорании масла наблюдается повышенная дымность отработавших газов и двигатели снимаются с эксплуатации вне зависимости от удовлетворительности мощностных и других его показателей. [1]

Уплотняющая часть

Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца. В некоторых конструкциях поршней из алюминиевых сплавов в его головку залит ободок из коррозионностойкого чугуна (нирезиста), в котором прорезана канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца. Нирезистовую вставку под верхнее поршневое кольцо имеют, в частности, поршни двигателей, выпускаемых ТМЗ (Тутаевский моторный завод). Благодаря этому значительно увеличивается износостойкость поршня. Кольцевые каналы для маслосъемных колец выполняются со сквозными отверстиями, через которые масло, снятое с зеркала цилиндра, поступает внутрь поршня и стекает в поддон картера двигателя.

Направляющая часть

Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.

Материалы

К материалам, применяемым для изготовления поршней автотракторных двигателей, предъявляются следующие требования:

  • высокая механическая прочность;
  • малая плотность;
  • хорошая теплопроводность;
  • малый коэффициент линейного расширения;
  • высокая коррозионная стойкость;
  • хорошие антифрикционные свойства.

Для изготовления поршней применяются серые чугуны и алюминиевые сплавы.

Чугун

Алюминий

Подавляющее большинство современных автомобильных двигателей имеют алюминиевые поршни.

Достоинства алюминиевых поршней:

  • малая масса (как минимум на 30 % меньше по сравнению с чугунными);
  • высокая теплопроводность (в 3-4 раза выше теплопроводности чугуна), обеспечивающая нагрев днища поршня не более 250 °C, что способствует лучшему наполнению цилиндров и позволяет повысить степень сжатия в бензиновых двигателях;
  • хорошие антифрикционные свойства.

Недостатки

Недостатками алюминиевых поршней являются:

  • большой коэффициент линейного расширения (примерно в 2 раза больше, чем у чугуна),
  • значительное снижение механической прочности при нагреве (повышение температуры до 300 °C приводит к снижению механической прочности алюминия на 50-55 % против 10 % у чугуна).

Недопустимые для нормальной работы двигателя зазоры между стенками цилиндров и алюминиевыми поршнями устраняются конструктивными мероприятиями, основными из которых являются:

  • придание юбке поршня овальной или овально-конусной формы;
  • изоляция тронковой (направляющей) части поршня от наиболее нагретой его части (головки);
  • косой разрез юбки по всей длине, обеспечивающий пружинящие свойства стенок;
  • Т- и П-образные прорези в юбке поршня не на полную её длину в сочетании с её овальностью;
  • компенсационные вставки, ограничивающие тепловое расширение юбки в плоскости качания шатуна.
Читайте также:  Поршни разделители для труб для чего

Применение

Две основные проблемы, решаемые при проектировании моторов:

  1. как избежать повышенного износа поршня,
  2. как избежать прогара поршня.

Обе эти проблемы возникают вследствие желания конструкторов максимально облегчить поршень, поскольку это позволяет улучшить показатели моторов и компрессоров.

Источник статьи: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/88314

Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс

Урок 30. Физика 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс»

Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс.

который был бы слабее и нежнее воды,

но она может разрушить самый твердый предмет»

В данной теме речь пойдёт о принципах действия поршневого жидкостного насоса и гидравлического пресса.

В прошлых темах говорилось о сообщающихся сосудах — сосуды, которые имеют соединяющую их часть и заполненные покоящейся жидкостью. В открытых сообщающихся сосудах уровень поверхностей однородной жидкости устанавливается на одинаковом уровне (при условии, что давление воздуха над поверхностью жидкости одинаково) и не зависит от формы сосудов.

Также говорилось о законе Паскаля, согласно которому, жидкость или газ передает производимое на нее давление внешней силой по всем направлениям без изменений. Когда Блез Паскаль открыл свой закон, он задумался над тем, как его можно использовать. И придумал устройство гидравлической машиной. Слово «гидравлический» происходит от греческого «гидравликос» — водяной.

Таким образом, гидравлические машины — это машины, работа которых основана на законе Паскаля.

Давайте рассмотрим схему простейшей гидравлической машины.

Как видно из рисунка, она состоит из двух сообщающихся сосудов с разными площадями поперечного сечения, заполненных практически несжимаемой жидкостью, обычно маслом, и закрытых подвижными поршнями. Как работает гидравлическая машина? Для этого подействуем на малый поршень небольшой силой. Эта сила будет создавать давление на жидкость, которое по закону Паскаля передается во все точки жидкости. Значит и на большой поршень подействует такое же давление. Тогда сила давления, действующая на большой поршень, будет направлена вверх и равна произведению давления и площади большого поршня. Сравним силы, действующие на малый и большой поршни.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь поперечного сечения большого поршня больше площади поперечного сечения малого поршня. Это означает, что с помощью небольшой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большому поршню.

Гидравлическую машину, служащую для прессования, называют гидравлическим прессом. Он широко применяется в технике для обработки металлов, прессования фанеры, картона, древесностружечных плит. А в сельском хозяйстве гидравлический пресс используется для прессования сена, для выжимки масла из семян подсолнуха, кукурузы и т.д. Современные гидравлические прессы способны развивать силу в десятки и сотни миллионов Ньютонов. Прессуемое тело кладут на платформу, которая соединена с большим поршнем. С помощью малого поршня создается большое давление, которое, согласно закону Паскаля, передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Тогда и на большой поршень будет действовать такое же давление. Но так как площади поршней отличаются, то сила, действующая на большой поршень, будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы большой поршень будет подниматься. При его подъеме прессуемое тело упирается в неподвижную платформу и сжимается.

Читайте также:  Поршень мотокосы как правильно поставить

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается с помощью поршневого жидкостного насоса. Рассмотрим схему и принцип действия такого насоса на примере колонки.

Поршневой жидкостный насос состоит из цилиндра, внутри которого находится плотно прилегающий к стенкам поршень. И в поршне, и в нижней части цилиндра располагаются клапаны, которые открываются только вверх. При движении поршня вверх жидкость под действием атмосферного давления поднимает нижний клапан и, двигаясь вслед за поршнем, входит в трубу. Когда поршень движется вниз, жидкость, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. В это же время, под давлением воды, открывается клапан в самом поршне, и жидкость переходит в пространство над поршнем. При следующем движении поршня вверх вместе с ним поднимается и находящаяся над ним жидкость, которая выливается в отводящую трубу. При этом за поршнем поднимается новая порция жидкости, которая при последующем опускании поршня, вновь окажется над ним.

Вернемся опять к гидравлическому прессу.

Обратим внимание, поршневой насос в гидравлическом прессе немного отличается от рассмотренного выше. Однако принцип его работы такой же. При подъеме малого поршня открывается клапан, и в пространство, находящееся под поршнем, засасывается жидкость. При опускании малого поршня под действием давления жидкости этот клапан закрывается и открывается клапан, связывающий большой и малый цилиндры, и жидкость переходит в большой сосуд.

Еще одной разновидностью гидравлических машин является гидравлический тормоз. Являющийся важной частью большинства автомобилей, именно он осуществляет быстрое и надежное торможение его колес. Работу гидравлического тормоза можно объяснить, используя упрощенную схему.

Нога водителя действует на тормозную педаль. Это действие передается на поршень цилиндра, в котором находится тормозная жидкость. Этот поршень создает давление на жидкость, которое согласно закону Паскаля передается в тормозные цилиндры всех колес автомобиля. В тормозном устройстве имеется цилиндр с двумя подвижными поршнями. Под давлением жидкости эти поршни расходятся и прижимают тормозные колодки к тормозным барабанам, что и останавливает вращение колес.

Еще одним эффективным гидравлическим механизмом является гидравлический домкрат, с помощью которого можно поднимать очень тяжелые машины. Принцип действия домкрата такой же, как и гидравлического пресса.

Задача 1. На малый поршень гидравлического пресса действует сила 150 Н. Определите силу, действующую на большой поршень, если его площадь в 20 раз больше площади малого поршня.

Задача 2. Малый поршень гидравлического пресса за один ход опустился на расстояние 0,2 м, при этом большой поршень поднялся на высоту 0,01 м. С какой силой действует пресс на зажатое в нем тело, если на малый поршень

Задача 3. Гидравлический пресс, заполненный водой, имеет поршни, площади которых 200 см 2 и 20 см 2 . На большой поршень положили груз массой 60 кг. На какую высоту поднимается после этого малый поршень? Плотность воды примите равной 1000 кг/м 3 .

Гидравлическая машина — машина, действие которой основано на законе Паскаля.

Гидравлический пресс –это гидравлическая машина, служащая для прессования.

– Гидравлический пресс дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.

Источник статьи: http://videouroki.net/video/30-porshnievoi-zhidkostnyi-nasos-gidravlichieskii-priess.html

Adblock
detector