Қазақстан Республикасы Оқу-ағарту министрлігі

Маңғыстау облысы білім басқармасы

Мұнайлы ауданы Батыр ауылы «№10 жалпы білім беретін мектеп» КММ

Бағыты: Ғылыми-техникалық прогресс экономикалық өсудің негізгі буыны ретінде

Секция: Техника

Тақырыбы: Гидравликалық көтергіш моделін құрастыру және қолданылуын зерттеу

Авторлары: 8 «А» сынып оқушылары

Нәдір Дастан, Ерланұлы Қыдырәлі

Жетекшісі: физика пәні мұғалімі

Юсупов Рустем Орынбаевич

2023 жыл

Мазмұны:

Эссе ...................................................................................................................3

Аңдатпа............................................................................................................4-6

Кіріспе.............................................................................................................7-8

І.Негізгі бөлім.................................................................................................9

1.1. Гиравликалық машиналардың жұмыс принциптері................ .........9-10

1.2. Гидравликалық машиналардың жұмысының физикалық заңдары..11-14

1.3. Тәжірибелік күшке ие болу................................................................14-16

Қорытынды………………………………………………………….......17

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі…………………………………………..18

Эссе

Аз күш жұмсап ауыр жүктерді көтеру кез келген сала үшін өте қажет болып табылады. Қазіргі заманда техника жақсы дамыған. Адамның жұмысын жеңілдетуге арналған әртүрлі құрылғылар ойлап тыбылды. Сондай құрылғалырдың біріне гиравликалық көтергіштер жатады. Олар күштен қолданылып отырған механизмдерінің өлшемдерінің айырмашылығына сәйкес ұтыс бере алады. Бұл тақырып қазіргі күні өте маңызды. Себебі бұл механизмдердің жұмыс істеу принциптерін түсіну арқылы жаңа заманауи моделдерін құрастырып шығаруымызға болады.

Пресс-жабдықты адамзат бұрыннан дайындамаға күш түсіретін қарапайым және сонымен бірге тиімді құрал ретінде пайдаланып келеді. Поршеньдік механизмдердің тұжырымдамасы дамыған сайын жабдықтың күрделі вариациялары пайда болды және бүгінгі күні нарықта технологиялық пневмогидравликалық және электрогидравликалық модификацияларды таба аласыз. Олар қосымша электр станциясы арқылы жұмыс істейді және бұл процеске адамның тікелей қатысуын талап етпейді.

Түрлі материалдарды күшті физикалық қысыммен өңдеу штамптау, кесу, түзету және басқа операцияларды орындауға мүмкіндік береді. Осындай жұмыстар құрылыста, өндірісте, көлік саласында, автокөлік қызметтерінде де ұйымдастырылған. Олар үшін техникалық шарттар көбінесе гидравликалық престің көмегімен жасалады, оны оператор қуатсыз қосалқы қондырғыларсыз тікелей басқарады.

Бұл біз үшін өте қажет. Яғни кез келген жағдайда күшті үнемдеуіміз керек. Жұмыста көрсетілген гидравликалық көтергіш моделін жасау арқылы біз жұмыс принципін түсіндік және болашақта жетілдіру бағытында жұмыстанамыз.

Аңдатпа

Адамдар ұзақ уақыт бойы ауыр жұмыстарды өздері үшін жеңілдетуге тырысып келеді. Әрине, бұл еңбекті жеңілдетуге деген ұмтылыстың бастауы ежелгі дәуірде жатыр. Тапсырмаларды орындау үшін бұлшықет күші жеткіліксіз болған кезде, адамдар көтеру механизмдерін құру туралы ойлады.

Көтеру механизмдерінің дамуы қазіргі заманғы көтергіштердің жұмыс принципі бойынша мүлдем басқа құруға әкелді. Бұл барлық жерде, стационарлық және жылжымалы дизайнда қолданылатын қайшы механизмдері. Бұл гидравликалық поршеньдер мен кабельдерді біріктіретін заманауи крандар, олар телескопиялық және иінді көтергіштер.

Осы модельді құрастырғаннан кейін біз осы құрылғыға қызығушылық таныттық және онымен танысуды, бірнеше эксперименттер жүргізуді шештік. Біз өзімізге бірқатар сұрақтар қойдық: - гидравликалық көтергіштің жұмыс принципіне неге негізделген - ол қолданылған күшті бірнеше есе көбейтуге мүмкіндік береді ме? Бұл мәселе бізді қызықтырды және Біз зерттеуді шештік.

Біз зерттедік:- сұйықтықтың қысымы дегеніміз не және оның ішінде қалай таралады;- Паскаль заңы; - алғашқы көтергіштердің өнертабыс тарихы және оларды қолдану. Біз зерттедік: - гидравликалық көтергішіміз қандай максималды жүкті көтере алады; -көтеру сапасы гидравликалық цилиндрге қандай сұйықтық құйылатынына байланысты ма; - көтеру сапасы гидравликалық цилиндрге қанша сұйықтық құйылатынына байланысты ма?.

Зерттеу барысында біз гидравликалық машиналардың көмегімен жұмысты жеңілдетуге болатынын түсіндік.

Аннотация

Люди издавна пытаются облегчить для себя выполнение тяжелых работ.Конечно, истоки этого упорного стремления облегчить свой труд лежат вглубокой древности. Когда мускульной силы не хватало для выполнения поставленных задач, люди задумались о создании подъемных механизмов.

Развитие подъемных механизмов привело к созданию совершенно разных по принципу действия современных подъемников. Это и ножничные механизмы, используемые повсеместно, в стационарном и передвижном исполнении. Это и современные краны, совмещающие в себе гидравлические поршни и тросы, это телескопические и коленчатые подъемники.

После сборки этой модели мы заинтересовалис этим устройством и решил продолжить знакомиться с ним, провести несколько экспериментов. Мы поставили перед собой ряд вопросов: - на чём основан принцип работы гидравлического подъемника, - почему он позволяет буквально из ничего умножить приложенную силу во много раз? Эта проблема заинтересовала нас, и мы решил провести своё исследование. 

Мы изучили: -что такое давление жидкости и как оно распределяется внутри нее; -закон Паскаля; -историю изобретения первых подъемников и их применение. Мы исследовали: -какой максимальный груз может поднять наш гидравлический подъемник; -зависит ли качество подъема от того, какая жидкость будет закачана в гидравлический цилиндр; -зависит ли качество подъема от того, какое количество жидкости будет закачано в гидравлический цилиндр.

Мы во время исследования поняли, что с помщью гидравлических машин можно облегчить работу.

Annotation

People have long been trying to make it easier for themselves to do hard work.Of course, the origins of this persistent desire to facilitate their work lie deep in antiquity. When the muscular strength was not enough to perform the tasks, people thought about creating lifting mechanisms.

The development of lifting mechanisms has led to the creation of modern lifts that are completely different in principle of operation. These are scissor mechanisms used everywhere, in stationary and mobile versions. These are modern cranes that combine hydraulic pistons and cables, these are telescopic and cranked lifts.

After assembling this model, we became interested in this device and decided to continue to get acquainted with it, conduct several experiments. We have set ourselves a number of questions: - what is the principle of operation of a hydraulic lift based on, - why does it allow you to multiply the applied force many times out of nothing? This problem interested us, and we decided to conduct our own research.

We have studied: -what is the fluid pressure and how is it distributed inside it; -Pascal's law; -the history of the invention of the first lifts and their application. We investigated: -what is the maximum load our hydraulic lift can lift; -whether the quality of lifting depends on what kind of liquid will be pumped into the hydraulic cylinder; -whether the quality of lifting depends on how much liquid will be pumped into the hydraulic cylinder.

During the research, we realized that with the help of hydraulic machines, it is possible to facilitate work.

Кіріспе

Таңдалған тақырыптың өзектілігі гидравликалық жүйелерді біздің өміріміздің әртүрлі салаларында кеңінен қолданумен байланысты, олардың артықшылығы күштік жетектердің шектеулі мөлшерінде үлкен күш пен қуат алу болып табылады.

Бүгінгі таңда гидравлика тек тұрмыстық және өндірістік қондырғылардың ғана емес, сонымен қатар Кемелерді орбитаға шығаратын үдеткіш зымыран тасығыштардың, суперкарлардағы тежегіш жүйелердің, ең күрделі манипуляцияларды орындау үшін медициналық және хирургиялық жабдықтардың ажырамас бөлігі болып табылады. Гидрожүйелердің алдына қойылған міндеттерді орындау үшін озық шешімдер қажет [1].

Біздің елімізде қазіргі күні өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында, сауда саласында көтергіш құрылғылар өте қажет. Сол үшін те бұндай механизмдерді зерттеу, жұмыс принципін үйрену және жетілдіру бойынша жұмыстар атқаруымыз керек.

"Физика" қызықты мектеп пәндерінің бірімен танысу бізде былтыр басталды жылында басталды. Өкінішке орай, біздің ауылдағы жағдай жеке оқуға мүмкіндік бермеді. Физика пәнінен оқу материалын үйрену барысында, гиравликалық машиналар тақырыбын өткенде гидравликалық көтергіштің моделіне негізделіп үйде жасалған құрылғыны жасауға деген ұмтылысты тудырды.

Жұмыстың мақсаты: үйде гидравликалық көтергіштің моделін жасау.

Мақсатқа жету үшін келесі міндеттер қойылды:

Тақырып бойынша ғылыми және танымал әдебиеттерді зерттеу.

Қолда бар материалдар мен құралдардан гидравликалық көтергіш моделін жасау.

Модельдің жұмыс принципін түсіндіру.

Эксперименталды түрде тексеру және тақырып бойынша өткен күштен ұтыс алу заңдылығын тексеру.

Гипотеза: байланысқан ыдыстар жүйесі арқылы гидравликалық көтергіш моделін құру және күштен ұтыс алу мүмкіндігін тексеру.

Зерттеу әдістері: эксперимент, модельдеу, гидравликалық көтергіштің жұмысын көрсету, алынған деректерді талдау.

"Жүз рет естігеннен гөрі бір рет көрген жақсы" деген халық сөзінде айтылғандай, жұмыстың практикалық маңыздылығы: гидравликалық машиналардың жұмыс принципін зерттеу үшін физика сабақтарында оқып үйренге гидравликалық көтергіш моделін жасау және қолдану.

І. Негізгі бөлім.

1.1. Гиравликалық машиналардың жұмыс принциптері

"Гидравликалық механизмдер"тақырыбындағы әдебиеттерді талдау.

Гипотезаны растау үшін "Сұйықтықтар мен газдардың қысымды берілуі. Паскаль заңы", "Қатынас ыдыстары", "гидравликалық пресс" [4] және интернетте [1, 2, 3].

Гидравликалық машиналардың жұмысына негізделген теориялық материалдарға сәйкес (грек тілінен.гидравликос-су) жатыр Паскаль заңы-сұйықтыққа немесе газға түсетін қысым олар өзгеріссіз барлық бағытта беріледі [1]. Бірақ кез-келген гидравликалық машина түбінде түтікпен жалғанған әр түрлі диаметрлі екі цилиндрден тұрады. Бұл өз кезегінде қатынас байланысқан ыдыстар, олардың ішінде сұйықтық бар.

XVII ғасырдың ортасында Б. Паскаль "егер сумен толтырылған және барлық жағынан жабық ыдыста екіншісінен жүз есе үлкен екі тесік болса, оларға дәл бекітілген поршеньдермен жабылған болса, онда кішкентай поршеньді басқан бір адам поршеньді жүз адамның күшін басқанға теңестіреді" деп анықтады [3]. Ол бұл туралы сұйықтықтардың тепе – теңдігі туралы трактатта жазды және гидравликалық машинаның қарапайым моделін-күшті арттыруға арналған механикалық құралды келтірді.

Гидравликалық көтергіш идеясы көптеген ғалымдардың санасын қоздырды, бірақ жүз жылдан астам уақыт бойы ыдыстың қажетті тығыздығына қол жеткізу мүмкін болмады. XVIII ғасырдың 90-жылдарында ағылшын өнертапқышы Брам гидравликалық престі құруды қолға алып, оны алғаш рет 1797 жылы жасаған.

Осыдан кейін көптеген басқа гидравликалық өнертабыстар пайда болды, мысалы, салмақ көтеруге арналған домкрат құрылғысы. [2]

Ең қарапайым гидравликалық пресс екі цилиндрден тұрады, оған сығылмайтын сұйықтық, әдетте май құйылады. Олар байланысатын кемелер. Цилиндрлердің ауданы әртүрлі. Цилиндрлерде жылжымалы поршеньдер бар.

Екі цилиндр байланысатын ыдыстар болғандықтан, жүктеме болмаған кезде сұйықтық цилиндрлерге бірдей деңгейде орнатылады.

Біз үлкен поршеньге әсер ететін күштерді есептейміз.

F1 және F2 – поршеньдерге әсер ететін күштер.

S1 және S2 – поршеньдердің аудандары. (1-суретті қараңыз.қосымша). Кішкентай поршеньге F1 күшімен әрекет етейік, бұл күш әсер еткенде пайда болатын қысым –р1. Ал қысым сұйықтыққа барлық бағыттар бойынша өзгеріссіз беріледі, яғни бұл қысым екінші, үлкен поршеньге де беріледі, яғни екінші поршень ауданының әрбір бірлігіне P1-ге тең қысым әсер етеді, бірақ екінші поршеннің ауданы Үлкен, яғни екінші поршеньге әсер ететін және Елеулі әрекеттер жасай алатын күш.

P1= P2=

Паскаль заңы бойынша р2 =р1

Онда = бұдан қатынасы шығады.

Гидравликалық заманауи престер ондаған және жүздеген Ньютон күштерін өндіре алады , олар фанераны басу үшін майды сығу кезінде үлкен күш қажет болған жағдайда қолданылады , металл өңдеуде де қолданылады.

1.2. Гидравликалық машиналардың жұмысының физикалық заңдары.

Гидравликалық машина-бұл әр түрлі диаметрлі екі цилиндр, олардың әрқайсысында поршень бар. Цилиндрлер бір-бірімен түтікпен байланысып, сұйықтықпен (әдетте маймен) толтырылады (сурет.1).

Сурет. 1. Гидравликалық машинаның жұмыс принципі

Поршеньдер тыныштықта болған кезде цилиндрлердегі сұйықтық бағанының биіктігі бірдей болады, өйткені цилиндрлер-байланысатын ыдыстар.

S1 ауданы, F1 күші бар кішірек поршеньге әрекет ету керек, содан кейін сұйықтық қозғалысқа келеді. Кіші цилиндрдің ішінде сұйықтық p1 = қысымында болады . Бұл қысым Паскаль Заңына сәйкес барлық бағытта өзгеріссіз өтеді.

Сонымен, S2 ауданы Үлкен поршеньге бірдей қысым болады: р2 = р1 және күш F2 = P2 · S2 = ( F1/ S1) · S2.

Соңғы теңдікті келесі түрде қайта жазайық:

F2/ F1 = S2/ S1

Бұл қатынастан 2 поршень ауданы қанша үлкен болса, күштен сонша ұтыс алуға болатынын көруге болады.

Өйткені S2 S1, F2F1, содан кейін поршеньнің ауданы неғұрлым үлкен болса, оған әсер ететін қысым күші соғұрлым көп болады.

Біз күшке ие болу шартын аламыз: үлкен поршеньге әсер ететін күш шағын поршеньге қолданылатын күштен бірнеше есе көп болады, ал үлкен поршеньдің ауданы Кіші поршеньнің ауданынан сонша есе көп болады [4].

Сонымен, гидравликалық машина үлкен поршень ауданының Кіші поршень ауданына қатынасына тең күштің пайдасын алуға мүмкіндік береді.

Гидравликалық моделінің схемасын әзірлеу және жобалау.

Бұл жұмыс гидравликалық машинаның моделі ретінде- гидравликалық көтергіш дизайнды қарастырады.

Бұл модельді құру бойынша жұмыс схеманы құрудан басталды (1-қосымша), гидравликалық жүйенің бөлшектері сызылды, жұмыстың физикалық принципі қарастырылды.

Сурет.2. Гидравликалық көтергіш моделі

Гидравликалық көтергіш моделі (сурет.2) түтікпен жалғанған әртүрлі көлемдегі екі цилиндрден тұрады. Цилиндрлердің қабырғаларында поршень жүріп өткен қашықтықты көрсететін шкала бар. Шағын цилиндр (1) басу арқылы үлкен цилиндрге (2) күш береді, ол өз кезегінде (5) тұтқалар арқылы көтергіштің Бумын (6) ілмекпен (8) көтереді. Рычаг жүйесі цилиндрдің жүрісі (2) ілмектің жүрісіне тең болатындай етіп таңдалған. Көтергіш көрсеткісі (7) осіне қатысты теңдестірілген, бұл тәжірибе нәтижелерінің артық салмақпен бұрмалануын болдырмайды.

Сондай-ақ, цилиндрлердің ішінде (1) және (2) поршеньдер айтарлықтай үйкеліске ұшырайды. Тәжірибе нәтижелеріне үйкелістің әсерін жою үшін (4) кіші поршень үстіне поршеньнің цилиндр қабырғасына үйкелісін өтейтін жүк орналасқан.

Модельді дайындау процесі 2-қосымшада көрсетілген.

1.3. Тәжірибелік күшке ие болу.

Эксперименттің мақсаты: гидравликалық көтергіш моделінің жұмысын іс жүзінде тексеру, күшке ие болу.

Жабдық: салмағы m2 жүк, жалпы салмағы m1 шағын жүктер жиыны, 12 және 50 мл екі шприц, зертханалық таразы,штангенциркуль.

Эксперименттің барысы.

Біз таразының көмегімен жүктің массасын анықтаймыз m2 = 786 г және жүктің жалпы массасы m1 = 264 г.

Шприцтердің диаметрін өлшейік: кіші шприц поршенінің диаметрі d1=16 мм, Үлкен шприц поршенінің диаметрі d2=28 мм.

Жүк көтергіштің ілгегіне m2 г салмақпен ілінеді, Машина оны көтеруі керек. Ол үшін (4) алаңда цилиндрлердің үйкелісін өтейтін жүк төселген. Оның массасы M1 денесі бар, оның салмағы цилиндр поршеніне қолданылатын күшті тудырады (1).

Формуланы қолдана отырып, m2 салмағын көтерген F1 күшін анықтайық

Сөреге (4) біртіндеп кішкене салмақтарды қосамыз, олардың салмағының әсерінен ілгектегі жүк көтерілгенше. Біз олардың салмағын анықтаймыз, бұл F1 күші болады

Салынған салмақтардың массасы m1 = 264g = 0,264 кг.

F1 = m1 * g = 0,264 кг * * 9,8 = 2,5872 Н.

Біз ілулі дененің салмағын есептейміз F2 = m2 * g = 0,768 кг * 9,8 = 7,5264 Н.

Күштердің қатынасын табамыз

= 2,9 ≈ 3. Күштегі ұтыс 3-ке тең.

Поршеньдердің аудандарының қатынасын табамыз

поршеньдерінің диаметрлері:

d1=16мм, R1= 8мм = 8·10-3 м

d2=28мм, R2= 14мм = 14·10-3 м

Поршеньдердің аудандарын табу үшін шеңбердің аудан формуласын қолданамыз:

S1 = π R₁²және S2 = π R₂²

= 3,062 ≈ 3.

Алынған нәтижелерді салыстырып, қорытынды жасайық.

Нәтижесінде Біз екі өлшеу әдісінен бірдей мән алдық.

3 = 3 аламыз. Демек жоғарыда айтылған Паскаль тұжырымы дұрыс тығына тәжірибе арқылы біз көз жеткіздік.,

Гидравликалық көтергіш 3 есе күштен ұтыс береді деген қорытынды жасауға болады. Формула жұмыс істейді!

Қосымша зерттеулер.

Тәжірибе барысында поршеньдердің жүрісі (қозғалыс кезінде көтеру немесе түсіру биіктігі) цилиндр шкаласы бойынша өлшенді (9).

Үлкен поршеньдің жүрісі (1) h1 = 36 мм = 36 · 10^-3 м,

кіші поршеньдің жүрісі (2) h2 = 12 мм = 12 · 10^-3 м.

Механиканың Алтын ережесі бойынша теориядан қанша үлкен күшке ие бола отырып, біз қашықтықтан сонша ұтылатынымыз белгілі-поршеньдердің аудандарының қатынасы осы поршеньдердің жүрістерінің кері қатынасына тең:

Алдыңғы тәжірибеде күш пен ауданның қатынастары арқылы біз = 3,062 ≈ 3 алдық.

Енді поршендердің жүрісі арқылы есептеген кезде де біз осы нәтижеге жеттік. Бұл гидравликалық көтергіш принципін түсінуге мүмкіндік береді.

Қорытынды

Біз гидравликалық көтергіштің моделін өз бетімізше құрастыра алдық және гипотезаны дәлелдедік: гидравликалық машиналар адамның жұмысын жеңілдетеді, күштен ұтыс алуға мүмкіндік береді. Жұмыс барысында гидравликалық жүйелердің жұмыс принциптерін түсіндік. Гидравликалық машиналардың жұмыс принципін көрсету үшін "гидравликалық механизмдер" тақырыбындағы сабақ кезінде біздің жасаған моделді қолдануға болады.

Біз қолда бар қарапайым материалдарды пайдаланып гидравликалық көтергішті жасап, оны тәжірибеде қолдандық, заңдылықтардың орындалуын тексердік.

Ұсыныс:

1. Мектепте оқушылардың шығармашылық қабілеттерін арттыру үшін «Жас конструктор» үйірмесін ашу.

2. Гидравликалық көтергіштерді зерттеп, оларды жетілдіріп заманауи үлгілерін жасау.

3. Жұмыста көрсетілген модель негізінде көтергіштерді ауыл тұрғындарына жасау жолын, қолдану мүмкіндіктерін үйрету.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1.7 сынып «Физика» оқулығы

2.Гидравлика будущего: hi-tech технологии, связывающие настоящее с завтрашним днем. URL: https://www.hydro-test.ru/statyi/gidravlika-budushhego-hi-tech-texnologii-svyazyvayushhie-nastoyashhee-s-zavtrashnim-dnem/

3. Уикипедия. «Гидравликалық машиналар» 2016 ж. ақпан

4. Гидравликалық машиналар (mgwiki.top).

5,Гидравликалық прес: сипаттамасы, құрылғысы, жұмыс принципі, сипаттамалары

6.Гидравлический пресс.

2023. – URL: https://mirnovogo.ru/gidravlicheskij-press/ (дата обращения 25.12.2022).