Potkáváme ji každý den, i když ji nevidíme. Zvedá těžká auta v servisu, ovládá ramena bagrů, brzdí váš vůz a pohání obrovské lisy v továrnách. Hydraulika je fascinující obor, který dokáže přenášet obrovské síly pomocí zdánlivě obyčejné kapaliny. V tomto článku se podíváme na absolutní základy tohoto "svalstva průmyslu" tak, aby mu porozuměl každý.
Co to vlastně je ta hydraulika?
Slovo hydraulika pochází z řečtiny (hydor = voda, aulos = píšťala), ale dnes už s vodou v průmyslu pracujeme málokdy (kvůli korozi a zamrzání). Nahradily ji speciální oleje.
Nejjednodušší definice, kterou najdeme i v technické literatuře (jako je například učebnice Základy hydrauliky autorů Pavloka, Bovy, Hružíka a Dvořáka), říká, že hydraulika je technický obor, který se zabývá využitím mechanických vlastností kapalin pro přenos energie a řízení sil.
Zjednodušeně: Kapalina funguje jako "táhlo" nebo "řetěz". Na jedné straně zatlačíme, kapalina sílu přenese a na druhé straně se něco pohne.
Základní slovníček pojmů (Abyste v servisu věděli, o čem je řeč)
Než se pustíme do principů, musíme si ujasnit pár slovíček. V hydraulice jsou nejdůležitější tyto tři veličiny:
- Tlak (p): Je to síla, která působí na určitou plochu. Představte si to jako "napětí" v kapalině. Čím vyšší tlak, tím větší sílu dokáže válec vyvinout. Jednotka: Pascal [Pa], v praxi nejčastěji Bar [bar].
- Průtok (Q): Je to množství kapaliny, které proteče daným místem za určitý čas. Průtok určuje, jak rychle se bude pohybovat píst nebo otáčet hydromotor. Jednotka: metr krychlový za sekundu [m³/s], v praxi litry za minutu [l/min].
- Síla (F): To je ten výsledný efekt, který potřebujeme – zvednutí břemene, stlačení materiálu. Jednotka: Newton [N].
Důležité pravidlo: Tlak dává sílu, průtok dává rychlost.
Základní princip: Proč to funguje?
Celá magie hydrauliky stojí na jednom jediném, geniálně jednoduchém zákoně fyziky. Jmenuje se Pascalův zákon.
Pascalův zákon (Základní kámen hydrauliky)
Tlak vyvolaný vnější silou, která působí na kapalné těleso v uzavřené nádobě, je ve všech místech kapaliny stejný.
Co to znamená v praxi? Kapalina je (na rozdíl od vzduchu) téměř nestlačitelná. Pokud zatlačíte na kapalinu v jednom místě uzavřeného systému, tento tlak se okamžitě a bez ztrát přenese do všech koutů tohoto systému.
Právě tento princip nám ukázal Obrázek 1. Malou silou zatlačíme na malou plochu (malý píst). Kapalina přenese tlak pod velkou plochu (velký píst). Protože tlak je všude stejný, ale plocha je mnohem větší, výsledná síla je násobně větší.
Trocha nutné matematiky: Základní vzorec
Nebojte se, bude to jen jeden vzorec. Je to ten nejdůležitější vztah v celé hydraulice, který popisuje právě Pascalův zákon. Ukazuje, jak spolu souvisí Síla, Tlak a Plocha.
F = p x A
Kde:
- F = Výsledná síla [Newton]
- p = Tlak [Pascal / Bar]
- A = Plocha pístu, na kterou tlak působí [m² / cm²]
Co z toho plyne?
Pokud chcete zvednout těžší břemeno (zvětšit Sílu F), máte dvě možnosti:
- Zvýšíte tlak (p) v systému (použijete silnější čerpadlo).
- Zvětšíte plochu pístu (A) (použijete větší, tlustší válec).
Závěr: Hydraulika je všude kolem nás
Dnes jsme si posvítili na úplné základy. Zjistili jsme, že hydraulika přenáší sílu kapalinou, že tlak dává sílu a průtok rychlost, a že to celé funguje díky Pascalovu zákonu.
V příštím díle našeho seriálu se podíváme na to, z jakých konkrétních prvků se takový hydraulický obvod skládá – co je to čerpadlo, k čemu slouží rozváděč a jak vypadá hydromotor.
Máte technický dotaz k hydraulice, nebo potřebujete navrhnout konkrétní systém pro váš projekt? Tým odborníků z Interfluidu je vám k dispozici. Napište nám!