Die hydraulische Presse

Autor:
Fehlmann
Dieses Applet zeigt dynamisch das Prinzip der hydraulischen Presse. Funktionsbeschrieb: In dem Zylinder mit dem kleinen Querschnitt A2 bewegt sich der Kraftkolben (Kolben 2) mit der Kraft F2 und erzeugt in der Flüssigkeit einen Druck p = F2 / A2. Dieser Druck pflanzt sich in einem Zylinder mit einem viel grösseren Querschnitt A2 fort und erzeugt an dem in ihm beweglichen Lastkolben (Kolben 1) die Kraft: F1 = p * A1 = (F2/A2) * A1. Das Ventil 1 sorgt dafür, dass beim Senken des Kraftkolbens (Kolben 2) die Flüssigkeit nicht in den Vorratsbehälter (links im Applet) zurückfliessen kann und dass beim Heben des Kraftkolbens die Flüssigkeit vom Vorratsbehälter angesaugt wird. Das Ventil 2 sorgt dafür, dass beim Heben des Kraftkolbens keine Flüssigkeit aus dem Zylinder mit dem Lastkolben in den Zylinder des Kraftkolbens zurückströmt. Wird Ventil 3 betätigt, findet ein Druckausgleich statt und das Öl fliesst zurück in den Vorratsbehälter. Damit senkt sich der Lastkolben wieder in die Ausgangsposition. Die Kraft F3 zeigt die benötigte Kraft um den Kolben zu heben. Da die Kraft F2 konstant gleich gross ist, kann die Kraft F3 berechnet werden. Anmerkungen: Die Ventile sind nicht realitätsgetreu abgebildet. In der Industrie nennt man Ventil 1 & 2 Rückschlagventile, welche die Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases nur in eine Richtung zulassen. Ist der Druck in Durchlassrichtung grösser als in Sperrrichtung, öffnen die Ventile 1 & 2 in Realität schlagartig und nicht träge wie in dem Applet. Ventil 3 stellt in diesem Applet ein handbetätigtes Ventil dar und ist offen solange man es betätigt (auch keine realitätsgetreue Abbildung).
  • Wie gross ist die Kraft des Kolbens 1, welche auf die Fläche A1 einwirkt, wenn die Kraft (10 Newton) und die Fläche (0.8m^2) des Kolbens 2 und die Fläche (1.2m^2) des Kolbens 1 gegeben sind?
  • Wie funktioniert ein Waagenheber?
  • Mit welchen Einstellungen der Kolbenflächen 1 & 2 kann die grösste Last auf den Kolben 1 ausgeübt werden?
(Lösungen: Frage 1: 15 Newton; Frage 2: siehe Funktionsbeschrieb oben; Frage 3: Fläche des Kolbens 1 möglichst gross & Fläche des Kolbens 2 möglichst klein)