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液壓桿在我們的生活中有著廣泛的應(yīng)用，小到具有儲(chǔ)物功能的床、具有升降功能的轉(zhuǎn)椅，大到挖掘機(jī)、工程起重機(jī)和叉車等等，都會(huì)使用到液壓技術(shù)。 有了液壓桿，很多十分費(fèi)力的東西都會(huì)變得十分輕松，比如一張具有儲(chǔ)物功能的床，如果沒有安裝液壓桿，那么我們需要花費(fèi)不小的力氣把床板掀起來，而在安裝了液壓桿之后，我們只需要輕輕拽一下，液壓桿就會(huì)輕而易舉地把床板頂起來。在工程機(jī)械方面就更是如此了，不管多么硬的土石，挖掘機(jī)都可以通過液壓技術(shù)一挖而起。那么問題來了，即便是挖掘機(jī)上的液壓桿，看起來也并不是很粗很大，那么這小小的液壓桿為什么會(huì)如此有勁兒呢？ 我們可以把液壓桿簡(jiǎn)化看成是一個(gè)裝有液體的活塞，要解釋液壓桿的原理，首先就必須要提到一個(gè)人，那就是法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家布萊士·帕斯卡，他在1653年的時(shí)候提出了一個(gè)定律，即“帕斯卡定律”。 帕斯卡定律又稱“靜壓傳遞原理”，這一原理指明在密閉的液體中任意一點(diǎn)上施加的壓力都會(huì)瞬間傳遍液體的各個(gè)部分，且壓力的大小不會(huì)改變。說得更簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是如果液體的靜止?fàn)顟B(tài)不發(fā)生改變，那么我們?cè)谝后w任一局部施加一個(gè)壓力，液體中每個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)都會(huì)發(fā)生同等大小的變化。有了這個(gè)定律之后，帕斯卡就據(jù)此發(fā)明了針筒，沒錯(cuò)，我們現(xiàn)在打針使用的針筒就是這位物理學(xué)家發(fā)明的。 因?yàn)樵诿荛]容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓強(qiáng)將同時(shí)傳到各點(diǎn)，所以在我們推動(dòng)針筒的時(shí)候，液體就在針頭處被擠壓出來了。 其實(shí)，液壓桿就是個(gè)針筒，而要輕松推動(dòng)這個(gè)針筒，我們只需要另外一個(gè)小針筒就可以了。假設(shè)現(xiàn)在我們擁有一個(gè)直徑為4厘米的大針筒和一個(gè)直徑為1厘米的小針筒，我們將兩個(gè)針筒用一根管子連接起來并注滿液體，然后我們讓來個(gè)人分別推大針筒和小針筒，那么誰能夠取勝呢？當(dāng)然是推小針筒的那個(gè)。為什么呢？因?yàn)橐后w的壓強(qiáng)等于施加的壓力除以受力面積，也就是說在施 小針筒的直徑為1厘米，它的受力面積就約為0.79平方厘米，大針筒的直徑為4厘米，它的受力面積就約為12.56平方厘米，也就是說大針筒的受力面積約為小針筒的16倍，所以在施加的力相同的情況下，小針筒產(chǎn)生的壓強(qiáng)是大針筒的16倍，所以小針筒輕而易舉就能推動(dòng)大針筒。 現(xiàn)在明白了吧，我們可以將液壓桿想象成一個(gè)由兩個(gè)粗細(xì)不同的活塞所組成的機(jī)械系統(tǒng)，小活塞只要輕輕一用力，就可以賦予大活塞摧枯拉朽般的力量。明白了這個(gè)道理，我們只需要一根小小的針筒就可以與強(qiáng)大的液壓臂相對(duì)抗了。 讓我們來進(jìn)行一個(gè)有趣而并不精確的計(jì)算。 我們最常見的采用液壓技術(shù)的大型機(jī)械就是挖掘機(jī)了，挖掘機(jī)上的液壓臂有多粗，我并不能確定，反正是一只手握不過來，就算它的直徑為10厘米吧，那么它的受力面積就是78.5平方厘米，而一般挖掘機(jī)斗桿的挖掘力量約為10000公斤，那么人的推力有多大呢？一個(gè)成年人推個(gè)100公斤應(yīng)該不成問題，也就是說挖掘機(jī)的力量是人力的100倍，所以我們只需要一個(gè)受力面積是挖掘機(jī)液壓臂1/100的小針筒就可以獲得與挖掘機(jī)相等的力量，而一個(gè)受力面積為0.785平方厘米的針筒直徑約為1厘米，所以我們只需要一個(gè)直徑1厘米的小針筒就可以和挖掘機(jī)打個(gè)平手。 當(dāng)然這只是理論上，實(shí)際上針筒的強(qiáng)度不夠，所以在對(duì)抗時(shí)可能會(huì)爆炸，轉(zhuǎn)椅液壓桿爆炸也是相同的原因，就是瞬間壓力值超過了液壓桿內(nèi)壁的承受能力。 那么如何才能避免液壓桿爆炸呢？如果是正規(guī)廠家生產(chǎn)的正規(guī)產(chǎn)品，理論上材料強(qiáng)度應(yīng)該經(jīng)過壓力測(cè)試，一般是沒有問題的，但問題是很多人根本不能確定自己的椅子是不是合格產(chǎn)品，那么怎么辦呢？手動(dòng)安裝個(gè)防爆鋼板吧，我就自己在轉(zhuǎn)椅下面的液壓桿上方安了一個(gè)，30厘米見方的一塊小鋼板，售價(jià)300大元，號(hào)稱子彈都打不穿。我們用“大小針筒”的例子只是為了說明液壓桿的基本原理，事實(shí)上液壓機(jī)械中的液壓桿并不是靠一個(gè)小針筒推動(dòng)的，一方面是因?yàn)樾♂樛驳膹?qiáng)度不夠，另一方面是因?yàn)樾♂樛驳拈L(zhǎng)度不夠，所以在大型液壓機(jī)械中都是用一種叫做“液壓泵”的東西來發(fā)揮小針筒的作用。
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