Cos’è la moltiplicazione della forza?

La legge di Pascal afferma che la pressione impostata in un corpo confinato di fluido, agisce ugualmente in tutte le direzioni e sempre ad angolo retto rispetto alla superficie contenente. Quando una pressione viene applicata a un fluido intrappolato in uno spazio ristretto, tale pressione agisce su ogni millimetro quadrato di quella superficie. L’uscita di forza di un attuatore idraulico è il risultato della pressione applicata e dell’area a cui viene applicata tale pressione.

Se una determinata pressione viene applicata a due cilindri identici, allora avranno una forza di uscita uguale.

Come funziona la moltiplicazione della forza?

Quando la stessa pressione viene applicata a cilindri di dimensioni diverse, il cilindro più grande avrà una maggiore potenza di forza. Questo perché l’area che vede la pressione idraulica è maggiore.

Il cilindro a destra in questo esempio è il doppio del diametro del cilindro a sinistra. L’area del cerchio moltiplica la forza.

L’area di un cerchio viene calcolata con questa formula:

Quando una determinata pressione viene applicata a due aree di dimensioni diverse, l’area più grande vedrà un’uscita di forza maggiore rispetto all’area più piccola. Questo differenziale di forza è spesso significativo. Ad esempio, mentre un cerchio di 200 mm di diametro è venti volte più grande di un cerchio di 10 mm di diametro, il differenziale di area tra i due è 400 a 1. Quando viene applicata la pressione, l’aumento della forza di uscita sarebbe anche 400 a 1.

• Un pistone jack bottiglia utilizza la moltiplicazione della forza.
• Un martinetto idraulico per bottiglie è un perfetto esempio di moltiplicazione della forza sul lavoro.

Un pistone alternativo viene spostato con una leva a mano. Questo pistone applica una pressione al fluido, che viene quindi alimentato e applicato a un pistone più grande. La forza di uscita è ingrandita a causa del differenziale di area dei due pistoni, rendendo così possibile sollevare un’auto a mano. Il pistone della presa della bottiglia si muove lentamente rispetto al pistone della pompa a causa del differenziale di volume tra le due camere.

Il peso di un carico influisce sulla pressione idraulica

La pressione idraulica necessaria per sollevare un carico è dettata dalla massa del carico e dall’area a cui viene applicato.

I tre cilindri a sinistra stanno tutti sollevando lo stesso peso, 20.000 kg, (20T). Questa massa applica una forza di 19.600 N all’area del pistone del cilindro. La pressione idraulica che viene creata è chiamata pressione indotta dal carico. cioè, la pressione che viene indotta nel fluido dal carico applicato ad esso. Quando la stessa forza applicata a diverse aree del cilindro, la pressione indotta dal carico sarà più alta nel cilindro più piccolo.

Pressione indotta dal carico vs Pressione del sistema

Quando la pressione applicata a un cilindro è maggiore della pressione indotta dal carico, il cilindro inizierà a spostarsi in avanti e sollevare il carico. Quando il carico viene sollevato, la pressione osservata all’interno di tale area del circuito è generalmente quella della pressione indotta dal carico, purché non vi sia resistenza al movimento.

Quando il cilindro raggiunge meccanicamente la fine della sua corsa, la pressione salirà al massimo consentito all’interno di quell’area del sistema. Questa pressione massima consentita è limitata da valvole come valvole limitatrici di pressione, riduttori di pressione o limitatori di pressione simili.

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