Гидроуровень – как проводить замеры и сделать самому? + Видео
Содержание
- 1 Разберемся, что это за инструмент!
- 2 Как работает водяной уровень – давайте разбираться!
- 3 Как использовать гидроуровень для фундамента?
- 4 Как сделать водяной уровень своими руками?
- 5 Как сделать водяной уровень — пошаговая схема
- 5.1 Шаг 1: Покупаем прозрачный шланг
- 5.2 Шаг 2: Шприцы соединим со шлангом
- 5.3 Шаг 3: Заливаем воду – работаем!
Вы до сих пор уверены, что всё, чему учили в школе, никогда вам не пригодится? Скорее всего, вы ошибаетесь. Например, когда вы используете гидроуровень при строительстве или ремонте, то работает закон сообщающихся сосудов, сформулированный французским ученым Паскалем.
Разберемся, что это за инструмент!
Все, кому приходилось хотя бы раз заниматься строительством или серьезным ремонтом, точно знают, что такое строительный гидроуровень, как пользоваться им. Для тех же, кто еще никогда с таким устройством не сталкивался или предпочитал современные аналоги: оптический нивелир или лазерный уровень, отметим, что проще и надежней инструмента человек еще не придумал. Он необходим, чтобы определить горизонтальность тех или иных конструкций, линий, то есть именно для того, что сплошь и рядом делают ответственные строители, следящие за тем, чтобы поверхности не отклонялись от нормативов. Кстати, сразу отметим, что его ещё именуют водяным уровнем или ватерпасом.
Возможно, некоторые из вас сразу же озадачатся вопросом: зачем нужен ещё и гидроуровень, когда в арсенале уже имеются строительные измерительные линейки с уровнем? Ответ прост: с линейкой работать, конечно же, удобно, но вот только длина её ограничена 3-4 метрами. А как быть с необходимостью определить горизонтальный уровень на большем расстоянии: на 10, 20, а то и 30 метрах, например, при выставлении опалубки и заливке фундамента? Тут, безусловно, могут быть применены уже упоминавшиеся нивелир и лазерное устройство, однако, в обоих случаях есть негативные нюансы. А если необходимо выставить уровень за углом строения, то другого варианта, кроме как использовать гидроуровень, попросту не остается.
Итак, гидроуровень, существенно упрощающий проведение некоторых ремонтно-строительных работ, – это прозрачная гибкая трубка длиной от 2-х до 30 метров, в диаметре от 5-6 мм до 2 см, с утолщениями на концах, на которые нанесены деления. Заполняется он водой, в идеале с добавлением пищевого красителя, что существенно облегчает работу. Некоторые мастера используют кипяченую воду, поскольку в ней уже почти не остается воздушных пузырьков, мешающих измерениям.
Как работает водяной уровень – давайте разбираться!
Чтобы понять, как работает гидроуровень, придется вспомнить школьную программу по физике. Нет, не всю, конечно, только закон сообщающихся сосудов, закон Паскаля. Вспомнили? В сообщающихся сосудах уровень воды всегда будет одинаковым. Загляните в чайник – вода и в носике, и в основной емкости на одной высоте. Если вы его наклоните, то вода отреагирует, а уровни останутся по-прежнему одинаковыми. И еще один момент: налейте воду в прозрачный стакан с горизонтальным рисунком так, чтобы жидкость достигала одной из линий. Если вы поставите стакан на ровную поверхность, вода подтвердит это касанием линий, а если поставите на что-либо наклонное, то жидкость моментально отреагирует и покажет уровень наклона.
В общем – воде можно верить, она не обманет! И, оказавшись в гидроуровневой системе, она позволит достаточно быстро сделать горизонтальные отметки.
Чтобы дать ответ на часто задаваемый в поисковых системах вопрос: “гидроуровень, как пользоваться”, нам нужно будет провести несложную подготовку. Некоторые прозрачные шланги, а именно они, как известно, и являются основой ватерпасов, внутри бывают с незначительными остатками маслянистой жидкости, которая помешает точности измерений. Чтобы убрать этот налет, достаточно будет пропустить через систему теплый мыльный раствор.
Набирать воду в уровень из-под крана не рекомендуется, так как она будет богата на пузырьки воздуха, и вам придется потратить время на то, чтобы выпустить их из системы. Многие мастера наливают воду предварительно в ведро, а уже оттуда, погрузив один из концов шланга, через другой конец втягивают ртом воду, пока она не потечет свободно. После этого систему тщательно проверяют на предмет воздуха, поскольку пузырьки не дадут снять верные показания, поэтому нужно их удалить.
Большинство мастеров предпочитают работать с ватерпасом вдвоем, это, действительно, удобно и ускоряет процесс. Однако, если вы на своей строительной площадке или в ремонтируемой квартире трудитесь в одиночку, то это вовсе не означает, что вы оказались в безвыходной ситуации, и работу придется отложить. Просто к одному из концов гидроуровневой системы, назовем его номером 1, необходимо присоединить крепление, например, проволочный крючок скотчем, а затем зацепить его, скажем, за стремянку – сегодня она ваш напарник и помощник. Второй конец ватерпаса, его именуем номер 2, вы в этот момент закрываете крышкой, а если это простой шланг, то просто затыкаете пальцем, чтобы вода не выливалась.
Отметку возле уровня воды под №1 переносим при помощи карандаша или маркера на стену или иную поверхность. Со вторым концом системы переходите к противоположному углу или стене и переносите уровень №2 на поверхность. Повторите эту операцию столько раз, сколько вам потребуется. Когда вы соедините при помощи строительной линейки имеющиеся отметки в единую линию, вы получите идеальный горизонтальный уровень в вашей комнате или сооружении. Уже от него вы сможете выстроить линию для обустройства, например, безупречно ровного с точки зрения горизонтали пола или потолка.
Как использовать гидроуровень для фундамента?
Многие мастера советуют при сооружении фундаментов пользоваться гидроуровнем следующим образом: к обоим краям ватерпаса прикрепить при помощи скотча по металлической или деревянной рейке одинаковой длины, именно на них мы и будет делать отметки.
Итак, все знакомые уже предварительные работы по подготовке системы проведены: вода залита, пузырьки воздуха выпущены. Устанавливаем рейку №1 на том месте, где в траншею будет устанавливаться опалубка для заливки наземной части фундаментной ленты, например, у угла будущего сооружения. Замечаем уровень жидкости и от него отстраиваем отметку, где желаем видеть опалубку, закрепив, безусловно, её. Фиксируем этот расчетный размер, его нужно будет повторить необходимое количество раз.
Установив на некотором расстоянии по ходу траншеи рейку №2, повторяем всё сделанное со вторым краем ватерпаса. Отмечаем расчетный размер от уровня воды на рейке и вновь фиксируем опалубку. Оставив рейку №2 на месте, переносим рейку №1 на новое место и повторяем операцию. Когда все будет сделано по установке опалубки, можно будет приступить к заливке фундамента.
Специалисты советуют подходить столь ответственно не только к заливке фундаментов под жилые дома, но и при сооружении основ для хозяйственных построек, независимо от их размеров, и при возведении даже незначительных по высоте фундаментов для заборов из профнастила, ограждающих ваши участки. Сделанные по всем правилам работы, во-первых, обеспечат долговечность сооружения, а во-вторых, будут эстетически лучше выглядеть, что тоже немаловажно.
Как сделать водяной уровень своими руками?
Нужно отметить, что, в принципе, водяные уровни стоят относительно недорого, и дефицитом не являются, однако, многие мастеровые люди при упоминании любого инструмента, который можно самостоятельно сделать или усовершенствовать, с удовольствием за это берутся. Так вот, с ватерпасами именно эта история. Ответ на вопрос: “Как сделать гидроуровень своими руками?”, звучит следующим образом: “Просто!”.
Как сделать водяной уровень — пошаговая схема
Шаг 1: Покупаем прозрачный шланг
Итак, во-первых, вам понадобится прозрачный шланг, не узкий, но и не широкий: не менее 5 мм в диаметре, но не более 2 см. Прогоните по нему туда-сюда теплый мыльный раствор, так вы обезопасите себя и свой инструмент от маслянистой основы внутри.
Шаг 2: Шприцы соединим со шлангом
Еще вам совсем не помешают два одинаковых одноразовых пластиковых медицинских шприца для инъекций, подходящих по размеру к шлангу. Иглы нам не понадобятся, а вот поршни отложим на время. Конусики на конце шприцов срезаем так, чтобы можно было соединить их с концами шланга – так получим боковые колбы ватерпаса, причем уже с делениями, по которым будем смотреть уровень.
Шаг 3: Заливаем воду – работаем!
Не спеша, заливаем воду в ватерпас, выпускаем пузырьки воздуха, наступая на середину шланга и поднимая свободный его край вверх. Приступая к работе, поршни шприцев будем использовать, как пробки, на время переноса системы с места на место.
При желании можем сделать гидроуровень с резервуаром. Для этого один из концов шланга нам нужно соединить с какой-нибудь емкостью, которая, кстати, и заменит одного из помощников при выставлении отметок – мы поставим её на стремянку. Такой ёмкостью вполне может служить пластиковое ведро, в котором нужно будет проделать отверстие, вмонтировать в него небольшой штуцер (прокладки и герметик помогут сделать соединение идеальным), насадив затем туда шланг. Процесс заполнения системы водой от этого тоже упростится.
- Автор: Менеджер Андрей
- Распечатать
Оцените статью:
(1 голос, среднее: 5 из 5)
Поделитесь с друзьями!
КАК СДЕЛАТЬ И КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ГИДРОУРОВНЕМ | Своими руками
Содержание ✓
- ✓ Точнее нивелира.
- ✓ Гибкий водяной уровень с резервуаром.
Каждому, кто занят в строительном деле, не раз приходилось определять горизонтальность элементов конструкций и зданий, для чего используют гибкий водяной уровень — отрезок прозрачной виниловой трубки, которая заполнена водой.
Поверхность воды на разных концах трубки всегда устанавливается на одном уровне, соответствующем горизонтальной линии. В этом можно легко убедиться, если взять в руки концы заполненной трубки и держать их в вертикальном положении рядом друг с другом. Вода сначала будет перемещаться вверх-вниз, а затем через какое-то время остановится в обоих концах на одной линии. При этом совершенно не важно, какова длина трубки и её диаметр.
Если же вдруг поверхности окажутся не на одном уровне, то это означает, что какая-то причина создаёт помеху свободному перетеканию воды внутри трубки. Например, если трубка оказалась перекрученной или где-то есть воздушная «пробка», и в результате либо один, либо оба конца трубки оказались закупоренными.
ВСЕ ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЭТОЙ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ >>>
Точнее нивелира.
Для выравнивания очень длинных линий (превышающих 30 м) гибкий водяной уровень (иногда его называют гидроуровнем) может оказаться несколько громоздким и не совсем податливым. Поэтому оптический нивелир здесь будет более подходящим прибором. Однако, если вы -не геодезист и не подрядчик, занятый а крупном строительстве, то вам скорее всего не придётся отбивать уровень на расстояниях более 30 м.
Гибкий водяной уровень обладает множеством преимуществ по сравнению с нивелиром. Помимо того, что гидроуровень обойдется в сущие копейки, он ещё и неприхотлив: вы можете ронять его, наступать на него и бросить в кладовке без какого-либо ущерба для его точности и пользоваться им как заблагорассудиться – в любых условиях.
Гидро уровнем очень удобно пользоваться в тех местах, где отсутствует прямая видимость: с разных сторон углов зданий и вблизи крупных препятствий, где оптический нивелир приходится устанавливать несколько раз.
В небольших помещениях, где при работе с нивелиром возникают трудности с фокусировкой, также можно использовать гидро уровень И, наконец, во многих случаях с гибким водяным уровнем (в отличие от нивелира) сможет справиться один человек
Если указанных причин недостаточно, чтобы остановить свой выбор на гибком водяном уровне, го нелишне вспомнить ещё и о том, что он гораздо точнее нивелира.
То, что поверхность воды с разных концов трубки будет оставаться абсолютно на одном уровне, никак не зависит от того, кто производит измерение. А вот точность показаний нивелира напрямую зависит от человека. Если зрительную трубу нивелира установить даже с малым отклонением от горизонтального направления (а это является обычным делом) и ошибка измерений составит, скажем, — 0,08 см/м, то на линии в 30 м -набежит- уже 2,4 см. Ошибка может стать ещё больше, если вы случайно собьёте настройку прибора, задев треногу, и вовремя не заметите этого.
Ничего, кроме дешёвой трубки.
Гибкий водяной уровень может состоять как из одной лишь прозрачной гибкой виниловой трубки, так и из трубки с резервуаром для воды. Чаше всего я использую трубку длиной 10 м, с которой легче справляться. Её длины достаточно для большинства моих обычных работ, связанных с реконструкцией зданий.
Я обнаружил, что у некоторых новых трубок с внутренней стороны имеется тонкое маслянистое покрытие, на котором могут собираться крошечные пузырьки, что негативно влияет на точность прибора. Однако промывка внутренней поверхности трубки тёплой водой с обычным моющим средством позволяет легко удалить масляный налёт.
Трубки малого диаметра – менее громоздки, но склонны к накоплению пузырьков при заполнении. Показания с трубок малого диаметра труднее считывать из-за резко выраженного мениска. что вызвано силами поверхностного натяжения воды. В трубках большего диаметра мениск будет менее выпуклым.
В течение ряда лет я использовал трубку с внутренним диаметром 6,25 мм, которая была удобна в работе Однако недавно я сделал новый уровень, для которого использовал трубку с внутренним диаметром 7.8 мм. Новый уровень легче заполнять водой и с него легче снимать показания.
Выравнивание с помощью только трубки. Для работы с виниловой трубкой надо заполнить ее водой. Для этого один конец трубки нужно поместить е сосуд с чистой водой, а другой конец держать ниже сосуда и всасывать воду е трубку до тех пор, пока вода не потечет из ней самотеком. Затем взять оба конца трубки и. удерживая их вместе, убедиться, что уровни одинаковы и находятся вблизи концов трубки. После этого можно приступать к работе.
Если уровни воды — не одинаковы, та это, скорее всего, вызвано тем, что в трубке скопились пузырьки воздуха Чтобы удалить их, следует пропустить через трубку дополнительное количество воды или же. держа трубку концами вверх, встряхнуть ее несколько раз. Нужно отметить, что уровень воды, так же как и пузырьки воздуха будут просматриваться более чётко, если добавить в воду несколько капель пищевого красителя.
Работать с водяным уровнем лучше всего вдвоём. К примеру, у нас имеется помещение, в котором мы хотим смонтировать подвесной потолок и для этого необходимо начертить на стенах горизонтальную линию на высоте будущего потолка по всему периметру. Для этого концы водяного уровня нужно разнести в разные утлы помещения и удерживать их около стены. Делать это можно на любой удобной высоте, поскольку целью на первом этапе является получение реперных (опорных) отметок, расположенных на одном уровне, которые могут вовсе и не являться окончательным уровнем потолка.
Подождав, пока вода устоится, нужно сделать отметки на стенал напротив уровня воды. Если стены оклеены обоями или же окрашены краской, то в этом случае было бы неплохо приклеить на стены в нужных местах стикеры и делать отметки на них. Если диаметр трубки невелик и мениск резко выражен, то нужно договориться с напарником и делать отметки одинаково: по верхней границе мениска или — по нижней.
Чтобы перенести отметки на другие углы, необходимо установить один коней трубки напротив сделанной отметки, а второй переместить в угол, где ещё нет отметки. Во время переноса трубки ее отверстия следует закрывать пальцем, чтобы не расплескать воду.
После этого нужно над одним из реперов наметить точку на проектной высоте потолка, замерить расстояние по вертикали между этими точками и отложить это расстояние от реперных точек в других углах. Между полученными точками нужно наметить меловую линию, которая и будет соответствовать высоте потолка.
Конечно же, все опорные (реперные) отметки можно сразу сделать на той высоте, которую мы выбрали для потолка. Однако удобнее работать с трубкой, стоя на полу. После этого можно перенести отметки вверх, используя стремянку.
Прикрепив к каждому концу гибкого водяного уровня с помощью липкой ленты проволочную петлю, можно повесить один конец на гвоздь, и тогда с уровнем сможет работать один человек. А в промежутках между использованием инструмента, его можно будет повесить за эти петли в таком месте, где он не будет мешать.
Работать с уровнем все же удобнее вдвоём. Но когда я остаюсь один, мне гораздо проще использовать гибкий уровень с резервуаром.
Гибкий водяной уровень с резервуаром.
Для своего уровня я изготовил резервуар из крепкого пластикового ведра ёмкостью примерно 5 л. (Если вы решите использовать трубку большего диаметра и более длинную, чем использую я, вам возможно потребуется более объемный резервуар) 8 его нижней части герметично закрепил штуцер 09,4 мм для трубки 07,8 мм. Для этого сначала я просверлил в ведре отверстие 012.5 мм. Затем изготовил две резиновые прокладки размером 31,25 мм с внутренним отверстием 012,5 мм и насадил их на штуцер таким образом, чтобы с каждой стороны от стенки ведра было бы по одной прокладке, по одной шайбе и по одной гайке. Места стыков штуцера с ведром обработал силиконовым герметиком и туго затянул гайками. После этого резервуар готов для работы.
Чтобы заполнить резервуар и трубку водой, я сначала заполняю ведро.
предварительно закрыв пальцем отверстие трубки. Затем при приподнятом положении ведра даю стечь достаточному количеству воды, чтобы заполнить трубку и удалить из неё пузырьки, и поднимаю свободный конец трубки до уровня расположения ведра. Вода в резервуаре и в трубке постепенно установится на одном уровне.
Вернёмся к примеру с монтажом подвесного потолка. Для работы с помощью уровня с резервуаром ведро надо поставить на стремянку или на козлы где-нибудь в центре помещения, а свободный конец трубки перемещать последовательно в каждый угол с целью получить реперные отметки. В этом случае ни помощник, ни последующая корректировка отметок не потребуются.
Работу с резервуаром можно сделать ещё удобнее. Например, если примотать свободный конец трубки к рейке клейкой лентой. Благодаря такому приспособлению легко выровнять опалубку для бетонной заливки, для чего нужно установить рейку с трубкой в каком-нибудь месте опалубки и отметить уровень воды на рейке. Оставшуюся часть опалубки выравнивать затем очень просто: нужно устанавливать рейку поочерёдно на различные её секции и, перемещая щиты опалубки вверх или вниз, добиться того, чтобы уровень воды оказался на одной линии с отметкой, сделанной ранее. После этого опалубку окончательно крепят.
Тот же самый приём, но с использованием шаблона для кладочных работ, может быть использован для определения высоты кладки относительно реперной отметки. Более высокий уровень воды в трубке будет показывать, что кладка расположена ниже положенного уровня, а более низкий уровень воды укажет, что эта часть кладки завышена. Если вы хотите знать точные отклонения высоты от горизонтальной линии, отметьте расстояния на шаблоне и замерьте их. Необходимый уклон при монтаже дренажных труб также может быть точно задан благодаря использованию описанного шаблона для кладочных работ.
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.
Будем друзьями!
Вызов гидравлической руки — задание
Quick Look
Уровень: 7 (6-8)
Необходимое время: 3 часа
(4,5 40-минутных урока; подробности см. в разделе «Процедура») по количеству групп )
Размер группы: 2
Зависимость от действия: Нет
предметных областей: Наука и технологии
Ожидаемые характеристики NGSS:
MS-ETS1-2 |
MS-ETS1-4 |
Доля:
TE Информационный бюллетень
youtube.com/embed/1_pgYCxBX68?modestbranding=1&wmode=transparent&rel=0″ frameborder=»0″ webkitallowfullscreen=»» mozallowfullscreen=»» allowfullscreen=»» title=»Youtube embedded video»>Краткое содержание
Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).
Инженерное подключение
Так же, как и инженеры, учащиеся в этом упражнении работают в группах и следуют этапам процесса инженерного проектирования.
Инженеры разрабатывают гидравлические руки по разным причинам. Гидравлические руки могут использоваться в ситуациях, которые слишком сложны или опасны для людей, чтобы иметь дело с ними напрямую или в автоматизированных системах. Примеры включают руки, которые поднимают тяжелые веса, и руки, которые держат груз и разгружают его в определенном положении.Цели обучения
После этого задания учащиеся должны уметь:
- Описание этапов процесса инженерного проектирования.
- Распознавать этапы процесса инженерного проектирования при проектировании и строительстве.
- Представление решений процесса проектирования несколькими способами.
- Опишите и объясните особенности и назначение дизайна.
- Объяснить основные концепции гидравлики и пневматики.
Образовательные стандарты
Каждый урок или занятие TeachEngineering связано с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.
Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS | ||
---|---|---|
МС-ETS1-2.
Оцените конкурирующие проектные решения, используя систематический процесс, чтобы определить, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы. (6-8 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату | ||
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS: | ||
Научная и инженерная практика | Ключевые дисциплинарные идеи | |
Оценка конкурирующих проектных решений на основе совместно разработанных и согласованных проектных критериев. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! | Существуют систематические процессы для оценки решений относительно того, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! |
Ожидаемая производительность NGSS | ||
---|---|---|
МС-ETS1-4. Разработайте модель для генерации данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна. (6-8 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату | ||
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS: | ||
Научная и инженерная практика | Ключевые дисциплинарные идеи | Сквозные концепции |
Разработайте модель для генерации данных для проверки идей о разработанных системах, включая те, которые представляют входы и выходы. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! | Модели всех видов важны для тестирования решений. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Итеративный процесс тестирования наиболее перспективных решений и модификации того, что предлагается на основе результатов тестирования, приводит к большей доработке и, в конечном итоге, к оптимальному решению.Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв! |
Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология
- Студенты будут развивать понимание атрибутов дизайна.
(Оценки
К —
12) Подробнее Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Студенты будут развивать понимание инженерного проектирования. (Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Студенты будут развивать способности применять процесс проектирования.
(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Уточните проектные решения, чтобы учесть критерии и ограничения. (Оценки
6 —
8) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
ГОСТ
Предложите выравнивание, не указанное вышеКакое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Подписаться
Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!
PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.
Список материалов
Каждой группе нужно:
- пластиковые шприцы, например McMaster-Carr, по цене ~1,27 доллара США за шприц; см. примечание ниже пластиковые трубки
- , например, из хозяйственных магазинов и зоомагазинов по цене ~ 20 долларов США; см. примечание ниже
- различные древесные отходы
- болты, винты, гайки, шайбы
- другие УТВЕРЖДЕННЫЕ материалы
- 1 пустая банка из-под газировки
Примечание о шприцах и трубках : В этом упражнении все шприцы должны быть абсолютно одинаковыми, и важно, чтобы пластиковая трубка плотно прилегала к кончику шприца. Хорошим вариантом является пластиковый ручной шприц объемом 50 или 60 мл с заостренным кончиком, например, доступный в McMaster-Carr — «пластиковый ручной шприц объемом 60 мл с заостренным наконечником» по цене 1,27 доллара за шприц. Может быть полезно сначала купить шприцы, а затем принести их в хозяйственный или зоомагазин, чтобы найти пластиковую трубку подходящего размера.
Чтобы поделиться со всем классом:
- лента
- Деревянный или картонный брусок размером 20 x 20 см в качестве стены
- дрель (для использования учителем или под соответствующим контролем)
- пила (для учителей)
- пустая банка из-под газировки
Рабочие листы и вложения
Контрольный список проектирования (pdf) [Поделитесь этим описанием процесса, которому должны следовать учащиеся]
Гидравлический рычаг Рубрика (pdf)
Исследование пневматики и гидравлических систем Раздаточный материал для студентов (pdf)
Журнал проектирования гидравлических стрел (pdf)
Осмысленная оценка (pdf)
Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/wpi_hydraulic_arm_challenge] для печати или загрузки.Больше учебных программ, подобных этому
Урок средней школы
Основы Fluid Power
Учащиеся узнают об основных понятиях, важных для гидроэнергетики, которая включает в себя как пневматические (газовые), так и гидравлические (жидкостные) системы.
Основы гидроэнергетики
Введение/Мотивация
Вы когда-нибудь видели, как на автомастерской поднимают в воздух машину? Вы когда-нибудь задумывались, как лифт может поднять в воздух кучу людей? Что ж, после нашего сегодняшнего проекта вы лучше поймете, как они работают, потому что мы рассмотрим гидравлические системы.
В гидравлических системах для передачи усилия используется жидкость, обычно масло. Эта система работает по тем же принципам, что и другие механические системы, и обменивает силу на расстояние. Гидравлические системы используются на строительных площадках и в лифтах. Они помогают пользователям выполнять задачи, на которые у них не хватило бы сил без помощи гидравлического оборудования. Они способны выполнять задачи, связанные с большим весом, с, казалось бы, небольшими усилиями.
Процедура
Рекомендуемое время
Эта деятельность состоит из двух частей:
- Часть 1. Изучение пневматических и гидравлических систем Раздаточный материал: 1 ½–2 урока по 40 минут каждый.
- Часть 2. Создание гидравлической стрелы: три 40-минутных занятия (это задание можно выполнить за меньшее количество учебных часов, но предоставление учащимся такого количества времени позволяет им проверить многочисленные проектные идеи и лучше понять процесс инженерного проектирования и лежащие в его основе концепции .)
Фон
Гидравлические системы используются во многих типах машин: рулевые поверхности самолетов, лифты, автомобильные подъемники и экскаваторы-погрузчики. Идея гидравлической системы заключается в том, что сила прикладывается к одной точке и передается во вторую точку с помощью несжимаемой жидкости. Вы можете найти подробную справочную информацию о том, как работают гидравлические машины, на http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/hydraulic1.htm.
Перед занятием
- Сделайте копии журналов и раздаточных материалов.
- Собрать материалы.
Со студентами
Разделите класс на группы по два ученика в каждой. Иметь в каждой команде дизайнеров:
- Изучите процесс инженерного проектирования и ответьте на вопросы из раздаточного материала для учащихся «Изучение систем пневматики и гидравлики».
- Исследуйте возможные решения проблемы. Советы: Найдите изображения других механических рук (или частей рук), которые выполняют функции, аналогичные тем, которые они должны выполнять. Подумайте о связи между компонентом их команды и компонентами, к которым он подключен. Соединения — самая сложная часть!
- Разработайте портфолио (коллекцию) эскизов, которые пытаются решить проблему. Поделитесь со всей командой дизайнеров. Определив перспективный дизайн, проведите мозговой штурм со следующей командой дизайнеров, чтобы соединить их вместе. Критикуйте (будьте вежливы, конструктивны) проекты и составьте краткий список плюсов (+) и минусов (-) для каждой идеи. Определите лучшие идеи и проголосуйте за них.
- Сделайте окончательные инженерные эскизы необходимых деталей.
- Построить прототипы, отмечая изменения, модификации, неудачи и успехи. Совершенно нормально делать пометки на ваших инженерных эскизах. Показать свою работу!
- Протестировать прототип. ПОПЫТАЙТЕСЬ СДЕЛАТЬ НЕУДАЧУ. Что вы должны сделать, чтобы он потерпел неудачу? Можете ли вы изменить дизайн, чтобы этого не произошло? Сделайте свой дизайн как можно лучше. (Студентам нравится, когда их проекты терпят неудачу. Они понимают это как инструкцию и рассматривают это как хороший настрой для тестирования прототипов.)
- Запишите информацию о том, сколько времени потребовалось для отказа вашего устройства.
- Редизайн и реконструкция.
- Повторная проверка.
- Когда все будет готово, нанесите на график найденные данные, чтобы увидеть, насколько улучшилось ваше устройство после внесения в него изменений.
- Представьте портфолио размеченных рисунков, готовую руку и продемонстрируйте руку классу.
Словарь/Определения
гидравлика: задействующая или перемещаемая жидкостью под давлением.
пневматика: Включая механические свойства воздуха и других газов. Коэффициент безопасности (N): число, используемое для описания того, насколько большую силу ваше устройство должно выдерживать сверх максимально ожидаемой силы на основе ряда параметров, таких как материал и размеры (N = 1 означает, что может выдержать только 100% ожидаемой силы, поэтому он выйдет из строя при 101% ожидаемой нагрузки).
прототип: рабочая модель нового продукта или новая версия продукта.
Оценка
Встроенная оценка деятельности : администрирование контрольных вопросов и контрольного списка разработки.
Оценка после деятельности : Оцените студенческий проект, используя прилагаемую Рубрику по гидравлической руке, с критериями исследования, воображения-планирования-улучшения, творчества, письменного или устного обмена, а также того, как механизм справляется с задачей.
Осмысление: Предложите учащимся поразмышлять над научными явлениями, которые они исследовали, и/или научными и инженерными навыками, которые они использовали, выполняя Тест на осмысление.
Исследовательские вопросы
См. раздаточный материал «Изучение процесса инженерного проектирования»
Вопросы безопасности
Вырезать и сверлить дерево, если у учащихся нет опыта.
Дополнительная мультимедийная поддержка
Посмотрите 2:27-минутное видео, в котором три девочки-подростка управляют гидравлическими руками, которые они разработали, чтобы поднимать и перемещать зефир; см. конкурс гидравлических роботов-манипуляторов thinkdesign! на YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=sicZuYnMMuA
Задача: спроектировать и построить манипулятор с гидравлическим приводом, который поднимает четыре зефира из «склада», перемещает их в резервуар для токсичного «макания», а затем размещает их точно в зоне «сушки». В этом видео победившая команда девятиклассников выполнила задания за 2 минуты 30 секунд.
Рекомендации
Карпенито, К. и Э. Чилтон. Вызов гидравлического оружия. Опубликовано в январе 2006 г. По состоянию на 7 ноября 2011 г. (вдохновение для деятельности) https://docs.google.com/View.aspx?docid=ah7pxzjtrzfd_baddp39ндп3дв
Исследование гидравлической руки. Опубликовано 27 января 2006 г. Инженерная школа Биби. По состоянию на 7 ноября 2011 г. (список ссылок для поддержки этой деятельности, включая информацию о шарнире рычага и процессе инженерного проектирования) http://k12engineering.blogspot.com/2006/01/hydraulic-arm-research.html
Мозг, Маршалл. Как работают гидравлические машины. Как это работает. По состоянию на 7 ноября 2011 г. http://science.howstuffworks.com/hydraulic.htm
Авторские права
© 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2006 Вустерский политехнический институтАвторы
Эрик Чилтон; Карен Карпенито; Элисса МилтоПрограмма поддержки
Центр инженерного образования, Университет ТафтсаПоследнее изменение: 31 октября 2020 г.
Подними его! Поднимите груз с помощью гидравлики
Научные проекты
431 отзыв
Аннотация
Ты можешь поднять машину? Нет? Вы говорите, что недостаточно сильны? Правда, наши тела не созданы для того, чтобы поднимать такие тяжелые грузы, как машины. К счастью, наш мозг достаточно умен, чтобы использовать силу жидкостей, таких как вода и масло, для создания гидравлических лифтов. Нажав кнопку на гидравлическом подъемнике, механик может легко поднять автомобиль одним пальцем. Лифты также можно использовать для подъема множества других тяжелых грузов — даже таких массивных вещей, как стальные балки для строительства небоскреба! В этом машиностроительном проекте вы воочию увидите мощность гидравлической системы, построив собственную рабочую модель подъемника.
Резюме
Машиностроение
Длинный (2-4 недели)
Нет
Шприцы, необходимые для этого проекта, можно заказать онлайн. Подробности смотрите в списке материалов и оборудования.
В среднем (50–100 долларов США)
Поскольку возможны легкие травмы, соблюдайте осторожность при использовании таких инструментов, как пила. Обязательно надевайте защитные очки при работе с инструментами. Используйте эпоксидную смолу в хорошо проветриваемом помещении и следуйте всем рекомендациям по безопасности на упаковке. Требуется наблюдение взрослых.
Мишель Марановски, доктор философии, Science Buddies
Цель
Применить принципы гидравлики при построении рабочей модели гидравлического подъемника.
Введение
Что общего у подъемника для инвалидных колясок, экскаватора на стройке и стоматологического кресла? Способность поднимать тяжелый груз. И во всех этих примерах эта способность обусловлена силой гидравлики.
Гидравлика изучает жидкости и их механические свойства: например, как они движутся, сопротивляются движению, действуют под давлением и т. д. В машиностроении одним из применений гидравлики является использование жидкостей, таких как вода и масло, для перемещения вещей. Зачем использовать жидкость для перемещения вещей вместо, скажем, воздуха? Одна важная причина заключается в том, что жидкость несжимаемый , что означает, что если вы нажмете на него, вы не сможете изменить его громкость. Например, если у вас есть чашка, наполненная зефиром, вы можете поместить в чашку еще больше зефира, сжимая (сжимая) зефир вместе. Но если стакан полон воды, вы не сможете налить в чашку больше воды, как бы сильно вы ни сжимали! Поскольку жидкость несжимаема, приложение силы (например, толчка или тяги) к одному концу гидравлической системы передает (передает) усилие через жидкость к другому концу.
Сила, распределенная по площади , или сила, разделенная на площадь, называется давлением . Нажатие на верхнюю часть стакана с водой оказывает давление на воду. Другой способ думать о давлении — представить, что вы нажимаете на предмет пальцем или ладонью. В обоих случаях вы прикладываете одну и ту же силу, но давление отличается, потому что площадь кончика вашего пальца намного меньше, чем ладонь. На рис. 1 показана простая гидравлическая система, в которой используются понятия силы и давления.
Гидравлическая система на рис. 1 состоит из заполненной жидкостью трубы, увенчанной двумя поршнями . Приложение силы, направленной вниз, к этой закрытой системе (в данном случае нажатие на левый поршень) заставляет жидкость двигаться против правого поршня и, поскольку жидкость несжимаема, толкает поршень вверх. Поскольку жидкость несжимаема, давление в жидкости одинаково во всех ее точках. Когда энергии от силы, приложенной к одному поршню, передается жидкости и отдает свою энергию для перемещения второго поршня, говорят, что работу совершил с жидкостью первый поршень. Гидравлические машины, такие как подъемники для инвалидных колясок и автомобильные домкраты, используют жидкости для работы. Эта работа может применяться для выполнения больших работ, таких как подъем тяжелых грузов.
Преимуществом гидравлических инструментов является концепция умножения силы . Умножение силы позволяет умножить силу, приложенную к одному поршню, на коэффициент умножения, чтобы увеличить силу, действующую на второй поршень. Это работает только в том случае, если первый поршень меньше по площади, чем второй поршень. Если мы возьмем упомянутую простую гидравлическую систему и изменим ее, чтобы использовать умножение силы, она будет выглядеть, как на рис. 2.
Когда первичный (меньший) поршень вдавливается, сила, приложенная к вторичному (большему) поршню со стороны жидкости, умножается на отношение площади вторичного поршня к площади первичного поршня. поршень. Это соотношение получено в уравнениях 1-3.
Уравнение 1.
Давление на вторичном поршне = Давление на первичном поршне
|
Поскольку давление — это сила, действующая на площадь, уравнение 1 преобразуется в уравнение 2.
Уравнение 2.
F s | Ф р | |
—— | = | —— |
А с | А р |
|
На рисунке 2 площадь обоих поршней представляет собой круг, а площадь круга равна πr 2 , где r — радиус окружности. Используя этот факт, уравнение 2 преобразуется в уравнение 3, чтобы найти силу, прикладываемую жидкостью к вторичному поршню.
Уравнение 3.
Сила, действующая на вторичный поршень = Сила, действующая на первичный поршень, x (площадь вторичного поршня/площадь первичного поршня)
Ф 905:30 с «=» Ф р ( | πr s 2 —— πr p 2 | ) |
|
Отношение площадей двух разных поршней в уравнении 3 называется мультипликативным коэффициентом . Используя уравнение 3, сила, действующая на вторичный поршень на рис. 2, в четыре раза превышает силу, действующую на первичный поршень. Таким образом, если первичный элемент прикладывает к жидкости силу 1 Н, сила жидкости, действующая на вторичный элемент, составляет 4 Н. Единственная проблема заключается в том, что первичный элемент необходимо опустить на 4 см, чтобы поднять вторичный элемент на 1 см.
Гидравлические механизмы так полезны благодаря увеличению силы. Небольшое усилие оператора на одном конце умножается и приводит к гораздо большему усилию на другом конце машины. Строительные машины, такие как экскаваторы и вилочные погрузчики, используют усиление гидравлики. Часто эти машины имеют гидроцилиндры. Гидравлический цилиндр состоит из поршня и цилиндра, в котором находится поршень и гидравлическая жидкость.
В этом научном проекте по машиностроению вы построите три модели поднимает гидравлику и демонстрирует концепцию увеличения силы с помощью шприцев с разными радиусами. Шприцы действуют как гидравлические цилиндры. Поршень шприца действует как поршень в гидроцилиндре. Примером гидравлического подъемника из реальной жизни является автомобильный подъемник для инвалидных колясок, подобный показанному на рис. 3. Какой максимальный вес может поднять каждая модель подъемника? Изменится ли максимальный вес, если изменить размер вторичного поршня?
Термины и понятия
- Гидравлика
- Несжимаемый
- Сила
- Район
- Давление
- Поршень
- Энергия
- Работа
- Умножение силы
- Ньютон
- Радиус (радиусы)
- Мультипликативный коэффициент
- Гидравлический цилиндр
- Гидравлический подъемник
- Диаметр
Вопросы
- Что такое сила? В каких единицах она измеряется?
- Как сила связана с работой и энергией?
- Какие примеры жидкостей используются в гидравлических системах?
- Какое свойство гидравлической жидкости или жидкости является наиболее важным?
- Можно ли использовать воздух для подъема грузов вместо жидкости? Почему или почему нет?
- В чем разница между первичным поршнем и вторичным поршнем?
Библиография
- Hodanbosi, C. (1996, август). Принцип Паскаля и гидравлика. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Проверено 20 марта 2012 г.
- Учебная видеотека. (2017, 12 марта). Объяснение основных принципов гидравлики . Проверено 17 января 2021 г.
- Бартелт, Т. (2004). Умножение силы гидравлической системой. Проверено 20 марта 2012 г. .
Материалы и оборудование
- Настенные панели, пустые, нержавеющая сталь (3). Вы можете приобрести пустые настенные пластины в хозяйственном магазине. Минимальный размер: 4,5 x 2,75 дюйма
- Крестообразная отвертка
- Шприцы, 12 мл, наконечник катетера (4). Вы можете приобрести 12-кубовые шприцы в www.amazon.com.
- Шприц, 35 мл, наконечник катетера. Вы можете приобрести шприц объемом 35 мл в www.amazon.com.
- Шприц, 60 мл, наконечник катетера. Вы можете приобрести шприц на 60 мл в www.amazon.com.
- Дополнительно: Ножовка
- Дополнительно: файл. Вы можете приобрести напильник в хозяйственном магазине.
- Универсальный нож
- Эпоксидная смола. Вы можете использовать либо Elmer’s® сверхпрочный эпоксидный цемент или Эпоксидная смола Devcon 5 минут.
- Бумажные тарелки (3)
- Одноразовые ложки (3)
- Дополнительно: замазка для сантехника
- Тиски, 4 дюйма. Вы можете приобрести тиски в строительном магазине или в Интернете по адресу www.amazon.com.
- Набор метрических гирь или различные материалы разной массы, которые можно использовать для испытаний. Вы можете взять набор метрических гирь в научной лаборатории вашей школы. Возьмите для начала 500-граммовую гирю, 200-граммовую гирю, две или три 100-граммовые гири и несколько гирь меньшего размера.
- Цифровые весы, если вы не используете набор стандартных гирь. Вы можете приобрести цифровые весы онлайн по адресу www.amazon.com.
- Силиконовая топливная трубка, внутренний диаметр 5/32 дюйма (3 фута). Вы можете приобрести силиконовые топливные трубки в www.amazon.com или из хобби-магазина.
- Стакан воды
- Линейка
- Взрослый волонтер
- Лабораторный блокнот
- Миллиметровая бумага
Экспериментальная процедура
Создание моделей гидравлических подъемников
- В этом проекте вы создадите три модели гидравлических подъемников, используя шприцы с поршнями разной площади и металлические стеновые пластины. Шприцы действуют как гидравлические цилиндры.
- Сначала вы соберете подъемник модели, который включает в себя прикрепление верхней части поршня вторичного шприца к задней части металлической пластины с помощью эпоксидной смолы, а затем соединение первичного шприца со вторичным шприцем с помощью трубки.
- Каждый подъемник будет оснащен первичным гидравлическим цилиндром объемом 12 кубических сантиметров (см), но каждый из них будет иметь один из трех различных вспомогательных гидравлических цилиндров: 12 см3, 35 см3 и 60 см3.
- В качестве гидравлической жидкости вы будете использовать воду.
- Подготовьте металлические пластины. Металлические пластины будут удерживать груз, а вторичный поршень будет поднимать пластину и грузы. С помощью отвертки Phillips выкрутите винты с обоих концов всех трех заглушек. Выбросьте винты.
- Подготовьте шприцы для прикрепления к металлическим пластинам. Убедитесь, что верхние части поршней в этих шприцах плоские, потому что они будут приклеены эпоксидной смолой к задней части металлических пластин, и они должны быть заподлицо с пластинами.
- Шприцы большего размера могут иметь кольца на поршне. Если на поршне есть кольцо, снимите его ножовкой. Подпилите остатки кольца так, чтобы верхняя часть поршня была как можно более плоской, как показано на рис. 4. Попросите взрослого добровольца помочь вам снять кольцо.
- Если 12-кубовые шприцы имеют изогнутый наконечник, отрежьте изогнутый наконечник канцелярским ножом, чтобы оставшийся наконечник был прямым. Отрезание изогнутого наконечника облегчает введение в трубку.
- Нанесите эпоксидную смолу на верхнюю часть одного шприца на 12, 35 и 60 мл на отдельную металлическую пластину, как показано на рис. 5, чтобы создать половину подъема модели. Шприцы, которые вы приклеиваете эпоксидной смолой к металлическим пластинам, являются вторичными шприцами (или вторичными гидравлическими цилиндрами).
- Следуя рекомендациям по технике безопасности и указаниям на упаковке эпоксидной смолы, смешайте достаточное количество эпоксидной смолы, чтобы сделать один слой за один раз. Используйте бумажную тарелку и одноразовую ложку, чтобы смешать эпоксидную смолу. Возможно, вы захотите, чтобы взрослый помог вам в этом.
- Поместите небольшую каплю эпоксидной смолы в середину одной из металлических пластин.
- Прикрепите эпоксидной смолой верхнюю часть поршня одного из 12-кубовых шприцев к металлической пластине. Следуйте инструкциям на упаковке эпоксидной смолы и дайте эпоксидной смоле застыть в течение рекомендованного времени. Выбросьте бумажную тарелку и ложку.
- Повторите шаги с 4a по 4c с одним шприцем на 35 см3 и одним шприцем на 60 см3.
- Затем вы будете использовать другой шприц на 12 мл и трубку для изготовления основного шприца (или основного гидравлического цилиндра).
- Отрежьте кусок трубки длиной 30 см.
- Вставьте наконечник 12-кубового шприца (который не приклеен к настенной пластине) в один конец трубки.
- Теперь первичный шприц готов к присоединению к вторичному шприцу (дополнительному гидравлическому цилиндру) для создания гидравлического подъема.
- Заполните первичный шприц и его трубки водой и подготовьтесь к присоединению к вторичному шприцу для создания гидравлического подъема. Вода будет служить гидравлической жидкостью в гидравлических лифтах.
- Протолкните поршень первичного шприца до упора вниз, чтобы он полностью вошел в цилиндр.
- Поместите свободный конец трубки в стакан с водой и потяните поршень вверх (при этом крепко удерживая остальную часть шприца). Это засосет воду в трубку и шприц. Потяните поршень медленно и плавно, чтобы избежать образования пузырьков в трубке.
- Потяните поршень основного шприца вверх до упора, не выпадая из цилиндра шприца.
- Слегка нажмите на поршень первичного шприца, чтобы удалить пузырьки на конце трубки.
- Вставьте наконечник вторичного шприца объемом 12 мл в свободный конец трубки, присоединенной к первичному шприцу.
- Убедитесь, что 12-кубовый гидравлический подъемник работает, проталкивая и втягивая воду во вспомогательный шприц и из него, толкая и вытягивая поршень первичного шприца. Примечание Если трубка соскочила со шприца, просто снова наполните трубку и первичный шприц водой, как в шаге 6, и снова подсоедините трубку к вторичному шприцу, загерметизировав соединение сантехнической замазкой.
- Завершите практику, потянув за первичный поршень и направив воду из вторичного шприца обратно в трубку и первичный шприц.
- Повторите шаги 6 и 7, используя узел вторичного шприца/металлической пластины объемом 35 см3 и узел первичного шприца/трубки объемом 12 см3, чтобы создать гидравлический подъемник модели объемом 35 см3.
- Повторите шаги 6 и 7, используя 60-кубовый узел шприц/металлическая пластина и 12-кубовый первичный узел шприц/трубка, чтобы создать гидравлический подъемник модели 60 куб.
Тестирование модельных гидравлических подъемников
- Теперь вы готовы испытать гидравлический подъемник модели 12 куб. см, гидравлический подъемник модели 35 куб. см и гидравлический подъемник модели 60 куб. ). Все три модели гидравлических подъемников должны иметь первичный и вторичный шприцы, а также гидравлическую жидкость или воду в первичном шприце и трубке.
- Убедитесь, что гидравлическая жидкость или вода находится в трубке и первичном шприце. Вторичный поршень должен быть вдавлен в свой цилиндр.
- Поместите тиски на прочный стол. Тиски будут использоваться для поддержки и удержания подъемников во время их подъема.
- Используйте набор легких грузов (например, метрические грузы в списке материалов) или несколько типов материалов разного веса для проверки гидравлического подъемника модели.
- Например, вы можете использовать книги, бутылки с водой или банки из-под еды. Вы можете комбинировать несколько разных предметов, чтобы увеличить вес.
- Чтобы подготовить 12-кубовый подъемник модели к испытаниям, вставьте 12-кубовый дополнительный шприц и его металлическую пластину вертикально в тиски. Установите подъемник так, чтобы манжета шприца находилась в губках тисков, а металлическая пластина находилась над губками, как показано на рис. 6. Установите дополнительный цилиндр шприца высоко в тисках, чтобы поршень не заедал при движении. вверх и вниз. Таким же образом закрепите каждый вторичный шприц, который вы тестируете, в тисках.
- Затяните тиски достаточно, чтобы удерживать шприц, но не настолько, чтобы поршень не мог перемещаться вверх и вниз внутри цилиндра.
- Подъемник следует держать достаточно крепко, чтобы при размещении веса на пластине подъемник не упал.
- Подъемник модели объемом 12 куб. см готов к испытаниям. Используйте собранные вами грузы и определите, насколько тяжело их поднимать с помощью вторичного шприца на 12 мл. Начните с небольшого веса и пробуйте все более тяжелые веса. Запишите все данные в таблицу данных в лабораторной тетради.
- Если вы используете для тестирования собственные материалы (не набор стандартных гирь), взвесьте материал на цифровых весах, прежде чем поместить его на подъемник. Запишите массу материала в лабораторную тетрадь.
- Убедитесь, что первичный поршень полностью выдвинут, а вторичный поршень полностью опущен.
- Установите материалы на пластину. Плавно нажмите на первичный поршень, перекачивая всю гидравлическую жидкость или воду из первичного шприца во вторичный шприц. При нажатии на первичный поршень и подаче гидравлической жидкости вторичный поршень и металлическая пластина поднимаются.
- Обратите внимание на то, как сильно вы должны нажимать на первичный поршень, чтобы поднять груз.
- Дополнительно: используйте линейку, чтобы измерить, насколько поднимается пластина, прикрепленная к вторичному поршню. Как это соотносится с расстоянием, на которое вы нажали на первичный поршень?
- Полностью вытяните первичный поршень, полностью опустив вторичный поршень.
- Увеличьте вес примерно на 100 граммов, используя другие материалы, и повторяйте шаги 5a–5f, пока вы больше не сможете поднимать вес, нажимая на первичный поршень.
- Вы можете обнаружить, что при использовании более тяжелых грузов с полностью выдвинутым поршнем тиски могут начать шататься. В этом случае пусть ваш доброволец держит тиски.
- Повторите шаги с 5a по 5g еще два раза, всего три попытки. Повторное проведение экспериментов гарантирует воспроизводимость и точность ваших данных. Перед каждым испытанием вытягивайте первичный поршень и возвращайте гидравлическую жидкость в первичный шприц и трубку.
- Повторите шаги 4–5 с гидравлическими моделями подъемников объемом 35 и 60 куб. Не забудьте записать все данные в таблицу данных в лабораторной тетради. Легче или сложнее поднять один и тот же вес с помощью вторичных шприцев разного размера? Металлическая пластина перемещается на большее или меньшее расстояние, когда вы полностью нажимаете на первичный поршень?
Анализ данных
- Рассчитайте силу, приложенную к первичному поршню в каждом испытании. Вы можете сделать это, используя уравнение 3 в фоновом режиме, но вам нужно будет изменить его, чтобы найти F p вместо F S . Вы знаете силу, приложенную к вторичному поршню (F S ), потому что знаете, какой вес вы положили на пластину, и можете измерить радиусы двух поршней с помощью линейки.
- Какому первичному поршню потребовалась наибольшая сила, чтобы поднять такой же вес? Что требовалось меньше всего? Какой из ваших гидравлических подъемников позволил вам поднять наибольший вес? Как это связано с принципом умножения силы в гидравлике?
- Необязательно: при каком подъеме вторичный поршень перемещается дальше всего, когда вы полностью нажимаете на первичный поршень? Который переместил его на кратчайшее расстояние? Как это связано с умножением силы?
- Постройте график x-y с весом, помещенным на вторичный поршень по оси x, и силой, необходимой для подъема этого веса с помощью первичного поршня по оси y, с разными линиями для каждого из трех ваших гидравлических подъемников.
- Как выглядит ваш график? Имеет ли смысл эта тенденция, учитывая принцип умножения силы в гидравлике?
Задать вопрос эксперту
У вас есть конкретные вопросы по вашему научному проекту? Наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают всю работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.
Опубликовать вопрос
Варианты
- Повторите эксперимент, используя минеральное масло в качестве гидравлической жидкости вместо воды. Влияет ли это изменение на максимальный поддерживаемый вес для каждого подъема?
- Какие еще типы моделей строительной техники или забавных приспособлений вы можете построить, используя принципы гидравлики? Например, можете ли вы построить стул для парикмахерской или игрушку, чтобы развлечь своего питомца? Дайте волю своему воображению! Руководство по процессу инженерного проектирования может помочь вам начать работу.
- Сделайте подъем с двумя вторичными шприцами и одним первичным шприцем. Какой максимальный вес может выдержать этот подъемник?
Вакансии
Если вам нравится этот проект, вы можете изучить следующие родственные профессии:
- Руководство по проекту научной ярмарки
- Другие подобные идеи
- Идеи проекта машиностроения
- Мои любимые
Лента новостей по этой теме
,
,
Цитировать эту страницу
Общая информация о цитировании представлена здесь. Обязательно проверьте форматирование, включая заглавные буквы, для используемого метода и при необходимости обновите цитату.
Стиль MLA
Персонал научных друзей. «Поднимите его! Поднимите груз с помощью гидравлики». Друзья по науке , 7 мая 2021 г., https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/ApMech_p048/mechanical-engineering/lift-a-load-using-hydraulics.