油圧ロッドはなぜそんなに強力なのでしょうか?人間の力は油圧兵器に対抗できるのか？ただの注射器

油圧ロッドは、収納機能付きの小型ベッドや昇降機能付きの回転椅子から、大型の掘削機、建設用クレーン、フォークリフトなど、油圧技術を活用したさまざまなものに私たちの生活の中で幅広く使用されています。

油圧ロッドを使用すると、非常に手間のかかる多くの作業が非常に簡単になります。例えば、収納機能付きのベッド。油圧ロッドが取り付けられていない場合、ベッドボードを持ち上げるには多大な労力が必要になります。油圧ロッドを取り付けた後は、軽く引っ張るだけで、油圧ロッドがベッドボードを簡単に持ち上げます。これは建設機械においてはさらに当てはまります。土や岩がどんなに固くても、油圧技術を使えば掘削機で掘り出すことができます。

そこで疑問なのは、掘削機の油圧ロッドはそれほど太くも大きくも見えないのに、なぜこの小さな油圧ロッドがそれほど強力なのかということです。

油圧ロッドは液体で満たされたピストンとして簡略化できます。油圧ロッドの原理を説明するには、まず、1653 年に「パスカルの法則」という法則を提唱したフランスの数学者で物理学者のブレーズ パスカルという人物について触れなければなりません。

パスカルの法則は「静圧伝達原理」としても知られています。この原理は、閉じた液体内の任意の点に加えられた圧力が液体のすべての部分に瞬時に伝達され、圧力の大きさは変化しないことを示しています。

もっと簡単に言えば、液体の静的状態が変化しない場合、液体のどの部分に圧力を加えても、液体のあらゆる点の圧力は同じ量だけ変化します。パスカルはこの法則を思いついた後、それに基づいて注射器を発明しました。はい、現在注射に使用されている注射器はこの物理学者によって発明されました。

密閉容器内では、静止した液体に加えられた圧力が各ポイントに同時に伝わるため、注射器を押すと針先から液体が押し出されます。

実際、油圧ロッドは注射器であり、この注射器を簡単に押すには、別の小さな注射器だけが必要です。直径 4 cm の大きな注射器と直径 1 cm の小さな注射器があるとします。 2本の注射器をチューブで接続し、液体を注入します。次に、それぞれ大きい注射器と小さい注射器を押してもらうようにお願いする。誰が勝つでしょうか？もちろん、小さな注射器を押し込むものです。なぜ？液体の圧力は、加えられた圧力を力のかかる面積で割った値に等しいため、加えられた力が同じであれば、力のかかる面積が小さいほど、液体の​​圧力は大きくなります。

小型注射器の直径は1cmで、その力を受ける面積は約0.79平方センチメートルです。大型注射器の直径は4cm、その力を受ける面積は約12.56平方センチメートルです。つまり、大きい注射器の力を受​​ける面積は小さい注射器の約16倍になります。そのため、加えられた力が同じ場合、小さい注射器によって発生する圧力は大きい注射器の 16 倍となり、小さい注射器は大きい注射器を簡単に押すことができます。

これで、油圧ロッドを、厚さの異なる 2 つのピストンで構成された機械システムとして想像できることがわかりました。小さなピストンはわずかな力を加えるだけで、大きなピストンに破壊的な力を与えることができます。この原理を知っていれば、強力な油圧アームに対抗するには小さな注射器だけが必要です。

楽しくて不正確な計算をしてみましょう。

油圧技術を使用する最も一般的な大型機械は掘削機です。掘削機の油圧アームの厚さはよく分かりませんが、片手で持つには厚すぎます。直径が10センチメートルであっても、その耐力面積は78.5平方センチメートルです。一般的な掘削機のブームの掘削力は約10,000キログラムですが、人の場合はどれくらいの推力があるのでしょうか？大人が100キログラムを押すのは問題ないはずです。つまり、掘削機の力は人間の力の100倍なので、掘削機と同じ力を得るには、掘削機の油圧アームの1/100の力面積を持つ小さな注射器だけが必要です。力面積が0.785平方センチメートルの注射器の直径は約1センチメートルなので、掘削機に結びつけるには直径1センチメートルの小さな注射器だけが必要です。

もちろん、これはあくまで理論上の話です。実際には、注射器は強度が十分ではないため、対決中に爆発する可能性があります。回転椅子の油圧ロッドの爆発も同じ原因で、瞬間圧力値が油圧ロッドの内壁の支持力を超えるためです。

では、油圧ロッドの爆発をどうしたら回避できるのでしょうか?正規メーカーが製造する正規品であれば、理論的には材料強度のストレステストも実施されており、通常は問題はないはずです。しかし問題は、多くの人が自分の椅子が適格な製品であるかどうか確信できないことです。それで彼らは何をすべきでしょうか?防爆鋼板を手動で取り付けることができます。私は回転椅子の下の油圧ロッドの上に自分で取り付けました。 30cm角の小さな鉄板です。価格は300元で、防弾仕様だと言われている。 「大きい注射器と小さい注射器」の例は、油圧ロッドの基本原理を説明するためだけに使用します。実際、油圧機械の油圧ロッドは小さな注射器で押されるわけではありません。一方では、小さな注射器の強度が十分でないことが原因であり、他方では、小さな注射器の長さが十分でないことが原因です。そのため、大型の油圧機械では、小さな注射器の役割を果たすために「油圧ポンプ」と呼ばれるものが使用されています。

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