Pressa idraulica

Prendi due siringhe di dimensioni chiaramente diverse — ad esempio 5 ml e 50 ml. Misura il diametro interno di ciascuna con un calibro.

Calcola le aree: A = π d² / 4.

Calcola il rapporto A₂/A₁. Questo singolo numero prevede tutto ciò che la macchina farà, quindi annotalo prima di eseguire qualsiasi test.

Collega le due siringhe con il tubicino e riempi l'intero circuito con acqua, eliminando ogni bolla.

L'aria è il nemico e questo non è un dettaglio. L'aria si comprime; l'acqua essenzialmente no. Una bolla assorbe la tua corsa come un cuscino invece di trasmetterla, quindi la pressa risulta spugnosa e fornisce solo una frazione della sua forza.

Ogni sistema idraulico mai costruito ha una procedura di spurgo proprio per questo motivo.

Posiziona la siringa grande in verticale e metti una bilancia da cucina sotto il suo stantuffo. Premi la siringa piccola con una forza nota: appoggia sopra di essa una massa nota.

Leggi la forza sulla siringa grande.

Confronta il risultato con il rapporto previsto al passaggio 1. Aspettati una concordanza entro circa il 10–20%: la differenza è dovuta all'attrito delle guarnizioni, che è il costo reale di ogni macchina idraulica e il problema che Bramah non riuscì a risolvere da solo.

Segna entrambi i pistoni. Spingi quello piccolo di una distanza misurata di 50 mm e misura di quanto si è spostato quello grande.

Aspettati che sia 50 mm ÷ (A₂/A₁).

Moltiplica forza × distanza a ciascuna estremità. I due prodotti dovrebbero essere più o meno uguali. Non hai creato energia: ne hai cambiato le condizioni. Vale la pena farlo deliberatamente, perché è proprio il punto che le persone più spesso trascurano quando si parla di idraulica.

Ripeti il passaggio 3 con gli stantuffi asciutti, poi leggermente lubrificati.

Aspettati che la versione lubrificata fornisca misurabilmente più forza per lo stesso input.

La differenza è l'attrito della guarnizione, e varia con la pressione: più premi forte, più la guarnizione viene compressa contro la canna. Una pressa efficiente a bassa pressione può essere scarsa ad alta pressione, che è esattamente il problema che la coppa in cuoio e, successivamente, l'O-ring sono stati ideati per risolvere.

Il brevetto. Brevetto britannico 2045, "Obtaining and Applying Motive Power", Joseph Bramah, 31 marzo 1795. Pascal aveva enunciato il principio nel 1653; Bramah costruì la macchina.

Perdeva, e Henry Maudslay lo risolse. Le prime presse non riuscivano a mantenere la pressione: la guarnizione attorno al pistone veniva espulsa dalla stessa pressione che doveva contenere. Il dipendente di Bramah, Henry Maudslay, ideò la guarnizione a coppa in cuoio autoserrante: una coppa di cuoio rivolta verso la pressione, in modo che più il fluido spinge, più la guarnizione viene premuta contro la canna. La pressione sigilla il proprio contenitore. Senza questo, il brevetto 2045 sarebbe una buona idea che non funziona, e il nome di Maudslay merita di stare accanto a quello di Bramah: in seguito divenne uno dei costruttori fondamentali di macchine utensili a pieno titolo.

La tenuta autoattivante è l'idea che è sopravvissuta alla pressa. La coppa in cuoio, la moderna guarnizione a labbro, l'O-ring nella sua sede e il segmento elastico nel cilindro funzionano tutti allo stesso modo: una geometria che converte la pressione da sigillare nella forza che esegue la tenuta.

Dove è finita. La pressa di Bramah rese possibili la forgiatura, la pressatura di balle e, con l'accumulatore di Armstrong mezzo secolo dopo, le reti di potenza idraulica che azionavano gru portuali, ponti girevoli e montacarichi dei teatri nelle città vittoriane. Le condotte idrauliche centralizzate furono un vero servizio municipale, a Londra fino al 1977.

Il limite onesto. Una pressa idraulica è lenta e la sua corsa è breve, a causa del passaggio 4. È la macchina sbagliata ovunque contino velocità o spostamento, e quella giusta ovunque conti la forza: per questo le presse sono idrauliche e i torni no.