神奇的万吨水压机 (2)

神奇的万吨水压机
在一些小型的工厂，工人打铁时，一手拿着钳子，夹住烧红了的铁块，
一手挥动铁锤对准铁砧上的铁块，一锤一锤地打。

显然，要锻打较大的金属
锻件，就要用更大的锤子，使更大的劲。

在制造一些重型机器设备中，有时
要锻造一、二百吨重的锻件。

而一个250吨的钢锭，其体积大约长7m 、直
径2.4m 那么大的圆柱。

这样大的锻件，靠人力是无法锻打的。

这么大的锻件要用万吨水压机来锻压（图1）才行。

我国的工人、技术
人员发挥自力更生的精神，克服困难，利用较小的设备，制成了万吨水压机。

万吨水压机能产生1.2×108N 的压力，这么大的压力是怎样产生的呢？是它
本身特别重吗？
其实，它的“体重”只有2100吨。

这个钢铁大力士上的力气完全是
从水得来的，是运用帕斯卡定律得来的。

如图2所示，将帕斯卡球的金属
球内灌满水，先使球朝上，手握手柄向上推活塞，观察在不推活塞时，扎
在各个孔上的橡皮膜无形变；当外加压强时，不同方向的小孔上的橡皮膜都发生形变，并且各橡皮膜凸出的程度相同，外加压强加大时，橡皮膜凸
出形变的程度变大。

改变球的方向，重做几次实验，结果表明加在密闭液体上的压强能够被液体大小不变地向各个方向传递，这就是帕斯卡定律。

让我们应用帕斯卡定律设计如图3简易的水压机。

在密闭的容
器两端，装有大、小两个可以上下移动的活塞。

如果大活塞面积为
400cm 2，小活塞面积为2 cm 2，当小活塞上加10N 力时，小活塞加
在水上的压强等于p =241110210m
N S F -⨯==5×104Pa 。

根据帕斯卡定律，水就会将这个压强大小不变地传到大活塞上，大活塞就能产生F 2= pS 2=5×104Pa ×4×10-2 m 2=2000N 的压力。

即大活塞的截面积是
小活塞的多少倍，那么大活塞上产生的压力，就是作用在小活塞上的压力的多少倍。

根据上述原理，要产生巨大的压力，一个办法是把大活塞的面积加大；另一个是增大小活塞上的压强。

单纯用第一个办法不行，因为大活塞没有办法制造得非常大；单纯采用第二种办法，也不行，因为容器里的水压强太大就会把容器挤破。

怎么办呢？
万吨水压机采用分担的办法：它采用六个工作缸，每个缸产生2×107N 的压力，六个缸总共产生1.2×108N 的压力。

每个缸里水的压强是3.5×107Pa 。

这样的高压水是通过高压空气泵向贮液筒压入高压空气，高压空气使筒里的水变成高压水。

这些具有3.5×107Pa 的高压水便推动工作缸里的大活塞向下移动，从而产生巨大的压力来锻压钢锭。

图
1 图
2。