Гидравлический пресс принцип работы


Принцип работы и устройство гидравлического пресса

Современные механизмы, машины и станки, не смотря на кажущееся сложное устройство, представляют собой совокупность так называемых простых машин – рычагов, винтов, воротов и тому подобного. Принцип работы даже очень сложных приборов основывается на основополагающих законах природы, которые изучает наука физика. Рассмотрим в качестве примера устройство и принцип работы гидравлического пресса.

Гидравлический домкрат

Гидравлический пресс – машина, создающая усилие, значительно превосходящее изначально приложенное. Название «пресс» довольно условно: такие устройства часто действительно используют для сжатия или прессования. Например, для получения растительного масла семена масличных культур сильно спрессовывают, выдавливая масло. В промышленности гидравлические прессы применяются для изготовления изделий методом штамповки.

Но принцип устройства гидравлического пресса можно использовать и в других сферах. Самый простой пример: гидравлический домкрат – механизм, позволяющий приложением относительно небольшого усилия человеческих рук поднимать грузы, масса которых заведомо превышает возможности человека. На этом же принципе – использовании гидравлической энергии, построено действие самых разных механизмов:

  • гидравлического тормоза;
  • гидравлического амортизатора;
  • гидравлического привода;
  • гидравлического насоса.

Популярность механизмов такого рода в самых разных областях техники связана с тем, что огромная энергия может передаваться с помощью довольно простого устройства, состоящего из тонких и гибких шлангов. Промышленные многотонные прессы, стрелы кранов и экскаваторов – все эти незаменимые в современном мире машины эффективно работают именно благодаря гидравлике. Помимо промышленных устройств гигантской мощности, есть множество ручных механизмов, например, домкратов, струбцин и небольших прессов.

Как работает гидравлический пресс

Чтобы понять, как работает этот механизм, нужно вспомнить, что такое сообщающиеся сосуды. Этим термином в физике называют сосуды, соединенные между собой и заполненные однородной жидкостью. Закон о сообщающихся сосудах говорит, что находящаяся в покое однородная жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне.

Если мы нарушаем состояние покоя жидкости в одном из сосудов, например, доливая жидкость, или оказывая давление на ее поверхность, чтобы привести систему в равновесное состояние, к которому стремится любая система, в остальных сообщающихся с данным, сосудах повысится уровень жидкости. Происходит это на основании другого физического закона, названного по имени ученого, сформулировавшего его – закона Паскаля. Закон Паскаля заключается в следующем: давление в жидкости или газе распространяется во все точки одинаково.

На чем же основан принцип работы любого гидравлического механизма? Почему человек может с легкостью поднять автомобиль, весящий больше тонны, чтобы поменять колесо?

Математически закон Паскаля имеет такой вид:

Давление P зависит прямо пропорционально от приложенной силы F. Это понятно – чем сильнее давить, тем больше давление. И обратно пропорционально от площади прилагаемой силы.

Любая гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды с поршнями. Принципиальная схема и устройство гидравлического пресса показаны на фото.

Представьте, что мы надавили на поршень в большем сосуде. По закону Паскаля в жидкости сосуда начало распространятся давление, а по закону о сообщающихся сосудах, чтобы скомпенсировать это давление, в малом сосуде поршень поднялся. Причем, если в большом сосуде поршень сдвинулся на одно расстояние, то в малом сосуде это расстояние будет в несколько раз больше.

Проводя опыт, или математический расчет, несложно заметить закономерность: расстояние, на которые сдвигаются поршни в сосудах разного диаметра, зависят от соотношения меньшей площади поршня к большой. Тоже произойдет, если наоборот, силу прикладывать к меньшему поршню.

По закону Паскаля, если давление, полученное действием силы, приложенной к единице площади поршня малого цилиндра, во всех направлениях распространяется одинаково, то на большой поршень будет оказываться тоже давление, только увеличенное на столько, насколько площадь второго поршня больше площади меньшего.

В этом и заключается физика и устройство гидравлического пресса: выигрыш в силе зависит от соотношения площадей поршней. Кстати, в гидравлическом амортизаторе используется обратное соотношение: большое усилие гасится гидравликой амортизатора.

На видео представлена работа модели гидравлического пресса, которая наглядно иллюстрирует, каково действие этого механизма.

Устройство и работа гидравлического пресса подчиняется золотому правилу механики: выигрывая в силе, проигрываем в расстоянии.

От теории к практике

Блез Паскаль, теоретически продумав принцип работы гидравлического пресса, назвал его «машиной для увеличения сил». Но с момента теоретических изысканий до практического воплощения прошло более ста лет. Причиной такого запаздывания была не бесполезность изобретения – выгоды машины для увеличения силы очевидны. Конструкторами предпринимались многочисленные попытки соорудить это механизм. Проблема была в сложности создания уплотнительной прокладки, которая позволяла бы плотно прилегать поршню к стенкам сосуда и в тоже время, давать возможность ему легко скользить, сводя к минимуму издержки на трение – резины ведь тогда еще не было.

Проблема решилась только в 1795 году, когда английским изобретателем Джозефом Брамой был запатентован механизм, получивший название «пресс Брама». Позднее это устройство стали называть гидравлическим прессом. Схема действия прибора, теоретически изложенная Паскалем и воплощенная в прессе Брамы, нисколько не изменилась за прошедшие столетья.

metall.trubygid.ru

Гидравлический пресс – откуда сила гнуть металл?

Любой гидравлический пресс (настольный, напольный) представляет собой специальный механизм для обработки металлов. Приводится он в действие посредством жидкости, находящейся под высоким давлением. Ниже будут рассмотрены более подробно механизм действия, виды приспособлений и их особенности.

Предпосылками для создания подобного механизма послужило открытие закона Паскаля, однако впервые применить его смогли только лишь спустя более чем сто лет. Итак, английский изобретатель вместе со своим помощником создал первую в мире гидравлическую машину аж в конце восемнадцатого века. В то время ее использовали исключительно для выдавливания виноградного сока, пакетирования сена, отжима масла.

В промышленной же области он обрел свою популярность только в середине 19 века, и тогда его стали применять для листовой и объемной штамповки, ковки слитков, правки, гибки и т. д. Затем такие машины получили распространение и в производстве различных изделий из пластмассы, резины, текстолита, фанеры и иных материалов. Первые агрегаты имели довольно внушительные размеры, поэтому использовались только на производстве, сегодня же можно найти и компактные механизмы, применение которых возможно даже в быту.

Во сколько раз сечение одного поршня больше второго, во столько раз увеличивается сила на выходе в отличие от приложенной.

Принцип работы гидравлического пресса заключается в равномерном распределении давления. Итак, у нас есть два поршня разной площади (S1 и S2) и силы, которые на них действуют (F1 и F2 соответственно). Таким образом, если на первый поршень будет воздействовать определенная сила снизу, то по закону Паскаля и на второй элемент будет действовать такое же давление (Р). Вспомним курс физики за седьмой класс и получим: Р=F1/S1=F2/S2, а значит, F2= F1*(S2/S1). Если далее преображать равенство, то выражение F2/F1=S2/S1 также будет верным, а, следовательно, приложив изначально малую силу можно ее увеличить во столько раз, во сколько площадь второго поршня будет больше первого. Например, S1=3 см2, а S2=3000 см2, тогда приложенная сила в 1 Н к первому поршню увеличится в 1000 раз и будет составлять 3000 Н.

Устройство гидравлического пресса в зависимости от его вида и назначения практически не изменяется и состоит из следующих основных узлов: цилиндры (рабочий и возвратные), подвижная поперечина и станина. На последней располагаются все элементы. Если агрегат габаритный, то в его конструкцию входит еще и гидравлический цилиндр, главной функцией которого - уравновешивать поперечину. Рабочий инструмент крепится к подвижной поперечине, связанной с плунжерами цилиндров.

Работа гидравлического пресса заключается в следующем. Плунжер начинает свое движение под давлением жидкости и перемещает подвижную поперечину. На последней устанавливается специальный боёк, плита или же иной рабочий инструмент, который, упираясь в деталь, деформирует ее. Скорость передвижения обычно не превышает 30 см/с, а давление жидкости достигает 32 МПа. После опрессовки жидкость поступает в возвратные цилиндры, и поперечина возвращается на прежнее место.

Итак, гидравлические прессы бывают с открытой или же закрытой рамой. В принципе, и те, и другие имеют практически одинаковое предназначение: выпрессовка, запрессовка, гибка и правка различных изделий. Рассмотрим же более подробно каждый из них. Механизм с открытой рамой более удобен, и в этом случае появляется возможность работать с крупногабаритными, длинномерными деталями, а также элементами, имеющими сложную форму, которые неудобно или же невозможно разместить в прессах с закрытой рамой.

Регулировка высоты рабочего пространства осуществляется посредством домкрата, который фиксируется в определенном положении. Также иногда они могут быть оснащены насосом с ручным приводом, такое дополнение дает возможность работать прессу даже без питания.

Механизмы с закрытой рамой больше подходят для работы с мелкогабаритными, а также средними деталями. Благодаря специальным установочным отверстиям его можно крепить в нужном месте, и появляется возможность выбрать наиболее удобное место. Размер рабочей области подобных машин также регулируется в зависимости от величины обрабатываемых деталей.

Кроме того, гидравлические прессы в зависимости от конструкции делятся на горизонтальные и вертикальные. Первые, в основном, используются для утилизации различных отходов (текстильных, бумажных, пластиковых, жестяных и т. д.). Они зачастую имеют достаточно габаритные размеры, некоторые из них могут занять даже полквартиры. Поэтому их преимущественно используют на больших предприятиях. В принципе, конструкция ничем особо не отличается, кроме внешней прессующей плиты, которая и является главным элементом таких машин. Преимущества использования в качестве утилизационной машины пресса именно с горизонтальной конструкцией заключается в том, что появляется возможность автоматизировать процесс практически на 100%, вплоть до обвязки тюка вторсырья.

Вертикальные прессы необходимы для выполнения такой операции, как прошивка заготовок при производстве труб. Они оборудованы поворотной рамой и двумя контейнерами, дающими возможность механизировать процедуру чистки и охлаждения втулок. Также благодаря специальному приспособлению намного упрощается процесс замены некоторых изношенных элементов оборудования. Кроме того, автоматизирован процесс загрузки сырья и перевод его из горизонтального положения в вертикальное.

Выше были рассмотрены особенности больших агрегатов, которые в основном нашли свое применение на крупных предприятиях, но кроме них существуют и ручные механизмы - их целесообразно приобретать и для работы в домашних условиях. Рассмотрим особенности, так сказать, гаражного гидравлического пресса, и его сферу применения.

В основном это ремонт автомобилей и иных механизмов, имеющих впрессованные детали - таким образом, это неотъемлемый инструмент автомастерских, станций технического обслуживания и т. д. В действие он приводится путем нажатия на специальную ручку, и этого усилия вполне достаточно, чтобы осуществить запрессовку либо распрессовку узлов.

Какова же схема гидравлического пресса ручного типа? Такие агрегаты различаются конструкцией станины, которая бывает консольной и может состоять из одной направляющей или же иметь две направляющие. Плунжер располагается сверху либо снизу. В первом случае можно регулировать положение опорной площадки, что позволяет максимально подстроить пресс под высоту обрабатываемой детали.

Неважно, каково расположение плунжера (верхнее или нижнее), в любом случае необходимо, чтобы деталь во что-то упиралась, для этой цели предусмотрен специальный упор в виде винта с воротом. Закручивая либо выкручивая его, можно задавать расстояние до рабочей площадки. Также они имеют манометр и специальную систему с наружным переключателем, посредством которой сбрасывается рабочее давление.

Существуют еще и гидравлические пресс-клещи, которые состоят из корпуса, пуансона, матрицы, резервуара для жидкости и ручки. В торце корпуса находится трубка, изолирующая гидравлический привод от попадания в него воздуха, и позволяющая работать им в любом пространственном положении. Чаще всего рабочей жидкостью для таких клещей выступает машинное масло. Для того чтобы совершить ими опрессовку, необходимо подобрать подходящую матрицу и пуансон, установить первую в шток, а второй в бугель. Затем, предварительно перекрыв перепускной канал, вкладывается обрабатываемый элемент, и, покачивая ручку, осуществляют опрессовку.

tutmet.ru

Основные функции и принципы работы гидравлического пресса

Гидравлический пресс – это оборудование, которое используется в промышленности для разных целей: для сжатия каких-либо изделий, придания им определенной формы, для перемещения тяжелых предметов и прочих производственных нужд.

Пресс

Изобретено полезное устройство было в конце 18-го века и первоначально использовалось чаще всего в сельском хозяйстве: пресс применяли для выжимки соков из ягод и плодов, использовали в процессе получения масла из семян подсолнечника или плодов оливы, применяли для упаковки сена в удобные брикеты.

С развитием промышленности прессы сумели доказать свою полезность и эффективность и в данной области: их активно употребляли для изготовления слитков из различных металлов, для формовки труб, для переработки и прессовки отходов.

Не утратили своей актуальности гидропрессовальные установки и в наши дни: гидропресс можно увидеть на любом промпредприятии, без них невозможен выпуск пластика, резиновой и фанерной продукции. Каково устройство и принцип работы гидравлического пресса разберемся вместе в данной статье.

Как работает гидропресс

Вкратце описать принцип работы гидропресса можно так: конструкция позволяет при приложении незначительного усилия в конкретной зоне получить большее усилие в другой конкретной зоне.

Состоит оборудование из двух соединенных между собой емкостей цилиндрического типа, которые заполняются жидкими веществами — водой, маслом.

При работе агрегата в силу вступают правила гидростатики, и происходит следующий процесс: нажатием на поршень малый в прессе, будет оказано давление на жидкость, находящуюся в малой же цилиндрической емкости. Но поскольку по закону Паскаля давление в жидкостях передается в одинаковой степени во все стороны, то и в емкости большей возникнет давление, только значительно большее, поскольку большей будет площадь емкости.

Этот принцип действия гидропресса широко применяется в промышленности и технике. Однако нужно учитывать, что при расчете мощности увеличенного давления, следует обязательно учитывать и силу трения.

Классификационная градация гидропрессов

Градируется гидравлическое оборудование по техназначению и в зависимости от него может различаться видом узлов, их числом и их положением.

По техназначению классификация гидропрессов будет выглядеть следующим образом:

  • оборудование, применяемое в процессах ковальных и штамповочных;
  • устройства выдавливающие;
  • прессы, производящие листовую штамповку;
  • оборудование, применяемое в работах по правке и сборке;
  • прессы утилизирующие металлоотходы.

От техназначения агрегата напрямую будет зависеть его конструкция, а именно: форма станины, вид цилиндрических элементов.

Виды цилиндров, применяемых в гидравлическом оборудовании

В гидропрессе цилиндры могут быть разного вида. Вид цилиндров связан с технологическим назначением оборудования. Рассмотрим существующие типы цилиндрических элементов:

Цилиндрические элементы диффренциально-плунжерные или плунжерные. Эти детали считаются элементами примитивного действия. Этот подвид цилиндров применим тогда, когда через активный поршень должна проходить иголка или иной элемент системы;

Поршневые цилиндры обычно задействуются тогда, когда в системе в качестве рабочего жидкостного вещества применяется масло. Кольца поршня будут выступать уплотнителем, необходимым для работы плунжера.

Цилиндры обратного хода применяются тогда, когда гидропресс имеет неподвижную станину и рабочий цилиндрический элемент также располагается в низу конструкции. Элементы обратного хода обеспечивают возвращение движимых частей агрегата в изначальное положение.

В промышленности задействуются разные типы гидропрессовальных конструкций, рассмотреть все существующие разновидности прессов в одной статье невозможно, а потому поговорим в следующем разделе о наиболее распространенной разновидности прибора – прессе п6736 (фото).

Гидропресс п6736: описание установки и сфера применения

Применяется установка для выполнения распрессовочно-запрессовочных работ. Чаще всего п6736 используется в сфере железнодорожного транспорта: при помощи устройства прессуются и распрессовываются пары колес составов, поездов метро, трамваев. Применяется гидропресс для обслуживания транспорта в горнодобывающей и металлургической промышленности. Агрегат указанного типа являет собой горизонтальную установку, состоящую из двух подпорок – передней и задней. Подпорки соединяются между собой парой тяг, а также между ними помещается двигающаяся планка.

Принцип работы гидравлического пресса п6736 заключается в том, что планка и передняя подпорка с прочими элементами образуют систему, на которую ложится прессующее усилие, в передней же части подпорки располагается и цилиндр, который создает нужную силу для прессующего воздействия.

Как работает оборудование

Чтобы запустить пресс в работу – устройство нужно правильно разместить в рабочей зоне. Далее при воздействии на главный цилиндр пресса собственно и осуществляется запрессовочно-расспресовочный процесс. Чтобы было удобнее загружать и удерживать в агрегате изделия – в работе используются крюкообразные подвесы.

Подробнее ознакомиться с правилами работы прессовального оборудования данного типа можно в рабочей инструкции к гидропрессу. Там же будут содержаться полные сведения о технических характеристиках модели.

Управление устройством осуществляется путем нажатия кнопок на специальном пульте, который находится на фасаде передней подпорки агрегата. У планки и электротельферов управление находится на соответствующих кнопочных станциях.

Данный тип гидропресса может работать в трех разных режимах: ручном, наладочном и полуавтоматическом. Выбор режима зависит от того, каким должен быть уровень контроля над проводимыми работами: к примеру, чтобы видеть до какой степени спрессовываются изделия и с какой силой, рекомендуется использовать агрегат в ручном режиме.

metall.trubygid.ru

Гидравлический пресс: принцип действия

С какой силой вы можете сжать в руках какой-либо предмет? Возможно, вы силач, и сил у вас очень много. Однако, каким бы силачом вы ни были, вы не сможете вручную выжать масло из семян подсолнуха. Для этого нужен пресс.

При этом, имея даже небольшой гидравлический пресс и зная физику, можно умножить силу своих рук в десятки и даже сотни раз.

И тогда вы без проблем сможете выжать масло, смять пластиковые бутылки и картон и даже огромную кучу жестяных банок превратить в небольшую стопку жестяных лепешек.

На чем же основан принцип работы гидравлического пресса, что он позволяет буквально из ничего умножать приложенную силу во много раз?

Принцип работы гидравлического пресса

Гидравлический пресс – это машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие сдавливаемой жидкостью. В основе ее работы лежит закон Паскаля, который, кстати, и изобрел гидравлический пресс, только называл он его «машиной для увеличения сил».

Состоит гидравлический пресс из двух соединенных между собой сосудов различного сечения, наполненных минеральным маслом или водой. Так как давление в жидкостях передается одинаково во все стороны, то приложив некоторое давление на жидкость в малом сосуде, мы получим такое же давление в большом сосуде на единицу площади.

Но, так как сечение большого сосуда будет значительно больше, то и давление, оказываемое по всей площади сечения, будет больше во столько раз, во сколько раз больше площадь этого сечения.

А, поместив между столбом жидкости в большем сосуде и неподвижной опорой некоторое тело, мы и получим давление на тело, превосходящее приложенное в несколько раз.

Например, если разница в сечениях сосуда у нас стократна, то и сила, получаемая на выходе, будет больше приложенной в сто раз. Вот таким образом и можно увеличить силу своих рук во много раз, не применяя дополнительные источники сил.

Гидравлический пресс своими руками

Промышленность выпускает различные варианты прессов разного назначения. Без них немыслимо производство картона, фанеры. В металлургии применение прессов стало неотъемлемой частью практически всех процессов обработки металлов.

Гидравлические устройства, основанные на том же принципе, в наше время являются совершенно привычными деталями автомобилей, велосипедов и так далее.

Однако, пресс гидравлический можно изготовить и своими руками. Причем, часто, как показывает опыт, самодельный гидравлический пресс не только не уступает заводским аналогам, но и превосходит их.

Для этого необходимо наличие некоторых инструментов, правильно приделанных рук и, естественно, «соображалки». Чертежей и рекомендаций, как сделать гидравлический пресс в домашних условиях в интернете предостаточно, главное – это соблюдайте правила техники безопасности.

И изготовление пресса обойдется вам в сумму в несколько раз меньшую, чем при покупке заводского варианта.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Манометры: трубчатый металлический и жидкостный, принцип действия Следующая тема:   Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
Твитнуть Нравится Нравится

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru


Смотрите также