Home Бизнес Устройство и принцип работы гидравлического пресса для штамповки металла

Устройство и принцип работы гидравлического пресса для штамповки металла

0
2

Содержание статьи

Принцип работы гидравлического пресса

Работа гидравлического пресса основана на принципе гидравлического рычага.

На рисунке показана схема простейшего гидравлического пресса, состоящего из поршней большего и малого диаметров, установленных в сообщающихся цилиндрах, под поршнями находится жидкость. На поршень малого диаметра площадью S1 оказывается усилие F1, определим усилие F2, которое сможет преодолеть поршень площадью S2.

Давление под поршнем 1 можно вычислить по формуле:

Давление под поршнем 2 будет определяться зависимостью:

Согласно закону Паскаля давление, приложенное к жидкости передается всем точкам этой жидкости одинаково во всех направлениях.

Сила на втором поршне будет увеличена пропорционально соотношению площадей поршней. Чем больше площадь второго поршня, и чем меньше площадь первого тем больший коэффициент усиления можно получить на гидравлическом рычаге.

Величина перемещения поршня 2 зависит от объема жидкости, вытесненного поршнем 1. Определим величину перемещения второго поршня l2, при перемещении поршня 1 на расстояние l1.

Так как первый поршень меньше второго, то расстояние на которое переместится второй поршень будет меньше расстояния, на который переместится первый поршень.

Получается, что представленная конструкция позволила значительно увеличить усилие, но при этом произошло снижение величины перемещения. Каким образом можно увеличить величину хода поршня 2, не увеличивая конструкцию?

Добавив в конструкцию два обратных клапана, и бак с дополнительным объемом рабой жидкости, мы сможем увеличить величину перемещения поршня 2, увеличивая число циклов перемещения поршня 1. Для возврата поршня 2 в исходное состояние добавим задвижку или распределитель, позволяющий при необходимости вытеснить жидкость из под поршня 2 обратно в бак.

Рассмотрим как работает гидравлический пресс в данном случае.

Во время перемещения поршня вниз под действием давления жидкости клапан 1 прижимается к седлу – закрывается, а клапан 2 открывается, жидкость поступает под поршень 2, заставляя его перемещаться и при необходимости преодолевать усилие нагрузки.

По достижении крайнего нижнего положения поршень начинает перемещаться вверх, увеличивая объем под поршнем, в результате создавшегося разряжения клапан 1 откроется, а клапан 2 закроется жидкость из бака будет поступать под поршень 1. После достижения крайнего положения поршень начнет движение вниз вытесняя рабочую жидкость, цикл повториться.

Таким образом увеличивая число циклов, можно достигнуть необходимой величины перемещения поршня 2 с увеличенным, за счет разницы площадей, усилием.

Представленную конструкцию можно назвать простейшим гидравлическим прессом, поршень 1 совместно с обратными клапанами 1 и 2 является поршневым насосом, поршень 2, установленный в цилиндрической камере – гидроцилиндром одностороннего действия, управление потоками жидкости осуществляется с помощью распределителя или задвижек.

Предназначение

Гидравлические прессы применяются в различных направлениях промышленности. С их помощью можно выполнять множество технологических операций:

  • холодная, горячая ковка металлических заготовок;
  • штамповка листового металла;
  • выправление деталей;
  • обжим цилиндров;
  • сгибание листовых материалов;
  • склейка под воздействием давления;
  • спрессовка втулок, подшипников.

Часто прессы используются для обработки отходов металлообработки. Они позволяют спрессовать большое количество металлического мусора в один блок, которые будет занимать меньше места.

Устройство, принцип работы гидравлического пресса

Чтобы понять принцип работы гидравлического пресса, вспомним правило сообщающихся сосудов. Его автор Блез Паскаль установил, что если они наполнены однородной жидкостью, то ее уровень во всех сосудах одинаков. При этом конфигурация емкостей и их размеры не имеют значения. В статье будут описаны несколько опытов с сообщающимися емкостями, которые помогут нам разобраться в устройстве и принципе работы гидравлического пресса.

Эксперимент

Допустим, у нас есть сообщающиеся сосуды с разной площадью поперечного сечения. Площадь меньшего обозначим s, большего — S. Наполним емкости жидкостью. По закону сообщающихся сосудов поверхности жидкостей находятся на одной высоте.

Закроем сосуды сверху поршнями. Можно считать, что s и S — это площади поршней. Надавим на меньший силой f. Он пойдет вниз, жидкость будет перетекать в больший цилиндр, и поршень слева начнет подниматься. Чтобы не дать ему подниматься, мы тоже приложим к нему силу. Обозначим ее F.

Чтобы приблизиться к пониманию принципа работы гидравлического пресса, попробуем найти связь между этими двумя силами. Будем исходить из условия равновесия. До того, как мы накрыли сосуды поршнями, жидкости находились в равновесии. Давление в емкостях было одинаковым (p=P). Надавим на оба поршня так, чтобы жидкость по-прежнему оставалась в равновесии. Давления p и Р, конечно же, увеличатся. Однако они по-прежнему останутся одинаковыми, потому что увеличатся на одну и ту же дополнительную величину. Это величина давления, создаваемого поршнями. Она по закону Паскаля передается всюду.

Вот условие равновесия: p=Р. Можно рассматривать давление, создаваемое поршнями, или давление столба жидкости. Результат будет один и тот же. Заметим, что давление, создаваемое поршнями, в тысячу раз больше, чем гидростатическое давление столба жидкости. Столбик воды высотой в несколько сантиметров создает давление в сотни паскалей. А давление поршня составляет сотни килопаскалей, а иногда и мегапаскалей. Поэтому в дальнейшем мы будем пренебрегать давлением столба жидкости и считать, что давления p и Р созданы исключительно силами f и F.

Зависимость силы давления поршней от их площади

Выведем формулу, принцип работы гидравлического пресса без нее будет непонятен. p=f/s и аналогично P=F/S. Сделаем подстановку в условие равновесия. f/s=F/S. А теперь сравним силы f и F. Для этого и левую, и правую часть выражения умножим на S и разделим на f. Получим f*S/s*f=F*S/S*f. Сократим f и S в обеих частях. Результатом будет равенство F/f=S/s.

Понятие выигрыша в силе

Если S>s, то сила давления на поршень в большом сосуде будет во столько раз больше силы, которая давит на малый поршень, во сколько раз площадь более крупного поршня превышает площадь малого. Иными словами, прикладывая небольшую силу к маленькому поршню, в большом сосуде мы получим силу, намного превышающую ту, с которой мы давим на маленький поршень. Это эффект, который называется выигрыш в силе. Он показывает, во сколько раз силы отличаются, т. е. чему равно отношение F к f. Если мы возьмем сосуды, площади поперечного сечения которых сильно отличаются, то можем получить выигрыш в силе и в десять, и в тысячу раз. Анализ сил дает понять: выигрыш в силе равен отношению площадей большого и малого поршня.

Движение поршней гидравлической машины

Во многих отраслях используется принцип работы гидравлического пресса: в физике, строительстве, обработке материалов, сельском хозяйстве, автомобилестроении и т. д. Примеры применения гидравлических машин представлены на рисунке.

Рассмотрим все те же два сообщающихся сосуда с поршнями, но теперь мы будем обращать внимание не на силу, а на расстояние, которое проходят поршни при перемещении. Представим, что первоначальное их положение разное. Поршень площадью S расположен ниже поршня площадью s. Переместим меньший поршень на расстоянии h. Вода из меньшего сосуда перешла в больший и надавила на поршень. Он переместился на высоту H.

Зная соотношение между площадями, найдем соотношение между высотами. Объем, который ушел под давлением из левого цилиндра в правый, обозначим v. В правый цилиндр зашла жидкость объемом V. Жидкость несжимаема. Как это можно записать математически? v=V. Выразим объем через площадь и высоту. v=s*h и V=S*H. Значит, s*h=S*H. S/s=h/H. Следовательно, выигрыш в силе F/f=h/H. Это соотношение дает нам понимание принципа работы гидравлического пресса. Мы делаем вывод: поскольку F больше, чем f, то H меньше h, причем во столько же раз.

Допустим, гидравлическая машина дает выигрыш в силе в сто раз. Это значит, что если мы опустим меньший поршень на 100 мм, то другой поршень поднимется всего на 1 мм. А есть машины, которые дают выигрыш в силе в тысячу раз. А как же быть в случаях, когда на поршне стоит автомобиль и его нужно поднять на высоту нескольких метров?

Устройство и принцип работы гидравлического пресса

В поршне небольшой площади находится клапан, который закрывает трубочку, ведущую в резервуар с машинным маслом. Воду в гидравлических прессах обычно не используют, потому что она вызывает коррозию, к тому же у нее сравнительно низкая температура кипения. Поршень приводит в движение рукоятка. Жидкость передается из меньшего цилиндра в больший через трубочку.

В большом сосуде тоже есть клапан и поршень. Когда мы поднимаем рычаг, масло при помощи атмосферного давления всасывается в меньший цилиндр. Когда мы опускаем поршень, клапан закрывается, маслу деваться некуда, поэтому оно переходит в больший сосуд. Оно приподнимает клапан в нем, объем масла увеличивается, из-за этого поднимается поршень. Когда мы снова поднимаем малый поршень, клапан в большом сосуде закрывается, поэтому масло никуда не уходит и поршень остается на месте.

Принцип работы гидравлического пресса таков, что любые колебания малого поршня всегда приводят к движению большого поршня вверх. В устройстве предусмотрен механизм, который позволяет большому поршню опускаться. Это шланг с краном в большем сосуде. Когда мы закрываем кран, мы герметизируем большой цилиндр, а когда открываем, то приводим гидравлический пресс в исходное положение, масло сливается. Оно возвращается в резервуар, что позволяет опустить поршень.

fb.ru

Из чего состоит гидравлический пресс

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.

Что такое гидравлический пресс

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.

Из чего состоит гидравлический пресс

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.

Из чего состоит гидравлический пресс

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.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ  Пенсии по инвалидности

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.

Из чего состоит гидравлический пресс

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.

Из чего состоит гидравлический пресс

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.

С помощью чего можно запрессовать подшипник в сборочный узел? Вряд ли удастся сделать это лишь подручными предметами, ведь потребуется огромное усилие, недоступное человеческому телу. Зато доступно гидравлическому прессу.

Что такое гидравлический пресс?

Гидропресс – устройство, значительно увеличивающее изначально приложенное усилие. Прессом оно называется условно, ведь в промышленности данный аппарат предназначен для изготовления деталей путём штамповки.

Наиболее распространённый пример гидравлического пресса – домкрат. Гидродомкрат позволяет человеку приложить небольшие усилия, но поднять тяжёлый груз. Аналогично работают тормоза, амортизаторы, приводы и насосы.

Популярность гидравлический пресс получил благодаря тому, что огромный поток энергии передаётся по тонким и гибким шлангам, что ещё больше упрощает работу.

Как работает гидропресс?

Принцип гидравлического пресса построен на законе сообщающихся сосудов. К примеру, есть 2-е соединённые ёмкости разных размеров. Налив туда жидкость, она равномерно распределится. Если нарушить состояние покоя и увеличить давление в меньшем сосуде, то в большом сосуде приложенная сила увеличится пропорционально разнице размеров. Устройство подчиняется правилу: выигрыш в силе равен проигрышу в расстоянии.

Блез Паскаль придумал работу гидропресса, но назвал его «машиной для увеличения силы». Ранее выгода от такой машины казалась мизерной, но теперь инженеры использовали наработки Паскаля в облегчении работы.

Функции гидравлического пресса

  1. Прессовка.
  2. Штамповка.
  3. Выдавливание.
  4. Правка и сборка.
  5. Утилизация.

От функции гидравлического пресса зависит его конструкция.

Виды цилиндров гидропресса

  • Дифференциально-плунжерные: применимы, когда через активный поршень проходит игла или другой элемент системы.
  • Поршневые: используются, если масло выступает рабочей жидкостью.
  • Обратного хода: если гидропресс имеет неподвижный корпус и цилиндр располагается снизу.

Типы гидравлических прессов

Согласно Общероссийскому классификатору основных фондов, гидравлический пресс относится к группе № 5. Сюда же входят все металлообрабатывающие кузнечно-прессовые станки и молоты.

Классификация по типу расположения цилиндров:

Классификация по типу работ:

  • штамповочные;
  • гибочные;
  • ковочные;
  • для фланцевания и бортования.

Классификация по типу станины:

Классификация по типу исполнения:

  • С закрытой рамой – в раме есть отверстия для фиксации пресса на столе; используется для гибки, правки, выпрессовки/запрессовки.
  • С открытой рамой – для обработки деталей нестандартной формы и неудобной конструкции; выполняет аналогичные операции.
  • Универсальные – обладают полным набором функций; гидронасос можно использовать вручную.
  • Выпрессовщики – применяются для монтажа/демонтажа, выпрессовки/запрессовки. Небольшие размеры позволяют использовать его чаще в любых условиях.

Современные прессы не обходятся без ЧПУ. Задав режим работы и выбрав давление, можно забыть о постоянном контроле станка – этим займётся микрокомпьютер.

Как пользоваться гидравлическим прессом?

Каждый гидропресс имеет конструктивные особенности, поэтому производитель продаёт станок вместе с детальной инструкцией по эксплуатации гидравлического пресса. Но даже прочитав её, желающий поработать на нём не будет допущен, ведь нужно знать не только инструкцию, но и общие правила по охране труда с гидропрессами. Вот некоторые из них:

  1. Работать за гидропрессом могут только лица, прошедшие инструктаж и медосмотр.
  2. Нельзя работать на гидравлическом прессе без спецодежды.
  3. Всегда нужно следить за возможной утечкой жидкости.
  4. Не держать руки у рабочей зоны.
  5. По окончанию работы закрыть клапан и протереть инструмент.

Более детальное руководство можно прочесть в охране труда по работе с гидравлическими прессами.

Вертикальные гидропрессы с ручным приводом

Наиболее распространённый вид гидравлических прессов. Внешне это двухстоечная установка с ручным или ножным приводом. Имеется рабочая поверхность и манометр для контроля за давлением. Относится к классу вертикальных.

Часто используется на СТО для легковых автомобилей, так как его усилия приблизительно в 20 тонн вполне хватит для подъёма даже немаленькой машины.

Настольные прессы

Настольные гидропрессы – одни из самых компактных. Конструкция не ютится на полу, но вкручивается в стол или верстак. Если в помещении недостаток пространства, то настольный пресс идеально подойдёт. Максимальное усилие – 15 тонн, и этого не всегда достаточно. Из-за компактности такой пресс не может работать с габаритными деталями.

Электрогидравлические прессы

Основа конструкции – электрический двигатель. Развивающееся усилие – от 50-и тонн и выше. Для производственных предприятий и СТО для обслуживания крупногабаритных авто незаменим. Электропривод повышает скорость выполнения работ и исключает приложение какого-либо физического усилия в процесс.

Пневмогидравлический пресс

Пневмогидравлические прессы имеют ряд преимуществ, которые заставляют предприятия заменять свои старые установки на пневмогидравлические.

  • Надёжность.
  • Экономичность.
  • Простота в обслуживании.
  • Работа от сжатого воздуха.
  • Работа в ручном режиме.
  • Можно использовать на опасном производстве.

Примечание: в систему пневмогидравлического пресса должен попадать только чистый сжатый воздух.

На что опереться при выборе гидропресса?

Обилие моделей и производителей позволяет подобрать гидропресс под особые рабочие потребности. Лучше, если характеристики агрегата будут немного лучше, чем требуется. Плюс, необходимо обратить внимание на допустимый срок эксплуатации

Гидравлический пресс — устройство и принцип работы

Что такое пресс для мусора

Пресс (компактор) для мусора является одним из основных агрегатов, применяемых для переработки отходов. С его помощью исходный мусор можно уменьшить в объеме в десятки раз. Такие прессы функционируют не только на мусороперерабатывающих заводах и промышленных предприятиях, но и в крупных торговых и развлекательных центрах. Существуют также бытовые модели, которые можно поставить у себя дома.

компактор для мусора

Назначение

Пресс для отходов сжимает объемный мусор в плотные брикеты, тем самым решаются следующие задачи:

  • уменьшаются площади, занятые выброшенными отходами;
  • сокращается частота вывоза мусора на свалки или перерабатывающие заводы.

Таким образом, происходит экономия не только денежных средств (в связи с уменьшением транспортных затрат), но и сокращение площадей мусорных полигонов.

Устройство и принцип работы

Работа такого оборудования заключается в сжатии мусора прессом, который имеет механическое, гидравлическое или шнековое устройство. В особую камеру-бункер загружают сырье, затем его сжимают, после чего он становится плотным брикетом. В дальнейшем сжатый мусор вывозится на полигоны или предприятия.

пресс для мусора

Ручные гидравлические опрессовщики: преимущества и критерии выбора

При осуществлении электромонтажных работ часто возникает необходимость в опрессовке трубчатых наконечников и гильз, выполненных из алюминия или меди. Для этих целей нужны специальные инструменты – прессы. Они бывают нескольких видов. Но наиболее удобными и практичными признаны устройства с гидравлическим приводом. Купить такие приспособления в большом ассортименте предлагает компания «Пром-Мастер».

Преимущества опрессовщиков на гидравлике

Инструменты указанного типа предназначены для применения в профессиональной сфере при работах с изделиями, имеющими сечение от 4 до 1000 мм 2 . Популярность гидравлических ручных прессов обуславливается наличием большого перечня преимуществ. К числу таковых можно отнести:

  • компактную конструкцию, способствующую простоте хранения и мобильности;
  • продолжительный срок эксплуатации (при условии соблюдения рекомендаций производителя);
  • ремонтопригодность и экономичность;
  • безопасность и простоту применения (в отличие от механических аналогов, гидравлические устройства не требуют приложения больших усилий от оператора).

Разновидности и особенности выбора ручных опрессовщиков

Современные ручные гидравлические прессы для опрессовки выпускаются с выносными и встроенными насосами. Первые имеют более высокую стоимость и широкую сферу применения. Они рассчитаны на обработку изделий с большим сечением. Такие механизмы отличаются шестигранной формой опрессовки. Аналоги со встроенным насосом характеризуются точечной работой.

При выборе оборудования данного класса необходимо обращать внимание на несколько важных моментов. Эксперты рекомендуют отдавать предпочтение моделям с ограничительным клапаном давления. Благодаря ему можно исключить риск перегруза. Это поможет увеличить эксплуатационный срок инструмента. Для оперативного осуществления опрессовки больше подойдет приспособление с открытой прессующей головой. Оно требует минимальных временных затрат на приведение механизма в работу.

Еще одним важным критерием выбора опрессовщика является диаметр сечения. Решение зависит непосредственно от типа обрабатываемых наконечников и гильз. При реализации простых задач можно использовать облегченные инструменты, а для сложных работ потребуется вариант с двумя режимами функционирования и способностью создавать большие усилия.

Как сделать своими руками гидравлический пресс из домкрата, виды, чертежи и технология сборки

Некоторые мужчины много времени проводят в личных домашних мастерских, обрабатывая детали прессованием. Для этого можно использовать приобретенный гидравлический пресс или сделанный своими руками. Прежде чем самостоятельно его сделать, надо ознакомиться с особенностями этого устройства и нюансами его изготовления.