Гидравлический пресс - это машина для оказания статического воздействия - сжатия, обработки давлением, зажимания, кинематическим звеном которой является жидкость.
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:
p1=F1/S1
Давление под поршнем 2 будет определяться зависимостью:
p2=F2/S2
Согласно закону Паскаля давление, приложенное к жидкости передается всем точкам этой жидкости одинаково во всех направлениях.
p1=p2=p
Получается, что:
- F1/S1=F2/S2
- F2=F1*S2/S1
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.
l2=l1*S1/S2
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.
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.
Устройство гидравлического пресса
В реальных прессах используются объемные насосы различных типов, от насоса по трубопроводам жидкость поступает к одному или нескольким гидроцилиндрам. Параметры потока - давление, расход могут регулироваться с помощью предохранительных и редукционных клапанов, дросселей, регуляторов расхода.
Жидкость от насоса через фильтр поступает на вход трехпозиционного распеределителя. В нейтральном положении золотник жидкость через распределитель отправляется на слив. При переключении распределителя жидкость направляется в поршневую или штоковую полость гидроцилиндра установленного на гидравлическом прессе.
Во время подачи жидкости в поршневую полость осуществляется рабочий ход - прессование. Во время подачи жидкости в штоковую полость - обратный ход.
Усилие прессования определяется как произведение площади поршня на давление в полости гидроцилиндра:
F=p*S
Максимальное давление в системе определяется настройкой предохранительного клапана и контролируется по манометру, установленному в напорной линии.
Гидравлическая схема пресса показана на рисунке.
Принцип действия
Принцип работы любого гидравлического механизма (в том числе и пресса) основан на одном из основных законов гидродинамики – Законе Паскаля. В соответствии с этим законом давление жидкости или газа распределяется равномерно на все точки внутренней поверхности сосуда, в котором находится.
Если в сосуде в качестве одной стенки использовать поверхность, которая может двигаться, жидкость будет производить на неё давление, и она придёт в движение. В прессах такая поверхность выполняется в форме поршня. Величина силы, действующей на поршень, при прочих равных параметрах будет определяться площадью поверхности поршня. Чем больше площадь поверхности поршня, тем больше величина воздействующей на него силы. Этот эффект позволяет получить серьёзный выигрыш в результирующей силе. Этот физический закон и позволяет реализовать гидросхему пресса.
Чертеж большого гидравлического пресса Витворта
Конструктивно устройство гидравлических прессов очень похоже. Они выполнены в виде двух сообщающихся сосудов. Поэтому для них применимы все физические законы, которые действуют в сообщающихся сосудах. Если в одном из сосудов изменяется уровень жидкости в сторону уменьшения, то во втором сосуде уровень жидкости повысится. Это приведёт к увеличению давления на все стенки сосуда. В гидравлическом прессе – это давление на поршень.
Для увеличения объёма рабочей жидкости в гидравлическом цилиндре в конструкции пресса предусмотрен специальный резервуар. Так как в гидравлическом прессе жидкость находится под высоким давлением, предусмотрена специальная система безопасности. Она включает два клапана: нагнетательный и запирающий кран.
Классификация гидравлических прессов
Все гидравлические прессы конструктивно состоят из деталей одинакового назначения. Принципиальным отличием является способ увеличения давления рабочей жидкости (обычно это так называемое индустриальное масло). В современных прессах этот процесс происходит двумя способами: вручную (для небольших прессов это осуществляется с помощью ручных конструкций), с помощью автоматического привода (для стационарных прессов большой мощности).
В литературе по металлообработке классификация прессов производится по следующим отличительным признакам:
- техническому назначению: для компрессионного (прямого) прессования или литьевого (трансферного) прессования;
- конструкции станины. Они бывают двух видов: колонные или рамные;
- уровню автоматизации (с ручным управлением, полуавтоматическим или полностью автоматическим управлением);
- направлению прикладываемого усилия: в горизонтальном направлении, строго вертикально или под заранее заданным углом;
- месту расположения рабочего цилиндра в конструкции пресса: с расположением в нижней части пресса или верхней части;
- числу допустимых позиций прессования: в одной позиции или многопозиционные прессы.
Кроме компоновки классификацию производят по следующим техническим параметрам:
- габаритные размеры;
- масса в полной комплектации;
- величина хода поршня;
- мощность (величина создаваемого усилия)
- наличие в конструкции пресса датчиков и измерительных приборов, например, манометра;
- характеристики используемой станины (форма, место расположения, материал).
Гидравлический пресс для СТО
На станциях технического обслуживания автомобилей можно провести отдельные ремонтные работы только с помощью гидравлического пресса. К задачам автомобильного пресса относятся:
- установка и демонтаж подшипников, вкладышей, шайб, других деталей, которые необходимо впрессовывать;
- работы, связанные со штамповкой и калибровкой;
- кузовные и ремонтные работы, где требуется изменение конфигурации металлической детали. Производства выравнивания, правки или изгиба, то есть придания требуемой формы.
Гидравлический пресс для автосервиса
В большинстве случаев пресс для СТО имеет ручное управление или автоматический привод.
Такие агрегаты имеют следующую компоновку:
- движение рабочего поршня происходит сверху вниз;
- создание требуемого давления в рабочем цилиндре осуществляется ручным приводом или с помощью подключенного компрессора. Второй способ существенно увеличивает скорость работы всего агрегата;
- функционально это многопозиционные прессы. Имеется возможность дополнительной установки различных насадок. Это существенно расширяет количество выполняемых операций.
К основным техническим характеристикам относят допустимое максимальное усилие (оно обычно изменяется в пределах от пяти до двадцати тонн) и величину хода поршня. Первый параметр позволяет определить возможности пресса по работе с какими по толщине деталями можно работать. Второй параметр определяет габариты обрабатываемых деталей.
Иногда на СТО, в ремонтных мастерских, частных гаражах применяют так называемые настольные модели гидравлических прессов. К таким прессам предъявляют такие же требования, как и к стационарным, с учётом их размещения и конструктивной компоновки.
При эксплуатации гидравлического пресса в условиях мастерской следует учитывать налагаемые ограничения на габариты обрабатываемых деталей и реальные размеры самого помещения, где установлен пресс. Поэтому для оптимизации рабочего пространства на СТО или в гараже применяют гидравлические пресс, имеющий небольшие геометрические размеры и массу.
Оставить комментарий: