Гидравлическая машина гидравлический пресс

гидравлическая машина даёт выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого.

Это означает, что с помощью небольшой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большому поршню.

3. Гидравлические машины широко применяются в технике, например в гидравлических подъёмниках, с помощью которых можно поднимать очень тяжёлые тела. Гидравлические прессы используются для обработки материалов, для прессования сена, соломы, для выжимания масла из масличных семян и т. п.

4. Рассмотрим, как работает гидравлический пресс. На рисунке 31 приведена его модель.

Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров А и В с соответственно большим и малым поршнями (С и D). Поршень D в цилиндре В приводится в движение рукояткой Е. При движении поршня D вверх открывается клапан 2, и в цилиндр В входит масло из сосуда F. При движении поршня вниз клапан 2 закрывается, открывается клапан 1, и масло из цилиндра В перетекает в цилиндр А.

Большой поршень С, поднимаясь вверх, перемещает прикреплённую к нему платформу К, на которую помещают обрабатываемый материал. Материал при этом сдавливается между платформой К и неподвижной платформой G.

5*. Гидравлическая машина, так же как и любой простой механизм, даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе. Покажем это.

Пусть на малый поршень гидравлической машины площадью S₁, действует сила F₁, под действием которой он перемещается вниз на расстояние h₁ (рис. 32). При этом на большой поршень площадью S₂ действует сила F₂, и он перемещается вверх на расстояние h₂.

При действии силы F₁ масло из малого цилиндра перетекло в большой. Очевидно, что объём масла (V₁), ушедшего из малого цилиндра, равен объёму масла (V₂), пришедшего в большой цилиндр:

Гидравлический пресс представляет собой оборудование для обработки различных деталей за счет воздействия на них высокого давления. Функционирует он от давления жидкости. В устройстве многих гидравлических прессов рабочий цилиндр располагается вертикально, но в некоторых моделях встречается и его горизонтальное расположение. Некоторые модели могут производить усилия в несколько десятков и даже тысяч тонн.

Популярность гидравлического пресса объясняется тем, что огромная энергия может быть передана с помощью довольно простого устройства, состоящего из гибких и тонких шлангов. Чаще всего гидравлический пресс используется при проведении таких операций, как правка, штамповка, выдавливание труб и т.д. При помощи этого оборудования можно также выполнять пакетирование и брикетирование разнообразных материалов. Устройство гидравлического пресса дает возможность применять его на заводах по изготовлению пластика, резины, древесины и т.д. Он имеет различные сферы применения и функции, поэтому можно встретить разные модификации гидравлического пресса: настольный, напольный, ручной и т.д.

по карте клиента

• øD, мм: 40
• Рабочий диапазон F, мм: 0-910
• C, мм: 510
• Развиваемое усилие, т: 12

по карте клиента

по карте клиента

• øD, мм: 36
• Рабочий диапазон F, мм: 0-330
• C, мм: 350
• Развиваемое усилие, т: 4

по карте клиента

по карте клиента

• øD, мм: 40
• Рабочий диапазон F, мм: 0-340
• C, мм: 335
• Развиваемое усилие, т: 10

по карте клиента

по карте клиента

• øD, мм: 44
• Рабочий диапазон F, мм: 0-430
• Комплект насадок, шт: 37/125/325

по карте клиента

Принцип работы гидравлического пресса

Чтобы понять принцип работы гидравлического пресса, необходимо вспомнить, что представляют собой сообщающиеся сосуды. Под этим термином понимают сосуды, соединённые между собой и заполненные жидкостью. Закон физики говорит о том, что жидкость, находящаяся в покое в таких сосудах, расположена на одном уровне.

Если нарушить состояние покоя в каком-то из сосудов, например, долить в него жидкость, в других сосудах также произойдет изменение. В данном случае повысится уровень жидкости. Происходит это на основе Закона Паскаля, который гласит, что давление в газе или в жидкости распространяется одинаково во все точки.

Давление имеет прямо пропорциональную зависимость от приложенной силы. Чем сильнее давить, тем большим будет давление. Давление обратно пропорционально площади прилагаемой силы. Любая гидравлическая машина — это сообщающиеся сосуды с поршнями. Если надавить на поршень в одном из сосудов, то по Закону Паскаля в жидкости этого сосуда начнет распространяться давление. Соответственно, в другом сосуде поднимется поршень. Причем если в первом сосуде поршень сдвинется на какое-то определенное расстояние, то в другом сосуде это расстояние окажется в несколько раз больше.

Если провести некоторые математические расчеты, то можно заметить закономерность: расстояние, на которое сдвигаются поршни в сосудах различного диаметра, зависит от соотношения меньшей площади поршня к большей. Такая же ситуация будет наблюдаться в том случае, если сила будет приложена к меньшему поршню.

В этом и состоит принцип функционирования гидравлического пресса. Увеличение силы будет зависеть от соотношения площадей поршней.

Б. Паскаль в теории продумал принцип работы гидравлического пресса. Данное оборудование он назвал "машиной для увеличения силы". Но с момента создания чертежей и до реализации проекта в жизнь прошло очень много времени. И причиной тому была вовсе не бесполезность изобретения. В том, что гидравлический пресс получит широкое применение, никто не сомневался. Просто возникла сложность с изготовлением уплотнительной прокладки, которая способствовала бы плотному прилеганию поршня к стенкам сосуда и давала ему возможность без труда скользить, уменьшая трение. Ведь во времена жизни Паскаля резина еще не производилась.

Лишь в 1795 году удалось решить эту проблему. Тогда английский ученый Д. Брама запатентовал собственный механизм, который назвали "Пресс Брама". Чуть позже устройство получило название "гидравлический пресс". Схема работы устройства, которое создал на бумаге Паскаль, ничуть не изменилась.

Устройство гидравлического пресса

Гидравлический пресс имеет определенную конструкцию, которая не меняется вне зависимости от вида оборудования. Он включает в себя цилиндры, подвижную поперечину и станину. Именно на станине размещаются все элементы. Если оборудование имеет большие габариты, то в конструкцию включен еще и гидравлический цилиндр, основной задачей которого является уравновешивание поперечины. Рабочий инструмент монтируется на подвижную поперечину, связанную с плунжерами цилиндров.

Функционирование такого пресса состоит в следующем. Плунжер начинает двигаться под давлением жидкости и смещает поперечину. На поперечине установлен специальный боек или другой инструмент, упирающийся в деталь, и меняет ее форму. Скорость перемещения, как правило, не больше 30 см в секунду. После опрессовки жидкость уходит обратно в цилиндры. Встает на свое место и поперечина.

Виды гидравлического пресса

Гидравлический пресс может иметь открытую или закрытую раму. Назначение и того, и другого вида пресса одинаковое. Оборудование выполняет выпрессовку, запрессовку и гибку разнообразных изделий. Устройство с открытой рамой более удобное. Оно позволяет работать с длинными деталями крупных габаритов, а также элементами сложной формы, которые не могут быть расположены в прессах с закрытой рамой.

Высота рабочего пространства регулируется с помощью домкрата, который фиксируют в каком-то конкретном положении. Некоторые гидравлические прессы оборудованы насосом, имеющим ручной привод. Подобное дополнение позволяет прессу функционировать при отсутствии питания.

Гидравлический пресс, имеющий закрытую раму, лучше подходит для работы с деталями небольших габаритов. У него есть специальные отверстия, благодаря которым оборудование может быть установлено в любом удобном месте. Размер рабочей области у такой установки также может регулироваться в зависимости от того, какую величину имеют обрабатываемые детали.

Гидравлический пресс также может быть горизонтальным и вертикальным. Горизонтальный применяется по большей части для уничтожения отходов — бумажных, пластиковых и текстильных. Он имеет достаточно большие размеры, поэтому используется по большей части на крупных промышленных производствах. Его устройство такое же, как и у других гидравлических прессов. Единственным отличием является наличие прессующей плиты, которая выступает основным элементом данного оборудования. Основной плюс применения утилизационного оборудования, имеющего горизонтальную конструкцию, в том, что таким образом можно почти на сто процентов автоматизировать процесс.

Вертикальный гидравлический пресс требуется для прошивки изделий при изготовлении труб. Он оснащен поворотной рамой и парой контейнеров, которые позволяют сделать автоматическим процесс чистки втулок и их охлаждения. За счет специального приспособления процесс замены ряда вышедших из строя элементов устройства становится более простым. Кроме того, автоматизированным является процесс загрузки сырья и перевода его из горизонтального положения в вертикальное.

Все рассмотренные выше гидравлические прессы имеют большие размеры и применяются чаще всего на крупных промышленных предприятиях. Но есть и ручные механизмы, которые подходят для выполнения работ в домашних условиях.

Гаражный гидравлический пресс применяется в основном для ремонта автомобилей и других механизмов, у которых есть впрессованные детали. Такой пресс является необходимым инструментом для автомастерских и станций техобслуживания. Он начинает работать после нажатия на ручку. Такого усилия хватает для того, чтобы выполнить распрессовку или запрессовку узлов.

Ручные гидравлические прессы различаются по конструкции станины. Она может быть консольной, а может иметь одну или пару направляющих. Плунжер размещается снизу или сверху. В последнем случае можно изменять по необходимости положение опорной площадки и максимально подстраивать гидравлический пресс под высоту детали, которая подлежит обработке.

Не важно, где располагается плунжер, главное, чтобы деталь упиралась во что-нибудь. Для данной цели создан упор в виде винта с воротом. Закрутив его или выкрутив, можно определять расстояние до рабочей площадки. При помощи системы с наружным переключателем происходит сброс рабочего давления.

Встречаются и гидравлические прессы-клещи. Они состоят из корпуса, матрицы, пуансона, ручки и резервуара для жидкости. В торце корпуса располагается трубка, которая изолирует гидравлический привод от проникновения в него воздуха и дает возможность работать ему в различном положении. В качестве рабочей жидкости для таких прессов-клещей чаще всего применяют автомобильное масло. Чтобы выполнить им опрессовку, требуется приобрести подходящую матрицу, пуансон, монтировать матрицу в шток, а пуасон в бугель. После этого нужно будет перекрыть перепускной канал и вложить обрабатываемый элемент, после чего можно приступать к опрессовке.

Сферы применения гидравлического пресса

Гидравлический пресс применяется во многих областях человеческой деятельности. Универсальность этого оборудования обусловлена простой технологией, которая была продумана несколько столетий назад.

Сначала появилась технология обыкновенного пресса, который часто использовали для бытовых нужд. Но затем изобретателями конструкция была усовершенствована. Появился гидравлический пресс.

Первые прессы, которые работали на основании принципа гидравлики, были достаточно громоздкими. Поэтому они применялись в основном на крупных производствах. С помощью них можно было выполнять различные процессы с минимальными энергозатратами. Их конструкция включала в себя два взаимосвязанных сосуда с поршнями, которые погружались в воду и создавали сильнейшее давление более одной тысячи тонн.

Сегодня на производстве можно встретить гидравлические прессы разнообразных модификаций. Каждый вид этого оборудования имеет свои индивидуальные характеристики и особенности. Горизонтальный гидравлический пресс используется для изготовления металлических деталей и их правки. Работать с ним очень просто, для этого не требуется специальных навыков. Главное — соблюдать технику безопасности. Контролировать процесс может один человек.

Вертикальный гидравлический пресс применяется в машиностроении и промышленности. Он имеет сложную конструкцию, включающую в себя два насоса с разными шкалами давления. Начинает процесс насос с минимальным давлением. Чуть позднее подключается мощный насос. Для того, чтобы проверить уровень мощности, специалисты используют манометр. Давление поддерживается с помощью машинного масла. Раньше цилиндры заполнялись водой, но масло доказало свою более высокую эффективность. Гидравлический пресс способен очень быстро видоизменить прочную металлическую трубу до требуемых параметров.

Ручной инструмент также функционирует на основе принципа гидравлики. Он применяется для монтажа конструкций, прокладывания линий связи и прочих работ.

Ручной гидравлический пресс применяется в основном для обработки различных деталей и в разнообразных производственных мероприятиях. Такой пресс подойдет для выполнения работы, в которой требуется ювелирная точность. При помощи такого инструмента мастер сможет выполнить спрессовку необходимых деталей без применения каких-либо дополнительных инструментов.

Гидравлический пресс применяется и во многих других сферах деятельности. Любой водитель знает, что без такого оборудования выполнить ремонт автомобиля будет очень сложно. Пресс может пригодиться для калибровки, гибки и сборки подшипников, а также иных деталей.

В последнее время стали довольно популярными пакетировочные прессы. При помощи них многие предприятия утилизируют мусор. С помощью такого оборудования можно в несколько раз уменьшить объемы выбросов. Конструкция такого пресса довольно компактная. Воспользоваться ей может любой сотрудник.

Гидравлический пресс требуется и ювелирам. При помощи него производится штамповка изделий, выполненных из драгоценных металлов. Техника работает превосходно, она не наносит повреждения украшениям. Используются гидравлические прессы и на пищевом производстве для отжима, приготовления теста и т.д.

Как выбрать гидравлический пресс?

При выборе модели стоит обращать внимание на важные параметры: сферу применения, степень стационарности и усилие. Итак, рассмотрим каждый параметр по отдельности.

Сфера применения

Характеристики гидравлического пресса — усилие, вид оборудования, вид привода и другие — будут определяться в зависимости от того, для выполнения какого вида работ будет использоваться пресс. Например, в автосервисе среднего размера чаще всего производятся следующие виды работ: опрессовка подшипников, работа с различными деталями кузова. Для такой мастерской прекрасно подойдет гидравлический пресс, имеющий следующие параметры: усилие не менее 10 тонн, ручной или ножной привод, стационарное устройство.

Усилие

Чем крупнее и тяжелее детали, которые требуется обработать, тем сильнее должно быть давление. В данном случае нужно выбирать достаточно "мощный" пресс. Наиболее востребованный сегмент данных установок находится в интервале до 100 тонн. Все, что имеет большее усилие, является специализированными станками для серьезного производства. Для выбора таких станков потребуется составление технического задания, на основе которого и должен приобретаться гидравлический пресс.

Степень стационарности

Для выполнения работ на выезде, в сложных условиях или труднодоступных местах лучше использовать ручной пресс, имеющий общее или специальное назначение. Для обработки простых деталей больше подходят напольные или настольные модели, которые имеют небольшое усилие.

Для обработки массивных материалов или при выполнении большого количества работ лучше использовать стационарные модели, а также модели с пневмо- и электроприводом.

Для гаражей и автосервисов стоит выбирать универсальные гидравлические установки, с помощью которых можно производить сборку или разборку узлов, а также гибку деталей и их правку. Оборудование, предназначенное для выполнения подобных операций, имеет особенности конструкции.

Если гидравлический пресс приводится в действие раз в неделю или реже, лучше выбрать оборудование с ручным гидронасосом. Для его запуска, понадобится начать двигать ручку вверх и вниз. В результате этого будет произведено определенное давление. Недостаток подобных устройств заключается в том, что они требуют приложения физической силы. К тому же одна рука во время работы будет постоянно занята, ведь она будет удерживать рукоятку. В таком случае для выполнения работ понадобится помощник. Но если опрессовка требуется редко, то такие недостатки не будут иметь большого значения. Ведь и стоимость такого оборудования будет очень демократичной.

Такая установка может быть довольно компактная, закрепляющаяся на верстаке. Она не займет много места в помещении и прекрасно подойдет для гаража или небольшой автомастерской.

Некоторые покупатели сомневаются в том, что данное оборудование может успешно справиться со своими задачами. Стоит отметить, что с выпрессовкой и запрессовкой подшипников сможет справиться любой гидравлический пресс, который имеет усилие 4 тонны. Так что такое оборудование окажется очень эффективным.

Настольные прессы больше подходят для обработки небольших по размеру деталей. Для обработки деталей крупных размеров больше подходят напольные установки, имеющие большую высоту опор и более широкую рабочую платформу.

Если требуется выполнение большого объема работ, то лучше отдать предпочтение электрогидравлическим и пневмогидравлическим прессам. У последних масло в цилиндр нагнетается при помощи пневмопоршня, который приводится в действие при помощи ножной педали. Подобная установка удобнее, чем ручной гидронасос, так как при работе с ней руки оператора остаются свободными. Усилие создается при помощи сжатого воздуха, поэтому и работать с ней достаточно легко. Электрогидравлический привод тоже имеет преимущества. С помощью него можно получить высокую скорость штока, что необходимо для ковки, штамповки и других операций.

Универсальный гидравлический пресс позволяет выполнять многие операции, обрабатывать детали различных размеров и выполненных из разных материалов. Поэтому рассчитывать технические характеристики оборудования необходимо для каждого конкретного случая. Но покупатели предпочитают приобретать станки, имеющие некоторые запасы по технически характеристикам. Например, для гаражей в основном приобретаются установки с усилием до 10 тонн, а в авторемонтные мастерские — до 40 тонн.

Если для проведения разнообразных операций предъявляются высокие требования к точности, необходимо покупать гидравлический пресс с манометром. Он имеется практически у всех установок. С помощью манометра можно изменять процесс сжатия.

Гидравлические прессы — это востребованное оборудование, которое можно встретить в автосервисах, гаражах, на станциях техобслуживания, а также на промышленных предприятиях. Прессы с электрогидравлическим и пневмогидравлическим приводом имеют высокую производительность и очень удобны в работе. Они применяется по большей части для обработки деталей крупных размеров. Для ремонта легковых авто вполне хватит гидравлического пресса с ручным гидронасосом.

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.

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.

Рассмотрим, принципиальную схему реального гидравлического пресса.

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:

Максимальное давление в системе определяется настройкой предохранительного клапана и контролируется по манометру, установленному в напорной линии.

Гидравлическая схема пресса показана на рисунке.

Классификация гидравлических прессов

Наиболее часто используют классификации прессов по следующим признакам.

По расположению рабочих цилиндров :

• горизонтальные
• вертикальные

• с верхним цилиндром
• с нижним цилиндром

угловые (с вертикальным и горизонтальным цилиндрами)

По количеству рабочих цилиндров:

• с одним цилиндром
• с двумя и более цилиндрами

По типу привода:

• с ручным приводом
• с приводом от двигателя внутреннего сгорания
• с приводом от электродвигателя

Характеристики гидравлических прессов

Гидравлический привод позволяет реализовать различные усилия и скорости перемещения выходного звена пресса. Скорость перемещения выходного звена может варьироваться в диапазоне от 0,1 мм/с до 300 мм/с.

Усилие гидравлического пресса

Одним из ключевых преимуществ гидравлических прессов является простота регулирования силы и возможность реализации больших усилий.

Силу, развиваемую гидравлическим прессом можно определить как произведение давления в полости гидроцилиндра на площадь поршня:

В зависимости от конструкции гидравлические прессы способны развивать усилие от нескольких тонн, до 70 000 тс (тонн силы).

Достоинства гидравлических прессов

• Возможность получения огромных усилий
• Большой коэффициент усиления
• Простота регулирования и контроля усилия
• Простота регулирования скорости выходного звена
• Высокая надежность
• Кинематическим звеном гидравлического пресса является жидкость, движение который осуществляется по трубопроводам, в том числе и гибким, это позволяет передавать энергию даже к подвижным элементам конструкции.

Недостатки гидравлических прессов

• Меньший, по сравнению с механическими прессами, КПД
• Относительно высокая стоимость комплектующих и обслуживания
• Возможность попадания масла в зону прессования

Применение гидравлических прессов

Гидравлические прессы применяют:

• при штамповке деталей из пластмасс, резины, стали, алюминия и других металлов
• для запрессовки металлических деталей
• для прессования угольных блоков, угольно графитовых электродов
• для прессования древесной стружки при производстве фанеры, древесных плит

Гидравлические прессы широко используют в металлургии для для горячей и холодной штамповки, выдавливания, прошивки, гибки, правки, резки металла.

В пищевой промышленности из-за недопустимости попадания частиц масла в продукты используют пневматические прессы.