Вышеперечисленные преимущества гидравлических прессов широко используются в промышленности и производстве.
Исследовательская работа «Гидравлический пресс и его применение»
Гидравлический пресс — это устройство, предназначенное для создания высокого давления при обработке металлов или других материалов. Он состоит из двух цилиндрических емкостей, оснащенных поршнями разного диаметра. Принцип действия гидравлического пресса основан на законе гидростатики, согласно которому жидкость в контейнерах передает одинаковое давление во всех направлениях. Для достижения силы пресса обычно используется специальное масло, обеспечивающее передачу и увеличение силы давления до необходимого значения.
Сферы применения гидравлических прессов
- штамповка деталей из стали, алюминия, пластмассы и других материалов;
- запрессовка металлических деталей;
- прессование угольных блоков и древесной стружки;
- горячая и холодная штамповка и резка металла, правка дефектов.
Гидравлические прессы широко используются в автосервисах и станциях технического обслуживания для выполнения данного вида работ:
- изготовление подшипников и втулок;
- штамповка различных деталей;
- опрессовка запчастей;
- устранение дефектов металлических деталей кузова;
- сгибание металлических элементов.
Существуют специализированные и универсальные прессы, которые можно приобрести. Универсальные прессы предназначены для выполнения широкого спектра задач: Выпрямление и сгибание деталей, сборка и разборка деталей с помощью одного пресса, а также сжатие. Самый простой пресс используется для запрессовки рукавов и кромок. Прессы используются в мастерских, специализирующихся на ремонте шин.
Устройство и принцип работы гидравлического пресса
Принцип, основанный на законе Паскаля, можно сформулировать следующим образом: Сила жидкости, перетекающей из малого цилиндра в большой, увеличивается пропорционально разнице между площадями двух цилиндров. Тот же функциональный принцип применим и к конструкции домкрата. Стоит отметить, что гидравлический амортизатор использует то же явление в обратном направлении.
Принцип работы заключается в следующем: С помощью управляющего клапана оператор включает масляный насос, который подает гидравлическую жидкость в цилиндр, создавая давление, приводящее шток поршня в движение. Затем шток поршня оказывает определенное давление на заготовку (процесс сжатия). Работу гидравлического пресса можно сравнить с работой механического рычага.
Структура гидравлического пресса в основном повторяет одну и ту же схему: на основании установлены две колонны, между которыми находится средняя траверса, которую можно перемещать для обработки деталей разных размеров, а верхняя траверса поддерживает гидравлический цилиндр. В состав узла также могут входить коллектор, трубопровод, насос и масляный бак. Рамная конструкция гидравлических прессов изготавливается из металлического профиля или высокопрочной толстой стали.
Разновидности и характеристики
Основные характеристики гидравлического пресса (параметры отдельных моделей приведены на чертеже):
- усилие сжатия (тонны);
- усилие на ручке (Ньютоны);
- рабочая скорость (миллиметры в секунду);
- рабочий ход (сантиметры);
- давление масла в гидроприводе (Мегапаскаль);
- мощность привода (киловатты);
- габариты и масса (миллиметры и килограммы).
Этот набор параметров определяет два типа двигателей:
- насосный привод – не использует принцип накопления энергии;
- насосно-маховиковый и насосно-аккумуляторный приводы – используют накопление энергии в периоды между рабочими ходами.
В лабораторных условиях используются различные типы гидравлических прессов: настольные прессы, вертикальные прессы, электрогидравлические и пневмогидравлические прессы (с усилием до 100 тонн).
По своему назначению гидравлические прессы делятся на две группы:
Производители выпускают закрытые и открытые рамные прессы для обработки нестандартных элементов. В зависимости от габаритов различают настольные и напольные модели. В зависимости от станины различают 2 типа прессов: Рамочные прессы и колонные прессы. В зависимости от типа различают две категории: универсальные прессы и специальные прессы.
Принцип действия гидравлического пресса
Принцип работы гидравлического пресса основан на законе сообщающихся сосудов. Например, есть 2 сообщающихся сосуда разных размеров. Когда в них наливается жидкость, она распределяется равномерно. Если прервать состояние покоя и увеличить давление в меньшем сосуде, то сила, прилагаемая в большем сосуде, увеличивается пропорционально разнице в размерах. Устройство подчиняется правилу: приращение силы равно потере перемещения.
Блез Паскаль изобрел работу гидравлического пресса, но назвал его «машиной для увеличения силы». Раньше польза от такой машины казалась незначительной, но теперь инженеры использовали знания Паскаля, чтобы облегчить работу.
На рисунке показан простой гидравлический пресс, состоящий из поршней большого и малого диаметра, установленных на сообщающихся цилиндрах, с жидкостью под поршнями. На поршень малого диаметра площадью S 1 действует сила F1. Определим силу F2, которую может преодолеть поршень с площадью S2.
Давление под поршнем 1 можно рассчитать по следующей формуле: p1=F1/S1
Давление под поршнем 2 определяется по формуле: p2=F2/S2
Согласно закону Паскаля, давление, оказываемое на жидкость, передается всем точкам жидкости одинаково во всех направлениях.
Разновидности ручных прессов
Приведенные ниже типы ручных прессов предназначены для использования в различных отраслях промышленности:
- Гидравлический. Требуемое усилие происходит при помощи штока гидроцилиндра. В самом гидроцилиндре есть определённая рабочая жидкость, которая начинает активно сжиматься под давлением для создания соединений, сжатия, деформации формы у предметов. Считается более мощным и качественным, чем ручной механизм: способен создавать усилие в десятки тонн при самом небольшом усилии со стороны сотрудника.
Основным элементом является пара гидравлических цилиндров разного размера, заполненных техническим маслом. Они соединены между собой рабочей жидкостью. Принцип работы такого устройства очень похож на принцип работы механического устройства, за исключением того, что в данном случае вместо рычага используется специальное техническое масло. Мощность устройства прямо пропорциональна соотношению между диаметром цилиндра и диаметром поршня.
- Дыропробивной. Специальная разновидность пресса для осуществления штамповки отверстий в листах из различных типов материалов, в том числе сюда входит металл не больше 4 мм. Общий диаметр в пробиваемых поверхностях будет варьироваться от 10 до 40 мм.
- Ручной механический пресс. Применяют его главным образом для осуществления опрессования кабеля и трубчатых гильз. Опрессовывание — это наиболее надёжный метод осуществления соединения электрокабеллей, повышает общий показатель проводимости тока, что уменьшает сопротивление и не даёт развиться перегреву в кабеле, снижает возможность развития аварий в процессе производства, а также обгорания отдельных соединений. Эффективнее всего совершать опрессовывание с помощью механического ручного пресса.
Этот механизм в виде рычага, дополненного храповиками или трещотками, не позволяет развиваться обратному движению и создает силу, достаточно сильную для того, чтобы на тросах происходило хорошее сцепление. Конструкция позволяет легко изменять общую длину рычагов. Давление, создаваемое в системе, сравнимо с давлением, создаваемым аналогичной гидравлической системой, которая, однако, намного дороже. Для достижения высокого качества сжатия проволоки необходимо несколько раз поработать рукояткой, а затем поменять насадки в комплекте. Механический пресс работает со всеми сечениями проводов до 240 квадратных миллиметров. При выборе станка полезно уточнить рабочую зону. Чем больше аппарат, тем более толстые провода он может прессовать.
- Пресс-клещи. Используются для надевания наконечников и гильз на специальные кабели и электропровода. При этом такое устройство создаёт особый вдавливающего типа профиль. Способен совершать работу с максимальным сечением кабеля около 35 кв. мм. Общий вес инструмента в это время будет равняться трём килограммам.
- Таблеточный пресс. Это специальное устройство, которое создано для создания таблеток в лабораторных условиях. Есть большое число модификаций таблеточных устройств, включая сюда и настольные, которые совершают свою работу от ручной тяги. Общая производительность в таком приборе варьируется от 200 до 1 тыс. таблеток в час.
Гранулы имеют диаметр от 0,4 до 1 см и толщину не более половины сантиметра. Максимальная прочность достигает 700 килограммов. Лабораторные таблетки могут работать на гидравлике или с помощью электродвигателя. Эти устройства более мощные, производительность в час составляет около 6 тысяч таблеток.
Преимущества и недостатки гидропресса
Как и все устройства, гидравлические прессы имеют свои преимущества и недостатки.
К преимуществам можно отнести следующее:
- высокую надежность оборудования;
- простоту регулирования и контроля силы;
- безопасность работы при соблюдении правил эксплуатации;
- большой рабочий ресурс;
- огромный коэффициент усиления;
- возможность подачи энергии даже к подвижным элементам конструкции;
- практичность;
- способность проведения разнообразных манипуляций;
- дополнительную возможность подключения к приводу любых других гидравлических устройств — дисковых пил, отбойных молотков, ковшей, захватов и т. д.
Недостатков у этого вида оборудования немного:
- не такой большой КПД, как у механических прессов;
- высокая стоимость расходных материалов и комплектующих;
- возможность протечки масла в рабочую зону и попадания его на обрабатываемый материал.
Советы по выбору
Прежде чем купить гидравлический пресс, необходимо решить, какие задачи будут решаться с его помощью. Если он будет использоваться для обработки небольших деталей, подойдут компактные модели, в том числе настольные. Для обработки крупных деталей подойдут напольные модели с высоким давлением. Следует также учитывать перспективы роста, чтобы в ближайшем будущем не пришлось заменять станок на более мощный.
В описаниях моделей упоминаются наиболее важные характеристики:
- габариты — измеряются в миллиметрах (мм);
- вес — в килограммах (кг);
- давление масла в гидроприводе — в мегапаскалях (МПа);
- мощность привода — в киловаттах (кВт);
- рабочий ход — в сантиметрах (см);
- усилие сжатия — в тоннах (т);
- усилие на ручке — в ньютонах (Н);
- рабочая скорость — в миллиметрах в секунду (мм/с).
При выборе в первую очередь следует обратить внимание на следующие характеристики:
- Вес. Для выполнения серьезных задач и обработки объемных деталей лучше выбирать стационарные тяжелые напольные конструкции, для небольших — подойдут настольные модели, для оперативных и не требующих значительных усилий — легкий ручной инструмент.
- Усилие прижима головки пресса. Эта характеристика не всегда указывается в основном описании, но имеет важное значение. Выражается она в тонн-силах (тс) и определяет виды работ, которые можно проводить с помощью устройства. Для сборки/разборки деталей и узлов (например, подшипников) достаточно 10 тс, а для рубки металла — не менее 15–20 тс.
- Усилие сжатия, или максимальное развиваемое усилие на штоке. Это одна из основных характеристик. В зависимости от привода этот параметр может варьироваться от 2 до 200 т. Оборудование с небольшим значением применяется для бытовых нужд и мелкого ремонта. С увеличением показателя расширяются и возможности — вплоть до промышленного применения.
- Ход ползуна, или высота перемещения силовой головки. От этого параметра зависит, на какую глубину может вдавливаться пресс.
- Высота рабочей области. Показывает расстояние между ползуном и нижней точкой рамы. Таким образом определяется возможный размер обрабатываемых деталей. Многие модели современных гидравлических прессов обладают возможностью регулирования высоты рабочей области, что значительно расширяет их возможности.
- Рабочий ход. Параметр также определяет размер деталей, которые можно обработать с помощью выбранной модели пресса.
