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.
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.
Устройство гидравлического пресса
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.
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 :
По количеству рабочих цилиндров:
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
Недостатки гидравлических прессов
Применение гидравлических прессов
Гидравлические прессы применяют:
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.
Что такое гидравлические прессы?
Гидравлические прессы
Гидравлический пресс — это машина для прессования под давлением, которая использует гидравлическое давление или давление жидкости через цилиндр для приложения силы к объекту.
Гидравлические прессы основаны на принципе Паскаля, согласно которому давление в замкнутой системе будет действовать с одинаковой силой на всех участках.
Как наиболее распространенный и наиболее эффективный тип промышленных прессов, гидравлические прессы обладают большой подъемной или сжимающей силой, которая не может быть достигнута с помощью пневматических или механических прессов.
Применение гидравлических прессов
Гидравлические прессы производятся для того, чтобы производители могли штамповать металлический материал на различных готовых деталях. Они также могут выполнять другие процессы формования металла, такие как скрепление, ковка, штамповка, резка, формование, глубокая вытяжка и вырубка.
Некоторые из отраслей, которые больше всего полагаются на услуги гидравлических прессов, включают: автомобилестроение, упаковку, бытовую технику (например, части микроволновых печей, посудомоечных машин, холодильников и т. д.), керамику, аэрокосмическую технику, военную и оборонную промышленность, производство продуктов питания и напитков, целлюлозу и др.
Среди наиболее распространенных областей применения гидравлических прессов — изготовление банок для напитков и изготовление автомобильных запчастей.
История гидравлического пресса
Гидравлический пресс был изобретен в Англии в 1795 году Джозефом Брамахом, который занялся изучением жидкостей после того, как разработал унитаз со смывом. По этой причине гидравлические прессы иногда называют прессами Брама. Он основал свое изобретение на концепции, известной как принцип Паскаля, или закон Паскаля, который поддерживает постоянное давление во всей замкнутой системе.
Брама изобрел гидравлический пресс в то время, когда его было очень мало. Таким образом, он проложил путь для инженеров-гидротехников после себя. Те, кто пошел по этому пути, с тех пор изобрели десятки вариаций оригинальной модели Брамы.
Как работает гидравлический пресс?
Гидравлический пресс начинает работать, когда гидравлическая жидкость нагнетается в небольшой цилиндр двустороннего действия ( рабочий цилиндр) с помощью гидравлического насоса или рычага.
Внутри этого гидроцилиндра находится скользящий поршень, который действует на жидкость как сжимающее усилие. Он проталкивает его через трубу в больший цилиндр (главный цилиндр), где жидкость снова сжимается с помощью большего поршня.
Поршень большего размера нагнетает жидкость обратно в цилиндр меньшего размера. По мере того, как жидкость перемещается вперед и назад, давление нарастает до тех пор, пока не станет настолько большим, что может вступить в контакт с опорой, опорной плитой или штампом и прижать их. Когда он это делает, он деформирует материал в желаемую форму продукта.
Чтобы остановить перегрузку, как только будет достигнуто заданное давление, жидкость затем активирует клапан, который активирует реверсирование давления. При такой конструкции пресса отпадает необходимость в сложной направляющей системе, поскольку матрица имеет тенденцию направлять сам пресс.
Типы гидравлических прессов
Платформенный пресс
Гидравлический пресс с С-образной рамой
С-образный гидравлический пресс назван по своей С-образной форме рамы; эта рама узкая, но прочная и позволяет прессу занимать меньше места на полу, чем другие. Как прессы, которые могут быть разработаны для ручного или автоматического использования, прессы с C-образной рамой могут использоваться для различных промышленных операций, включая формовку, правку, вырубку, штамповку, вытяжку и клепку.
Гидравлический пресс с Н-образной рамой
Пресс с H-образной рамой также назван в честь своей рамы; это сварная H-образная форма. Подобно прессам с С-образной рамой, этот тип пресса используется для промышленных применений, таких как чеканка, обжим, гибка, штамповка и обрезка. Однако, в отличие от C-кадров, H-кадры могут обрабатывать несколько операций.
Экструзионный пресс
Экструзионные прессы — это тип пресса, который металлисты и другие производители используют для экструзии деталей и изделий. Экструзионное прессование — это процесс, во время которого пресс проталкивает матрицу через материал, чтобы создать фиксированный профиль поперечного сечения.
Пресс для ламинирования
Ламинирующие прессы представляют собой компрессионные прессы с ручным управлением с двумя отверстиями, известными как пластины. Один используется для нагрева, а другой — для охлаждения, что ускоряет процесс ламинирования за счет одновременного охлаждения одной плиты и нагрева другой.
Вакуумный пресс
Вакуумные прессы имеют несколько специализированных применений, таких как нанесение пленки на различные материалы, а также герметизация слоев материалов в пластике для электронной промышленности, кредитных карт и удостоверений личности.
Штамповочный пресс
Трансфер Пресс
Трансферные прессы работают за счет автоматической подачи плоских пластиковых, резиновых или металлических заготовок в правый конец пресса. Оттуда пальцы подающей штанги берут деталь и перемещают ее от штампа к штампу. Они используются для штамповки и формования пластмассы, резины и металла, например, в медицинской и авиакосмической промышленности.
Листогибочный пресс
Листогибочный пресс используется для гибки, складывания или другой холодной обработки листового металла. Обычно он состоит из двух C-образных рам по бокам, подвижной балки вверху и нижнего инструмента, установленного на столе.
Гидравлический листогибочный пресс отличается от других типов листогибочных прессов двумя синхронизированными гидроцилиндрами на С-образных рамах; они перемещают луч. В автоматическом режиме этот тип пресса известен как листогибочный пресс с ЧПУ.
Гидравлический кузнечный пресс
Ковочные прессы используются только для металла. Они заставляют металлические блоки принимать формы, используя закрытую или открытую форму, силу, давление, а иногда и нагрев. Эта комбинация растягивает металл до предела текучести, не ломая и не растрескивая его. Кузнечные прессы наиболее популярны при производстве автомобилей.
Негидравлические прессы
Стандартный промышленный гидравлический пресс — это тип силового пресса. Силовые прессы могут быть пневматическими, гидравлическими или механическими. Альтернативы гидравлическим прессам включают механические прессы, электрические прессы и пневматические прессы.
Механический пресс
Механические прессы приводятся в движение маховиком, который накапливает энергию, а затем высвобождает ее, тем самым передавая энергию главному суппорту с помощью таких механизмов, как кривошип, эксцентрик, шарнирный шарнир или тумблер. В механическом прессе ход ползуна регулируется в пределах дневного света.
Кроме того, ходы также классифицируются по количеству направляющих или поршней, которые могут быть одинарного, двойного или тройного действия.
Полностью электрический пресс
Полностью электрические прессы — это относительно недавняя разработка, предлагающая более эффективные системы привода за счет механической связи плунжера с приводным двигателем. Это гарантирует, что контроллер может подавать сигнал двигателю для определенной скорости.
Если двигатель не перегружен, эта скорость будет достигнута. Кроме того, исключение колебаний гидравлической жидкости является полезным, поскольку гидравлическая жидкость меняется во времени и при температурах, они могут даже меняться в течение одного дня.
Пневматический пресс
Пневматические прессы служат приложениям, аналогичным гидравлическим прессам, включая прошивку, металлообработку, обжим, штамповку, гибку и пробивку. Они могут иметь циклы хода до 400 ударов в минуту.
Даже при высоких скоростях хода пневматические прессы могут обеспечивать контролируемую скорость потока, что делает их идеальными для применений, в которых скорость потока материала или скорость поршня имеет решающее значение.
Пневматические прессы не преобразуют вращательное движение в линейное, поэтому в них меньше движущихся частей, чем в гидравлических или машинных прессах.
Однако пневматические прессы используют сжатый воздух для получения движения и не способны создавать чрезвычайно высокое давление гидравлических прессов.
Устройство гидравлического пресса
Базовая форма гидравлического пресса состоит из основных компонентов, используемых в гидравлической системе, и состоит из набора цилиндров двустороннего действия, поршней, также называемых пуансонами, гидравлических труб и неподвижной опоры или матрицы.
Один цилиндр маленький, а другой большой. Пара именуется соответственно рабочим цилиндром и главным цилиндром.
Поршни — это механические устройства, обеспечивающие толкающее или толкающее движение. Наконец, наковальня или матрица — это предварительно сформованная деталь, которая придает подложке окончательную форму.
Преимущества гидравлических прессов
Сила, достигаемая с помощью гидравлических прессов, не имеет себе равных; такое же усилие не может быть достигнуто ни механическими, ни пневматическими прессами. Однако это не единственные преимущества гидравлических прессов. Другие включают:
Нагрузки гидравлических прессов
Большинство машин рассчитано на работу с чрезвычайно тяжелыми грузами, измеряемыми тоннами. Однако производители гидравлических прессов полностью контролируют это и могут спроектировать прессы для работы с грузами любого размера.
Например, хотя они могут проектировать прессы, способные выдерживать предельную нагрузку 3500 тонн, они также могут проектировать машины с предельной нагрузкой всего 15 тонн.
Прессы обычно изготавливаются из нержавеющей стали и других прочных материалов, таких как высокопрочные стальные сплавы, алюминий и латунь.
Они доступны как в конфигурации с одной, так и с несколькими станциями. Однопозиционные прессы состоят из единого набора прессовых инструментов, матрицы и пуансона, находящихся внутри стола.
Многопозиционные прессы имеют несколько наборов прессовых станков, которые либо выполняют одну и ту же операцию со многими материалами, либо выполняют различные операции прессования с материалами при их перемещении между этапами.
Чтобы настроить вашу машину, производители могут изменить предельную тонну пресса, увеличить или уменьшить длину до мм, увеличить или уменьшить складывание до мм, форму штампа, тип гидравлической жидкости и многое другое.
Стандарты безопасности и соответствия
Что нужно учитывать
Техническое обслуживание играет большую роль в поддержании оптимальной и эффективной работы гидравлического оборудования. Чтобы ваша машина оставалась в отличной форме, примите следующие меры предосторожности.
Что такое гидравлический пресс?
Содержание:
Сейчас гидравлические прессы широко применяются в промышленности, на станциях технического обслуживания, в различных автомастерских и гаражах. А само появление данного оборудования связано с развитием кузнечного производства.
Тем не менее, молоты применяли около 90 лет, пока не был изобретен гидравлический пресс. Это оборудование позволило при малом приложенном человеком усилии получить большое на выходе и использовать его для обработки металла и прочих материалов. Современный пресс может развивать давление до 150 тонн и представляет собой станину колонного типа с прочным основанием для закрепления детали и штоком для воздействия на неё. В данной статье мы рассмотрим, как же устроен гидравлический пресс и что лежит в основе его функционирования.
Сначала был закон
В XVII веке французский ученый Блез Паскаль вывел основной закон гидростатики: «Давление, производимое на покоящуюся жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям».
Он основан на свойстве воды, которая плохо сжимается. Если взять два сообщающихся сосуда цилиндрической формы с поршнями разных диаметров, то при сдавливании одного, вода во втором сосуде поднимет второй поршень. Сила этого взаимодействия пропорциональна площади поршня умноженной на давление, с которым его сжимают. Это позволяет, приложив сравнительно небольшую силу F, сжать поршень (а) площадью S и создать давление Р, согласно формуле F=P*S. В результате через сообщающиеся сосуды, тоже самое давление Р подействует на поршень (в) площадью 100S и на выходе мы получаем силу 100F. То есть сила увеличивается только за счет того, что размеры второго поршня больше, чем у первого. Оставалось только сконструировать машину, чтобы воспользоваться этим замечательным эффектом. И в 1795 году это сделал английский промышленник Джозеф Брама – он создал гидравлический пресс.
Одно из 100 великих изобретений
В основе первого пресса этого типа был большой цилиндр с поршнем, сообщающийся с насосом. Механизм работал, поршень поднимался водой, которую подавал нагнетательный насос. Но изобретатель столкнулся с проблемой: жидкость подтекала в местах соединения двух сосудов. Проблему эту успешно решил механик Генри Модсли, он создал вкладыш, который под давлением воды раздвигался и плотно прижимался к стенкам, делая их герметичными.
С середины XX века стремительное развитие получили машиностроительные предприятия, занимающиеся выпуском автомобилей, судов, самолетов, вагонов, тракторов. Объясняется это тем, что многие детали для них изготавливают горячей и холодной листовой штамповкой. После прессования получается заготовка, параметры которой максимально близки к размерам детали, для их изготовления нужна минимальная механическая обработка, при которой снимается небольшой слой металла. В результате обеспечивается оптимальная производительность и экономия металла, что и послужило основой для роста всей промышленности.
Применение гидравлических прессов
В настоящее время прессы применяют для штамповки деталей из металла и пластмассы, для изготовления фанеры и древесных плит, для холодного и горячего выдавливания, для правки и рихтовки, прошивки отверстий, отбортовки и гибки, запрессовки.
Последние операции востребованы при проведении ремонтно-монтажных работ, в частности в сфере автосервиса. В отличие от тяжелых промышленных прессов, у машин, которые используют в гаражах, развиваемое усилие находится в пределах 5-100 т. Они незаменимы при ремонте ходовой части, для замены подшипников и сайлентблоков подвески. На них выполняют правку валов и деталей с большим сечением, запрессовывают подшипники.
Прессы устроены следующим образом. На основании крепятся две стойки. Между ними находится средняя поперечина, положение которой можно менять для установки заготовок разной высоты. Верхняя поперечина держит цилиндр. Чтобы начать работу, нажимают на ручку масляного насоса, который закреплен сбоку установки. По шлангу масло поступает в цилиндр, создавшееся давление приводит к движению штока. Тот в свою очередь воздействует с определенным усилием на заготовку, установленную на средней поперечине. Ее можно прессовать или выдерживать под давлением.
Подобные гидравлические прессы для гаражей, автосервисов или СТО можно приобрести в интернет-магазине «ВсеИнструменты.ру». О том, как выбирать это оборудование вы узнаете из статьи «Выбираем гидравлический пресс для ремонтно-монтажных работ».
Гидравлический пресс своими руками
Всем здравствуйте.
Наверное каждый мечтает о прессе, кто-то хочет видеть его на животе, а я давно хотел заиметь его в гараже.
Сегодня поговорим о том как сделать гидравлический пресс своими руками.
Для начала нам потребуются швеллеры. В моём случае это швеллер номер 10 на вертикальные стойки и 12 на горизонтальные перекладины. Металл использовал б/у, когда-то эти швеллеры были столбиками для забора у меня на даче.
Так как пресс необходимо сделать с регулируемой высотой стола, то необходимо изрядно перфорировать вертикальные стойки. Сверлить начинал на расстоянии 450 от верха, это расстояние примерно равно максимальному ходу домкрата плюс его высота, далее располагал отверстия вначале через 100 мм, затем через 150мм, всего просверлил 7 рядов отверстий.
Сверлить надо биметаллическими коронками на самой малой скорости. Вначале делал это перфоратором, но у него была слишком высокая скорость и коронки либо сгорали, либо обламывались зубья, затем уже сверлил шуруповёртом на малой скорости и всё пошло как по маслу, о да, при сверлении не забываем про охлаждение и добавляем немного масла.
Далее изготовил нижние опоры из 75 уголка. В них сделал регулируемые ножки из болтов М12 и шайб, которые сварив вместе, а в уголке приварил гайки.
Верхние перекладины вначале хотел сделать разборными, поэтому вначале использовал болты ГБЦ М12 и фланцевые гайки, но практика показала, что в таком случае при нагрузке вся конструкция немного играет и впоследствии всё обварил по кругу. Перекладины рабочего стола соединил между собой уголком 50х50 и хорошенько обварил, при этом оставил зазор между вертикальными стойками в пару миллиметров, чтобы стол можно было перемещать по высоте.
Все детали зачистил и подготовил к покраске.
Домкрат.
Вначале делал пресс в расчёте использовать 12-ти тонный советский домкрат, но никак не мог заставить его работать и искал к нему ремкомплект.
В один момент плюнул на поиски ремкомплекта и решил купить китайский 20-ти тонный домкрат.
Домкрат 20т Forsage F-T92004 — цена 85р (
Данный домкрат сварной конструкции, поршень со штоком вставляются как кассета в гильзу. Такая конструкция по логике должна полностью исключать подсосы воздуха.
Но мы же хотим использовать его в прессе, а лучшая конструкция для него — это когда домкрат расположен вверх ногами штоком вниз.
Для этого большинство людей разбирает домкраты и вставляет в заборное отверстие всякие трубочки и прочее. Но есть варианты по-проще — это использовать внешний расширительный бачок и полностью исключить воздух из корпуса домкрата. В таком случае домкрат будет работать при любом расположении хоть боком, хоть вверх ногами, его всегда можно будет снять с пресса и использовать по прямому назначению без каких либо доработок.
Для такой доработки необходим штуцер и отверстие в корпусе. Можно использовать заливное отверстие, но лучше просверлить заглушку на заборной магистрали и нарезав резьбу установить туда штуцер. При таком варианте воздух будет скапливаться в самой верхней точке системы, т.е в расширительном бачке и пососы воздуха в домкрате не страшны.
Штуцер с ёлочкой М10х1 или М3/8 ссылка
Определить заборную магистраль довольно легко — необходимо извлечь нагнетательный поршень, отверстие в котором будет установлен шарик и будет соединять заборный канал.
Далее сверлим резьбу. Под заваренной заглушкой установлен шарик, который удерживает фильтр в дократе. Я об этом узнал только когда три раза заточил сверло и заметил, что там оказывается есть шарик.
Далее вкручиваем штуцер, подсоединяем трубку с расширительным бачком, кладём домкрат на бок, полностью выдвигаем шток и заполняем домкрат до краёв маслом, затем вдавливаем шток — вуаля и весь воздух полностью вышел из системы.
Теперь домкрат работает вверх ногами. Но радовался я не долго, через какое-то время при нагрузке домкрат стал пропускать масло по уплотнителю штока. Пришлось разбирать и ужасаться мусору внутри нового домкрата, который с переворотом успешно упал на манжету и поцарапал её.
Поэтому в заборное отверстие лучше установить фильтр из металлической губки, т.к. родной фильтр без удерживающего шарика выплывал в соединительную трубку и, естественно, не работал.
Также к недостаткам это домкрата стоит отнести то, что шток в полностью выдвинутом состоянии качается из стороны в сторону. Соответственно при нагрузке перекашивается. Уже разобрав домкрат оказалось что в верхней части у него установлено только два тонких пластиковых кольца, отвечающих за боковые перемещения, чего очень мало.
Поэтому теперь пришлось восстанавливать советский домкрат и найти нужный ремкомплект:
Ремкомплект домкрата 12т УЛИГ.12.3913300 — 9р (
4$)
И принялся я его раскручивать. Ох это ещё та задача. Осилил его гаечку только с помощью двухметровой трубы и большого газового ключа.
Доработки по советскому домкрату полностью схожи тому, что я описал выше, только штуцер на этот раз установил вместо пробки для заправки домкрата, резьба оказалась полностью одинаковой. Но так как домкрат разобрал, то на всякий случай установил в заборное отверстие резервуара маленькую трубочку, чтобы попавший воздух никак не мешал при работе.
На этом доработки домкрата закончились.
Осталось закрепить его на верхней перекладине пресса. Крепил домкрат к пластине 10мм, просверлив во фланцах отверстия под болты. Саму пластину крепил к прессу через съёмные уголки. При таком виде конструкции можно весь узел с домкратом перемещать влево вправо по рабочей зоне.
В качестве возврата штока в исходное положение использовал пружины — одна пара пружин внешним диаметром 30мм. внутри них пара пружин диаметром 20мм.
Кстати, чем более жидкое масло будет залито в домкрат, тем легче он будет возвращаться в исходное положение. Масло в домкрат я заливал ATF для гидроусилителей, т.к. инструментальное масло продаётся канистрами по 20л, но стоит при этом довольно дёшево.
Теперь красим пресс и наслаждаемся результатом.