Гидравлический пресс – откуда сила гнуть металл?

Любой гидравлический пресс (настольный, напольный) представляет собой специальный механизм для обработки металлов. Приводится он в действие посредством жидкости, находящейся под высоким давлением. Ниже будут рассмотрены более подробно механизм действия, виды приспособлений и их особенности.

1 Возникновение и принцип работы гидравлического пресса

Предпосылками для создания подобного механизма послужило открытие закона Паскаля, однако впервые применить его смогли только лишь спустя более чем сто лет. Итак, английский изобретатель вместе со своим помощником создал первую в мире гидравлическую машину аж в конце восемнадцатого века. В то время ее использовали исключительно для выдавливания виноградного сока, пакетирования сена, отжима масла.

В промышленной же области он обрел свою популярность только в середине 19 века, и тогда его стали применять для листовой и объемной штамповки, ковки слитков, правки, гибки и т. д. Затем такие машины получили распространение и в производстве различных изделий из пластмассы, резины, текстолита, фанеры и иных материалов. Первые агрегаты имели довольно внушительные размеры, поэтому использовались только на производстве, сегодня же можно найти и компактные механизмы, применение которых возможно даже в быту.

На фото - промышленный гидравлический пресс, stancons.ru

Во сколько раз сечение одного поршня больше второго, во столько раз увеличивается сила на выходе в отличие от приложенной.

Принцип работы гидравлического пресса заключается в равномерном распределении давления. Итак, у нас есть два поршня разной площади (S1 и S2) и силы, которые на них действуют (F1 и F2 соответственно). Таким образом, если на первый поршень будет воздействовать определенная сила снизу, то по закону Паскаля и на второй элемент будет действовать такое же давление (Р). Вспомним курс физики за седьмой класс и получим: Р=F1/S1=F2/S2, а значит, F2= F1*(S2/S1). Если далее преображать равенство, то выражение F2/F1=S2/S1 также будет верным, а, следовательно, приложив изначально малую силу можно ее увеличить во столько раз, во сколько площадь второго поршня будет больше первого. Например, S1=3 см2, а S2=3000 см2, тогда приложенная сила в 1 Н к первому поршню увеличится в 1000 раз и будет составлять 3000 Н.

Фото принципа работы гидравлического пресса, physics.kgsu.ru

2 Устройство и работа гидравлического пресса

Устройство гидравлического пресса в зависимости от его вида и назначения практически не изменяется и состоит из следующих основных узлов: цилиндры (рабочий и возвратные), подвижная поперечина и станина. На последней располагаются все элементы. Если агрегат габаритный, то в его конструкцию входит еще и гидравлический цилиндр, главной функцией которого - уравновешивать поперечину. Рабочий инструмент крепится к подвижной поперечине, связанной с плунжерами цилиндров.

На фото - устройство гидравлического пресса, esc18.ru

Работа гидравлического пресса заключается в следующем. Плунжер начинает свое движение под давлением жидкости и перемещает подвижную поперечину. На последней устанавливается специальный боёк, плита или же иной рабочий инструмент, который, упираясь в деталь, деформирует ее. Скорость передвижения обычно не превышает 30 см/с, а давление жидкости достигает 32 МПа. После опрессовки жидкость поступает в возвратные цилиндры, и поперечина возвращается на прежнее место.

3 Гидравлический пресс – виды и их особенности

Итак, гидравлические прессы бывают с открытой или же закрытой рамой. В принципе, и те, и другие имеют практически одинаковое предназначение: выпрессовка, запрессовка, гибка и правка различных изделий. Рассмотрим же более подробно каждый из них. Механизм с открытой рамой более удобен, и в этом случае появляется возможность работать с крупногабаритными, длинномерными деталями, а также элементами, имеющими сложную форму, которые неудобно или же невозможно разместить в прессах с закрытой рамой.

Регулировка высоты рабочего пространства осуществляется посредством домкрата, который фиксируется в определенном положении. Также иногда они могут быть оснащены насосом с ручным приводом, такое дополнение дает возможность работать прессу даже без питания.

Фото гидравлического пресса с открытой рамой, wttrade.ru

Механизмы с закрытой рамой больше подходят для работы с мелкогабаритными, а также средними деталями. Благодаря специальным установочным отверстиям его можно крепить в нужном месте, и появляется возможность выбрать наиболее удобное место. Размер рабочей области подобных машин также регулируется в зависимости от величины обрабатываемых деталей.

Кроме того, гидравлические прессы в зависимости от конструкции делятся на горизонтальные и вертикальные. Первые, в основном, используются для утилизации различных отходов (текстильных, бумажных, пластиковых, жестяных и т. д.). Они зачастую имеют достаточно габаритные размеры, некоторые из них могут занять даже полквартиры. Поэтому их преимущественно используют на больших предприятиях. В принципе, конструкция ничем особо не отличается, кроме внешней прессующей плиты, которая и является главным элементом таких машин. Преимущества использования в качестве утилизационной машины пресса именно с горизонтальной конструкцией заключается в том, что появляется возможность автоматизировать процесс практически на 100%, вплоть до обвязки тюка вторсырья.

На фото - горизонтальный гидравлический пресс, board.com.ua

Вертикальные прессы необходимы для выполнения такой операции, как прошивка заготовок при производстве труб. Они оборудованы поворотной рамой и двумя контейнерами, дающими возможность механизировать процедуру чистки и охлаждения втулок. Также благодаря специальному приспособлению намного упрощается процесс замены некоторых изношенных элементов оборудования. Кроме того, автоматизирован процесс загрузки сырья и перевод его из горизонтального положения в вертикальное.

4 Гидравлические пресс-клещи и ручная схема приспособления

Выше были рассмотрены особенности больших агрегатов, которые в основном нашли свое применение на крупных предприятиях, но кроме них существуют и ручные механизмы - их целесообразно приобретать и для работы в домашних условиях. Рассмотрим особенности, так сказать, гаражного гидравлического пресса, и его сферу применения.

В основном это ремонт автомобилей и иных механизмов, имеющих впрессованные детали - таким образом, это неотъемлемый инструмент автомастерских, станций технического обслуживания и т. д. В действие он приводится путем нажатия на специальную ручку, и этого усилия вполне достаточно, чтобы осуществить запрессовку либо распрессовку узлов.

Фото гидравлических пресс-клещей, avito.ru

Какова же схема гидравлического пресса ручного типа? Такие агрегаты различаются конструкцией станины, которая бывает консольной и может состоять из одной направляющей или же иметь две направляющие. Плунжер располагается сверху либо снизу. В первом случае можно регулировать положение опорной площадки, что позволяет максимально подстроить пресс под высоту обрабатываемой детали.

Неважно, каково расположение плунжера (верхнее или нижнее), в любом случае необходимо, чтобы деталь во что-то упиралась, для этой цели предусмотрен специальный упор в виде винта с воротом. Закручивая либо выкручивая его, можно задавать расстояние до рабочей площадки. Также они имеют манометр и специальную систему с наружным переключателем, посредством которой сбрасывается рабочее давление.

На фото - устройство гидравлических пресс-клещей, strumok.com

Существуют еще и гидравлические пресс-клещи, которые состоят из корпуса, пуансона, матрицы, резервуара для жидкости и ручки. В торце корпуса находится трубка, изолирующая гидравлический привод от попадания в него воздуха, и позволяющая работать им в любом пространственном положении. Чаще всего рабочей жидкостью для таких клещей выступает машинное масло. Для того чтобы совершить ими опрессовку, необходимо подобрать подходящую матрицу и пуансон, установить первую в шток, а второй в бугель. Затем, предварительно перекрыв перепускной канал, вкладывается обрабатываемый элемент, и, покачивая ручку, осуществляют опрессовку.