Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидравлический пресс Брамы

Гидравлический пресс Брамы

С развитием промышленности росло производство металла, подстёгивая развитие металлообработки. Ещё в начале XVI в. появились кузнечные молоты с приводом от водяного колеса, а в конце XVIII в. для них приспособили паровые машины. Но паровые молоты производили страшный шум и сотрясениями повреждали окружающие постройки, поэтому их нельзя было устанавливать в городах. Необходимо было создать кузнечную машину, воздействующую на металл не ударом, а энергией статического давления. Такой машиной стал гидравлический пресс, придуманный английским изобретателем Джозефом Брама в 1795 г. для отжима масла и винограда.

Пресс Брамы 1795 г. в английском Музее техники, г. Шеффилд

Идея столетней давности

Действие всех гидравлических прессов основано на законе гидростатики знаменитого французского физика Блеза Паскаля, опубликованном ещё в 1663 г. Изучая барометр Торричелли и свойства атмосферного давления, Паскаль пришёл к выводу, что давление в жидкости или газе передается во все стороны с одинаковой силой. Именно этим объясняется действие барометра: атмосферное давление давит на ртуть в открытом сосуде сверху, а ртуть поступает в трубку снизу, потому что давление атмосферы в ртути распространяется во все стороны, в том числе и вверх, поднимая ртуть в трубку.

Блез Паскаль

Действие открытого им закона Паскаль продемонстрировал на ряде опытов и сформулировал принцип действия гидравлического пресса. Рабочим телом в гидравлическом прессе могла быть только жидкость, потому что жидкости почти не сжимаются под давлением и способны передавать поршню силу воздействия давления в полном объёме.

Больше ста лет потребовалось, чтобы построить придуманный Паскалем гидравлический пресс. Никак не удавалось обеспечить герметичность (непроницаемость) между поршнем и стенками цилиндра, чтобы при сдавливании поршня жидкость не просачивалась в пространство над поршнем. Зазоры между поршнем и стенками цилиндра не позволяли создать в цилиндре нужного давления.

Опыт Паскаля, доказывающий равномерное распределение давления в жидкости

«Волшебное» кольцо

В середине 1790-х гг. за создание гидравлического пресса взялся лондонский краснодеревщик Джозеф Брама, уже прославившийся созданием сейфового замка. Но и ему, мастеру, пользовавшемуся высокоточными инструментами, не удалось точно подогнать поршень к цилиндру. Браме помог будущий знаменитый изобретатель Генри Модели. Он придумал самоуплотняющуюся манжету — проложенное между цилиндром и поршнем кольцо из прочной кожи, обод которого в разрезе напоминал перевёрнутую букву U. Жидкость, под давлением поступающая в цилиндр, по закону Паскаля давила во все стороны, распирала обод кольца и прижимала боковинки U к поверхностям цилиндра и поршня, обеспечивая полную герметичность между ними.

Джозеф Брама

Принцип действия гидравлического пресса

Цилиндрический сосуд малого диаметра (1) и сообщающийся с ним цилиндрический сосуд большого диаметра (2) наполняются жидкостью и закрываются поршнями площадью S1 и S2. При сдавливании малого поршня S с силой F жидкость, не сжимаясь, поднимает большой поршень S в сообщающемся цилиндре. По закону Паскаля давление в жидкости передаётся в любую точку с равной силой, значит, сила F2, поднимающая большой поршень, больше силы F, воздействующей на малый поршень, потому что из-за большей площади у большого поршня больше точек, на которые с равной силой воздействует давление жидкости, чем у малого поршня. Давление p жидкости в поршневом цилиндре равняется отношению силы воздействия F к площади поршня S: р = F/S. Отсюда следует: F = pS. Сила, воздействующая на большой поршень: F2 = pS2, а на малый: F1 = pS1. При том, что S2 > Sr получается, что F2 > F1. Так, за счёт разницы в площадях поршней в гидравлическом прессе достигается выигрыш в силе.

Читайте так же:
Отвал для мотоблока своими руками чертежи фото

Увеличение силы в гидравлическом прессе

Работа давления

Пресс Брамы представлял собой поршневый цилиндр с прессовальной платформой, соединённый с помповым насосом, нагнетающим жидкость (воду, масло или глицерин) из резервуара под поршень цилиндра. Давление жидкости поднимало поршень и платформу, и прессуемый материал сдавливался между платформой и крышкой.

Устройство гидравличеекого преееа Брамы

Развитие идеи

Пресс Брамы поначалу использовался как винодельческий и маслодавильный, но он быстро нашёл более широкое применение. В 1815 — 1819 гг. прессы Брамы использовались как домкраты для подъёма тяжёлых металлических конструкций Саутуорского моста через Темзу. В 1797 г. Брама придумал способ изготовления свинцовых труб, продавливая прессом мягкий свинец через кольцевое отверстие. Но на практике эту идею осуществили только в 1820 г. на гидравлическом прессе инженера Томаса Бурра. Бурр выдвинул идею использования гидравлических прессов в кузнечном ремесле, и с середины XIX в. гидравлическими прессами штамповали детали различных механизмов, чеканили монеты, продавливали через отверстия в матрице проволоку и трубы, а также накладывали свинцовую оболочку на электрический кабель для телефонной и телеграфной связи.

Устройство и принцип действия гидравлического пресса КРУ-160. Его преимущества и недостатки.

Как указывалось ранее, конструктивное исполнение прессовых агрегатов влияет на характер и длительность процесса формования. На равномерность прессовки большое влияние оказывает режим прессования — она увеличивается при двустороннем сжатии массы, ступенчатом приложении усилия прессования и плавном нарастании давления прессования. При двустороннем приложении нагрузки наименьшую плотность имеют средние слои прессовки, а при одностороннем — у неподвижного штемпеля.

Одним из распространенных, практически удобных и эффективных способов двустороннего прессования является применение подвижных (плавающих) форм. Он основан на использовании сил трения, возникающих между прессуемым материалом и стенками пресс-формы при сжатии одним подвижным штемпелем.

Рис. 30. Гидравлический пресс К/РУ-160: 1 — гайки; 2 — фундаментная плита; 3 — поршень; 4 — цилиндр; 5,6,8,10,11 — поперечины; 7 — колонны; 9 – верхние штампы; 12 — цилиндр; 13 — фиксаторы; 14 — тяги; 15 — гидроцилинр; 16 — форма; 17 — нижние штампы; 18 — стол; 19 — плита с прорезями; 20 гидромотор; 21 — цилиндр; 22- стопор; 23 — бункер; 24 — щетки; 25 — пресс-форма

На рис. 32 представлена схема процесса прессования на прессе К/РУ-160. В позиции 1 происходит заполнение пресс-формы и отход каретки в исходное положение. Далее (позиция II) верхний штамп опускается в формуемую массу, осуществляет ее первое прессование (уплотнение примерно на 30%) и фиксируется в этом положении. Затем (позиция III) нижние штампы производят второе предварительное прессование, после которого несколько отходят для выхода запрессованного воздуха. В позиции IV производится окончательное прессование нижними штампами. При этом, благодаря боковому распору, форма приподнимается и находящийся в ней прессованный порошок упирается в верхние штампы; таким образом осуществляется прессование верхними штампами, т.е. двустороннее прессование.

Рис. 31. Гидравлическая схема механизма прессования пресса К/РУ-160:

1 — гидроцилиндр; 2 — дроссель; 3 — распределитель; 4 — аккумулятор; 5 — обратный клапан; 6 — редукционный клапан; 7 — манометр; 8 – фильтр

Существенной особенностью прессования в “плавающей” пресс-форме является то, что степень перемещения подвижной формы и се положение в каждый момент прессования определяются силами трения; при этом двустороннее уплотнение становится саморегулирующимся процессом, обеспечивающим при определенных условиях практически одинаковое давление с двух сторон.

Читайте так же:
Номинал автомата на освещение

Рис. 32. Схема процесса прессования порошкообразной массы на прессе К/РУ160: 1 — поперечина; 2 — верхние штампы; 3 — пресс-форма; 4 — нижние штампы; 5 – каретка

«Плавающие» пресс-формы широко используются в современных конструкциях прессов для полусухого формования порошкообразных масс.

В конструкциях прессов используется многократность сжатия массы, которая обеспечивается кинематикой механизмов (в механических прессах) и автоматизацией (в гидравлических прессах). Многоступенчатость прессования и даже кратковременная выдержка при отходе штампов способствует лучшему удалению воздуха из массы и уменьшению его запрессовки.

Основой конструкций вальцовых прессов являются вращающиеся навстречу друг другу валки, поверхность которых может выполняться гладкой, с фрезерованными отверстиями, или зубчатой (рис. 33).

Валки устанавливаются в опорных подшипниках, опирающихся на раму. С целью предотвращения агрегата от поломки (в случае попадания между валками высокопрочных включений), подшипники одного из валков упираются в демпферный узел (пружинный или гидравлический).

Гомогенизированная шихта поступает на вращающиеся валы, где в зависимости от профиля валковой поверхности она прессуется в брикеты определенной формы.

Рис. 33. Кинематическая схема вальцового пресса: 1 — формующие валки; 2- зубчатая муфта; 3 — демпферный узел; 4 — подшипники; 5 — синхронизатор; 6-редукторы; 7, 8 — соединительные муфты; 9 – электродвигатели

Производительность вальцового пресса зависит от диаметра, ширины вальцов частоты их вращения. Увеличение диаметра вальцов способствует лучшему обжатию материала в ячейках, более стабильной работе пресса. Кроме того с увеличением диаметра вальцов уменьшается обратный поток шихты из зоны формования, что ведет к увеличению давления прессования. Однако увеличение диаметра вальцов повышает расход энергии усложняет изготовление и обработку формующих элементов (бандажей), поэтому увеличение диаметра вальцов свыше 1. 1,1 м признано нецелесообразным [31]. Соотношение диаметра и ширины вальцов рекомендуется принимать D/В = 1/2 [5. 3].Увеличение ширины вальцов (более 8. 9 рядов ячеек) ведет к получению неравноплотных брикетов и неравномерному износу поверхностей вальцов. На практике для увеличения производительности пресса не стремятся к увеличению ширины зоны формования, а используют несколько пар вальцов.

Увеличение частоты вращения вальцов свыше 0,105 с -1 может привести к нарушению прочности брикетов из-за быстрого возрастания и снятия давления [58]. Масса полученных брикетов не должна превышать 0,1 кг, т.к. при этом не достигается равномерная пропрессовка шихты по объему брикетов. Межпальцовый зазор должен составлять (2.. .2,5) х 10 -3 м.

20. Устройство и принцип действия пресса для производства керамической плитки КРК-125. Назначение его механизмов, узлов.

Гидравлические пресс ножницы — устройство и характеристики

Сегодня нередко в различных сферах производства и на разных промышленных объектах, которые связанны с металлопроизводством и его переработкой нередко используется такое оборудование, как гидравлические пресс ножницы.

Их применение обусловлено тем, что процесс нарезания металлических листов должен быть безотходными, результативными и не сопровождаться деформацией материала. Именно гидравлические пресс ножницы способны выдавать подобный результат, поэтому их использование стало распространенным на сегодняшний день.
К тому же пресс ножницы способны не только резать металл, но пакетировать его.

Принцип работы гидравлического пресса

Принцип работы пресс ножниц не является сложным технологическим процессом, однако они являются оборудованием, которое минимизирует применение ручного труда. Вся конструкция пресс ножниц состоит из таких рабочих элементов, как мульда, бункер для загрузки сырья, и две крышки подвижного типа. Крышки предназначены для того, чтобы при закрытии еще и прессовать содержимое камеры, за счет давления. Таким образом, поступивший в камеру материал, посредством специальных крышек прессуется в пакет минимальных размеров.

Читайте так же:
Шаблон ласточкин хвост для фрезера

Далее этот пакет посредством такого элемента установки как цилиндр толкающего типа действия, продвигается к самой гильотинной установке, которая и производит непосредственно нарезку металла. Верхний нож в установке имеет подвижную конструкцию, сам нож сверху крепится под углом в двенадцать градусов. нижние ножи закреплены неподвижно. Все резательные работы происходят под давлением. Само усилие, с которым ножи производят резку, достигает порядка одной тысячи тонн. Хотя этот параметр может быть разным в зависимости от самой установки.

Гидравлические пресс ножницы

Сама загрузочная камера тоже может иметь разные размеры, однако средними размерами является порядка тридцати кубических метров. Производительность такого оборудования может быть разной, в зависимости от типа установки и модели гидравлических пресс ножниц, но средней производительностью является порядка пятидесяти тонн нарезанного металла в час работы.

Характеристики гидравлических пресс ножниц

Основными преимуществами такого типа оборудования является то, что оно является долговечным и высокопроизводительным. Конструкция гидравлических пресс ножниц является высокопрочной и изготовлена и стального каркаса, который будет эксплуатироваться длительное время. За счет того, что установка работает посредством гидравлической системы, она имеет более высокие показатели скорости работы, что в свою очередь отражается крайне положительно на всей производительности оборудования. Вся работа происходит в автоматическом режиме, что позволяет минимизировать человеческий труд, к тому же установка пресс ножниц оснащается контроллерами, которые следят за ходом выполнения всех работ. Гидравлические пресс ножницы способны перерабатывать и резать не только металлические листы, но и трубы, швеллера, сортовой металл и многие другие части и материалы.

Также преимуществом гидравлических пресс-ножниц является все же то, что они способны не только резать, но и пакетировать металл. Такое оборудование чрезвычайно хорошо зарекомендовало себя в самых тяжелых условиях работы, поэтому его применение стало столь широким. Гидравлические пресс ножницы используются не только в металлургической промышленности, но и в судостроительной, машиностроительной сферах. На предприятиях тяжелой и легкой промышленности. Нередко таким оборудованием пользуются даже предприниматели, которые занимаются переработкой лома металла.

К тому же сама стоимость гидравлических ножниц может колебаться от нескольких десятков тысяч, до нескольких миллионов рублей. Цена может так отличаться в зависимости от характеристик оборудования.

Гидравлические машины.

Гидравлические машины

Гидравлические машины в принципе своей работы основываются на применении закона Паскаля, который говорит, что давление, производимое на жидкость, передается внутри неё во все стороны с одинаковой силой.

Что же такое гидравлический агрегат? Гидравлический — значит работающий за счет давления или движения жидкости, например воды.

В этой статье мы собрали для Вас принцип действия и основные схемы наиболее часто применяемых гидростатических машин.

Содержание статьи

  • Схема и принцип действия
  • Сила давления, КПД и формула машины.
  • Гидравлический аккумулятор
  • Турбина
  • Лопастной насос + видеоматериалы

Гидравлический пресс применяется для получения больших сжимающих усилий, которые необходимы, например, для деформации металлов при обработке давлением (прессование, ковка, штамповка), при испытании различных материалов, уплотнении рыхлых материалов и т.д.

Схема и принцип действия

принцип гидравлической машины

Самая простая схема гидравлической машины, такой как гидравлический пресс состоит из двух цилиндров А и В (малого и большого диаметра), соединенных между собой трубкой С. Такая схема похожа на работу сообщающихся сосудов.

Читайте так же:
Принцип работы цифрового вольтметра

В малом цилиндре расположен малый поршень гидравлической машины D, соединенный с рычагом ОКМ, имеющим неподвижную шарнирную опору в точке О, а в большом цилиндре – большой поршень гидравлической машины (плунжер) Е, составляющий одно целое с платформой F, на котором расположено прессуемое тело G.

Рычаг приводится в действие вручную или при помощи специального двигателя. При этом поршень D начинает двигаться вниз и оказывать на находящуюся под ним жидкость давление, которое передается на поршень Е и заставляет его вместе со столом двигаться до тех пор, пока тело G не войдет в соприкосновение с неподвижной плитой Н.

При дальнейшем подъеме стола начинается процесс прессования (сжатия) тела G.

Если данное устройство служит не для прессования, а только для поднятия груза, т.е. представляет собой так называемый гидравлический подъемник, то неподвижная плита Н в этом случае оказывается лишней и из конструкции исключается.

Вместе с указанными на схеме частями гидравлический пресс снабжается всасывающим и нагнетательным клапанами, регулирующими работу пресса, и клапаном, предохраняющим его от разрыва при чрезмерном возрастании давления (на схеме клапаны не показаны).

Работу гидравлического пресса объясняет закон Паскаля. В котором говорится о гидростатическом парадоксе, когда кружка воды, добавленная в бочку, приводит к ее разрыву.

Сила давления, КПД и формула машины

Установим основные соотношения, определяющие работу пресса. Пусть усилие, действующее на конец М рычага ОКМ, будет называться Q, а плечи рычага ОК = a, КМ = b. Тогда, рассматривая равновесие рычага и составляя уравнение моментов относительно его центра вращения О выводим уравнение

Находим силу передаваемую на поршень D малого цилиндра

и создаваемое в жидкости добавочное гидростатическое давление

где d1 – диаметр малого цилиндра.

Давление ρ передается на поршень Е большого цилиндра, в результате чего полная сила давления на этот поршень, обусловленная силой Q, будет

где d2 – диаметр большого цилиндра.

Из этого выражения видно, что сила P2 может быть получена сколько угодно большой путем выбора соответствующих размеров цилиндров и плеч движущего рычага.

На самом деле действительная сила P2, передаваемая на стол и осуществляющая процесс прессования, оказывается несколько меньше из-за неизбежных потерь энергии на преодоление трения в движущихся частях пресса и утечек жидкости через различные неплотности и зазоры.

Эти потери учитываются введением в формулу коэффициента полезного действия – КПД. Таким образом формула гидравлической машины

Практически этот коэффициент имеет значение от 0,75 до 0,85.

Пример расчета

задача на большой поршень гидравлического машины

Для наглядного примера того как работают малый и большой поршень гидравлического машины рассмотрим простой пример.

Условие: Большой поршень гидравлической машины имеет площадь 50см 2 . Он поднимает груз весом 2000Н. Необходимо определить площадь малого поршня если на известно, что на динамометре определилась сила 300Н. Рычаг в этой задачи не участвует.

S1=(F1*S2)/F2=(300*50*10 (-2) )/2000=0.075 м 2 =7,5cм 2

В современных гидравлических прессах можно получить очень большие давления (до 25 000 т.). В таких конструкциях малый цилиндр выполняют обычно в виде поршневого насоса высокого давления, подающего рабочую жидкость (воду или масло) в большой цилиндр (собственно пресс), часто с добавлением в схему специального устройства – гидравлического аккумулятора, выравнивающего работу насоса.

Читайте так же:
Формы для литья фигурок
Гидравлический аккумулятор

Как показывает название – гидравлический аккумулятор служит для аккумулирования, т.е. накапливания, собирания энергии. Он применяется на практике в тех случаях, когда необходимо выполнить кратковременную работу, требующую значительных механических усилий, например, поднять большую тяжесть, открыть и закрыть ворота шлюзов и т.п.

Наиболее широкое применение гидравлические аккумуляторы получили при работе гидравлических прессов, используемые здесь как установки, накапливающие жидкость в период холостого хода пресса и отдающие ее при рабочем ходе, когда подача насосов оказывается недостаточной.

Гидравлический аккумулятор

Гидравлический аккумулятор состоит из цилиндра А, в котором помещен плунжер В, присоединенный своей верхней частью к платформе С, несущей груз большого веса. В аккумулятор по трубе D насосом нагнетается жидкость (вода или масло), которая поднимает вверх плунжер с грузом. При достижении крайнего верхнего положения насос автоматически выключается.

Обозначим вес плунжера с грузом через G, а его полную высоту подъема через Н. Тогда энергия, запасенная аккумулятором при полном подъеме плунжера, будет равна G*H, а создаваемое им в жидкости гидростатическое давление

где F – площадь сечения плунжера

Под таким постоянным давлением находящаяся в аккумуляторе жидкость подводится по трубе Е к гидравлическим машинам – например, прессовым машинам, обеспечивая тем самым их работу с постоянной нагрузкой.

Гидростатическое давление, создаваемой аккумулятором, будет тем больше, чем меньше площадь сечения плунжера.

Гидравлические машины

Однако при чрезмерном уменьшении сечения плунжера последний может оказаться недостаточно прочным. Поэтому при необходимости получения очень больших давлений применяются так называемые дифференциальные аккумуляторы со ступенчатым поршнем.

В этом случае давление на жидкость, находящуюся в цилиндре А, передается через небольшую площадь кольцевого уступа ступенчатого поршня, пропущенного сквозь обе крышки цилиндра (верхнюю и нижнюю), и следовательно, сечение поршня может быть выбрано такого размера, при котором обеспечивается необходимая прочность.

Гидравлическая турбина

Гидравлическая турбина

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода рабочих машин.

Наиболее распространенным представителем этой группы является гидравлическая турбина. Гидравлические турбины обычно для устанавливаются на гидроэлектрических станциях, где они служат приводом электрических генераторов.

Энергия воды преобразуется в турбине в механическую энергию на валу. Вал приводит в движение ротор электрогенератора и механическая энергия превращается в электрическую.

Насос

В насосах, применяемых для подъема и перемещения жидкости по трубопроводам, происходит обратный процесс. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих насосы в действие, преобразуется в гидравлическую энергию жидкости.

насосная установка

На рисунке схематично изображены
А – турбинная установка
Б – насосная установка

Насосы это самые распространенная разновидность гидравлических машин. Они применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Насосы используются в водоснабжении, отоплении, вентиляции, для работы котельной установки и во многих других областях техники.

Подробная схема работы насоса размещена в этой статье

Гидравлические машины весьма широко используются в настоящее время в нефтяной промышленности. Насосы применяются при транспортировке нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, при бурении нефтяных скважин для подачи в них промывочных растворов и т.д.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector