Гидравлический пресс: устройство и применение¶

Гидравлический пресс — машина, создающая большое сжимающее усилие за счёт давления жидкости на поршни разного диаметра. Относится к гидравлическим машинам и работает по принципу сообщающихся сосудов, передавая усилие через несжимаемую рабочую жидкость (минеральное масло, вода, эмульсия).

¶Принцип действия

Основой служит закон Паскаля: давление, производимое на жидкость в замкнутом сосуде, передаётся ею одинаково во всех направлениях. Пресс имеет два сообщающихся цилиндра с поршнями разной площади. Малый поршень (плунжер) создаёт давление насосом, а большой поршень получает усилие, во столько раз превышающее приложенное, во сколько площадь его сечения больше площади малого.

Выигрыш в силе определяется отношением площадей:

F₂ / F₁ = S₂ / S₁

где F₁ и S₁ — усилие и площадь малого поршня, F₂ и S₂ — большого. Перемещение большого поршня при этом пропорционально меньше, то есть выигрыш в силе сопровождается проигрышем в перемещении — в согласии с законом сохранения энергии.

¶Устройство

Типовой гидравлический пресс включает:

• Станину и раму — несущую конструкцию, воспринимающую нагрузки.
• Рабочий цилиндр с плунжером, создающим основное усилие.
• Насос (ручной, плунжерный, шестерённый) для нагнетания жидкости.
• Гидросистему — трубопроводы, клапаны, распределители, предохранительный клапан.
• Стол и подвижную плиту — рабочие поверхности, между которыми размещается обрабатываемый материал.
• Манометр для контроля давления.

Давление в современных системах достигает 20–40 МПа, а развиваемое усилие — от нескольких тонн до десятков тысяч тонн.

¶История

Патент на гидравлический пресс получил в 1795 году английский изобретатель Джозеф Брама, усовершенствовавший идеи Блеза Паскаля. В XIX веке прессы вошли в металлообработку, а в XX веке стали основой кузнечно-прессового оборудования.

¶Применение

• Металлообработка: штамповка, ковка, гибка, вырубка, запрессовка деталей.
• Порошковая металлургия: прессование заготовок из порошков.
• Обработка неметаллов: формование пластмасс, резины, прессование древесных плит, сена, макулатуры.
• Испытания: проверка прочности образцов, тестирование труб и конструкций.
• Производство: брикетирование, отжим масла, виноделие.

¶Виды

¶Преимущества и ограничения

Прессы дают плавное регулируемое усилие, возможность точного контроля и высокую мощность при компактных размерах. Ограничения — зависимость от герметичности системы, необходимость обслуживания жидкости и относительно малый ход рабочего органа.