Как устроен гидравлический пресс

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Гидравлический пресс: конструкция и устройство

Гидропресс без преувеличения является одним из 100 величайших изобретений человечества. Появлению такой машины способствовал закон Паскаля, который был сформулирован еще в 1653 году. Первое такое устройство было запатентовано английским изобретателем, одним из основателей гидротехники, Джозефом Брамой, в 1795 году.

Первое время гидравлический пресс использовали для подъема тяжелых грузов и получения натуральных масел и соков, а также формирования тюков сена. Со временем конструкция гидравлических прессов изменялась и модернизировалась.

С 1820 года агрегат начал применяться в металлообрабатывающей промышленности для прессования труб. Спустя 55 лет в конструкции появились штамп и подвижная траверса, что способствовало внедрению техники в военную промышленность.

Благодаря экономии металла, простоте конструкции, оперативности производства и оптимальной производительности пресс получил широкое применение в области создания автомобилей, морских судов, авиационной и сельскохозяйственной техники.  

Устройство и принцип работы гидравлического пресса

Принцип, основанный на законе Паскаля, можно сформулировать так: сила подачи жидкости, которая переходит из малого в большой цилиндр, возрастает пропорционально разнице между площадями двух цилиндров. Такой же принцип функционирования лежит в устройстве домкрата. Примечательно, что в амортизаторе гидравлического типа используется обратный прием все того же эффекта.

Принцип работы заключается в следующем: при помощи органа управления оператор задействует масляный насос, который подает гидравлическую жидкость в цилиндр, создавая тем самым давление, приводящее к движению штока. После этого шток оказывает на заготовку определенное давление (процесс прессовки). Устройство работы гидравлического пресса может быть сравнимо с принципом действия механического рычага.

Устройство гидравлического пресса в основном выполняется по одной схеме: на основании монтируются две стойки, а между ними располагается средняя поперечина, способная изменять свое положение для работы с заготовками разных габаритов, в то время как верхняя поперечина служит опорой для гидроцилиндра. Также в схеме может быть задействован распределитель, магистраль, насос и емкость с маслом. Рамная конструкция гидравлических прессов изготавливается из металлического профиля или толстой высокопрочной стали.

Разновидности и характеристики

Основные характеристики гидравлического пресса (параметры каждой модели отображаются 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).

Такой диапазон параметров определяет два вида приводов:

• насосный привод – не использует принцип накопления энергии;
• насосно-маховиковый и насосно-аккумуляторный приводы – используют накопление энергии в периоды между рабочими ходами.

В СТО используются разные типы гидропрессов: настольные, вертикальные, электрогидравлические и пневмогидравлические (способны развивать усилие до 100 тонн).

По способу функционирования гидравлические прессы делятся на две группы:

Производители изготавливают агрегаты с закрытой и открытой рамой для работы с элементами нестандартных форм. Исходя из габаритов, различают настольные и напольные модели. В зависимости от станины существует 2 вида прессов: стоечные и колонные. По типу можно выделить две категории устройств: универсальные и специализированные (специального назначения).

Применение и практические особенности работы

Широкий диапазон мощности и конструкционных решений гидравлических прессов позволяет эксплуатировать их для разнообразных задач: штамповка, обрезка, отбортовка, тиснение, прессовка, прошивка, калибровка, сгибание, ковка и даже ламинирование.

Области использования:

• промышленное производство;
• утилизация отходов (горизонтальные установки);
• ремонт транспортных средств и спецтехники;
• слесарные работы.

При помощи такого оборудования можно работать с трубами и металлическим профилем, изделиями из пластмассы и керамики, угольными и угольно-графитовыми электродами, а также производить резиновые детали, кабели, электроизоляционные материалы, различные отделочно-строительные плиты и многое другое.  

Особенности различных моделей:

• глицериновые манометры отличаются повышенной точностью, прочностью, способностью подавления вибрации и широким диапазоном измерения;
• лебедочный механизм незаменим для регулирования рабочей поверхности;
• функция автоматического возврата штока существенно повышает производительность;
• предохранительный клапан не допустит превышения давления;
• хромированный шток исключает коррозионные процессы;
• современные агрегаты оснащаются прогрессивными ЧПУ.

Кроме того, в состав конструкций не включаются разнообразные модули, предохраняющие от перегрузок, что положительно влияет на цену прессовочного оборудования. Также примечательно, что положение подвижного стола не оказывает никакого влияния на значение давления.

Преимущества

Среди преимуществ гидравлически прессов главными являются:

• значительный коэффициент усиления;
• возможность реализации разных технологических процессов;
• высокая надежность конструкции и безопасность;
• легкость осуществления работ при заданном режиме;
• простота управления и низкий уровень шума;
• возможность подключения любого гидравлического оборудования к приводу (ковши, отбойные молотки, захваты, дисковые пилы);
• быстродействие и практичность.

Перед покупкой такого оборудования следует обратить внимание на материал рамной конструкции, качество швов, наличие обратного поршня, исправность и надежность манометра и гидросистемы, а также проверить возможность регулировки высоты рабочей зоны.

Можно ли сделать гидравлический пресс своими руками

В зависимости от рода деятельности, в домашней мастерской или гараже может быть востребован метод прессования каких-либо деталей или заготовок. В таких условиях, как правило, не требуется применение устройств с выдающимися техническими характеристиками, поскольку вполне достаточно усилия в 10-20 тонн.

Такой гидропресс будет состоять из рамы, поршня и цилиндра. Также потребуется надежный манометр, который позволит узнать точную силу сжатия. В самодельных аппаратах, которые зачастую собираются для решения конкретных задач, давление в цилиндре нагнетается посредством ручного насоса. Эта деталь может находиться рядом с конструкцией или быть в нее вмонтирована.

За основу чаще всего берется домкрат бутылочного типа.

Для такой цели потребуются определенные инструменты и детали:

• сварочное оборудование и комплект электродов;
• УШМ или ножовка по металлу;
• рулетка, пассатижи и молоток;
• пружины, домкрат, швеллеры, стальной лист, отрезки трубы и полосы стали.

Старый грибок моста может послужить оттягивающим элементом. Перед началом действий лучше всего выполнить чертеж будущего станка, чтобы облегчить работу и иметь наглядный пример расположения всех деталей. Важно решить, где будет располагаться домкрат – в верхней или нижней части гидравлического пресса.  

В случае признаков неисправности или падения мощности выполняются следующие мероприятия:

• устранение возникших нестыковок в магистралях при помощи дроссельных шайб;
• устранение лишнего воздуха и зазоров, а также регулировка клапана;
• разборка механизма с целью устранения заклинивания и заедания;
• смазка и профилактический осмотр узлов для предупреждения выхода машины из строя.

Чтобы обезопасить себя во время эксплуатации такого агрегата, настоятельно рекомендуется использовать высококачественное масло, защитные очки и спецодежду. Также важно следить за тем, чтобы деталь или заготовка была расположена до центра упора плунжера.

Чтобы избежать проблем с функциональностью, рекомендуется отслеживать состояние жидкости, которая не должна быть слишком темной и находиться под прямым воздействием солнечных лучей. Но поскольку пресс – не такой сложный узел, как двигатель внутреннего сгорания или коробка переключения передач, можно проводить очистку масла при помощи фильтров.  

Гидравлический пресс

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 128.

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 128.

Многие виды техники в современном мире имеют гидравлический привод рабочих узлов. Опоры автокранов, ковш экскаватора, выпускаемые шасси самолетов — все они приводятся в движение с помощью гидравлических рабочих цилиндров. Наиболее простой гидравлической машиной является пресс. Рассмотрим принцип его действия, выведем формулу гидравлического пресса.

В основе работы любых гидравлических машин лежит закон Паскаля, известный из курса физики 7 класса: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа без изменений. То есть, если в одной части сосуда с жидкостью создать давление, то оно распределится по всему объему жидкости, независимо от его формы.

Рис. 1. Закон Паскаля.

Сила же, с которой жидкость давит на стенку сосуда, зависит от площади стенки. Это позволяет создавать большое усилие, «собрав» давление с большой площади.

Таким образом, простейший гидравлический пресс должен состоять из двух цилиндров — малого и большого, заполненных жидкостью. Если приложить силу к поршню малого цилиндра, то потребуется небольшое усилие, поскольку площадь поршня невелика.

Созданное давление распределится по всей жидкости, и будет передано в большой цилиндр.

Однако, площадь поршня в большом цилиндре гораздо больше, а значит, и усилие, создаваемое этим поршнем, будет значительно больше, чем усилие, приложенное к поршню малого цилиндра.

Рис. 2. Схема простейшего гидравлического пресса.

Какое же усилие может создать гидравлический пресс?

Для ответа на этот вопрос представим гидравлический пресс с двумя цилиндрами. На малый поршень площадью $S_{мал}$ воздействует сила $F_{мал}$. Она создает некоторое давление $p_{мал}$.

• Давление в большом поршне $p_{бол}$ действует на большой поршень площадью $S_{бол}$, и создает усилие $F_{бол}$.
• Давление равно отношению силы к площади ее приложения:
• $$p = {F over S}$$
• Поскольку цилиндры сообщаются, давление в обоих цилиндрах по закону Паскаля равно:
• $$p_{мал} = p_{бол}$$
• Подставляя в обе части этой формулы выражения для давления, получим:
• $${ F_{мал} over S_{мал}}={ F_{бол} over S_{бол}}$$
• Или, после преобразований:
• $${ F_{бол} over F_{мал}}={ S_{бол} over S_{мал}}$$

Сила, создаваемая большим поршнем, во столько же раз больше силы, приложенной к малому поршню, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.

На первый взгляд может показаться, что гидравлический пресс позволяет создавать усилие из «ниоткуда» и производить большую работу без затраты энергии. Однако это не так.

Величина произведенной работы равна произведению силы на расстояние, пройденное этой силой. Пока поршни неподвижны, работа равна нулю. Однако, если поршни начинают движение, то малый поршень пройдет во столько же большее расстояние, во сколько его площадь меньше площади большого поршня.

Получается, что выигрыш в силе на большом поршне достигается с помощью проигрыша в расстоянии на малом. Фактически гидравлический пресс является рычагом первого рода, где малый цилиндр является длинным плечом рычага, а большой цилиндр — коротким.

Рис. 3. Рычаг первого рода.

Простейший гидравлический пресс состоит из двух цилиндров с поршнями, заполненный жидкостью. Создавая на малом поршне давление жидкости, можно получать на большом поршне усилие во столько же раз больше, во сколько его площадь больше площади малого.

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 128.

А какая ваша оценка?

Гость завершил

Тест «Гранатовый браслет»с результатом 12/14

Гость завершил

Тест «Гамлет»с результатом 14/15

Гость завершил

Тест Удвоенные согласныес результатом 11/12

Гость завершил

Тест «Биография Ушинского»с результатом 4/10

Гость завершил

Тест «Старуха Изергиль»с результатом 11/11

Гость завершил

Тест «Улыбка»с результатом 7/10

Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!

Гидравлический пресс в физике, теория и онлайн калькуляторы

Определение

Гидравлический пресс — это машина, которая действует на основе законов движения и равновесия жидкостей.

Закон Паскаля лежит в основе принципа действия гидравлического пресса. Название этого устройства происходит от греческого слова гидравликос — водяной.

Гидравлическим прессом называют гидравлическую машину, которая используется для прессования (сдавливания). Гидравлический пресс используют там, где необходима большая сила, например, при выдавливании масла из семян.

При помощи современных гидравлических прессов можно получать силу до ${10}^8$ньютонов.

Основу гидравлической машины составляют два цилиндра разного радиуса с поршнями (рис.1), которые соединены трубой. Пространство в цилиндрах под поршнями обычно заполняют минеральным маслом.

Для того чтобы понять принцип действия гидравлической машины следует вспомнить, что такое сообщающиеся сосуды и в чем смысл закона Паскаля.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающимися называют сосуды, соединенные между собой и в которых жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Форма сообщающихся сосудов может быть разной. В сообщающихся сосудах жидкость одной плотности устанавливается на одном уровне, если давления над свободными поверхностями жидкости одинаковы.

Из рис.1 мы видим, что конструктивно гидравлическая машина — это два сообщающихся сосуда разного радиуса. Высоты столбов жидкости в цилиндрах будут одинаковыми, если на поршни не действуют силы.

Закон Паскаля

Закон Паскаля говорит нам о том, что давление, которое оказывают внешние силы на жидкость, передаются ей без изменения во все ее точки. На законе Паскаля основано действие многих гидравлических устройств: прессов, тормозных систем, гидроприводов, гидроусилителей и т.д.

Принцип действия гидравлического пресса

• Одним из самых простых и старых устройств основанных на законе Паскаля является гидравлический пресс, в котором небольшая сила $F_1$, прикладываемая к поршню небольшой площади $S_1$, преобразуется в большую силу $F_2$, которая воздействует на площадь большой площади $S_2$.
• Давление, которое создает поршень номер один, равно:
• Давление второго поршня на жидкость составляет:
• Если поршни находятся в равновесии то давления $p_1$ и $p_2$ равны, следовательно, мы можем приравнять правые части выражений (1) и (2):
• Определим, каким будет модуль силы, прикладываемой к первому поршню:
• Из формулы (4), видим, что величина $F_1$ больше модуля силы $F_2$ в $frac{S_1}{S_2}$ раз.

[p_1=frac{F_1}{S_1}left(1
ight).] [p_2=frac{F_2}{S_2}left(2
ight).] [frac{F_1}{S_1}=frac{F_2}{S_2}left(3
ight).] [F_1=F_2frac{S_1}{S_2}(4)]

И так, применяя гидравлический пресс можно небольшой силой уравновесить гораздо большую силу. Отношение $frac{F_1}{F_2}$ показывает выигрыш в силе.

Пресс работает так. Тело, которое необходимо спрессовать, укладывают на платформу, которая лежит на большом поршне. С помощью малого поршня создают высокое давление на жидкость. Большой поршень вместе со сжимаемым телом поднимается, упирается в неподвижную платформу, находящуюся над ними, тело сжимается.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивают повторным движением поршня малой площади. Делают это следующим образом. Малый поршень поднимается, открывается клапан, при этом в пространство под малым поршнем засасывается жидкость. Когда малый поршень опускается жидкость, оказывая на клапан давление, его закрывает, при этом открывается клапан, который пропускает жидкость в большой сосуд.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Каким будет выигрыш в силе у гидравлического пресса, если при действии на малый поршень (площадью $S_1=10 {см}^2$) с силой $F_1=800$ Н, получают силу, воздействия на большой поршень ($S_2=1000 {см}^2$) равной $F_2=72000 $ Н?

1. Какой выигрыш в силе получался бы у этого пресса, если бы отсутствовали силы трения?
2. Решение. Выигрышем в силе называют отношение модулей полученной силы к приложенной:
3. Используя формулу, полученную для гидравлического пресса:
4. найдем выигрыш в силе при отсутствии сил трения:

[frac{F_2}{F_1}=frac{72000}{800}=90.] [frac{F_1}{S_1}=frac{F_2}{S_2}left(1.1
ight),] [frac{F_2}{F_1}=frac{S_2}{S_1}=frac{1000}{10}=100.]

Ответ. Выигрыш в силе в прессе при наличии сил трения равен $frac{F_2}{F_1}=90.$ Без трения он был бы равен $frac{F_2}{F_1}=100.$

Пример 2

Задание. Используя гидравлический подъемный механизм, следует поднять груз имеющий массу $m$.

Какое число раз ($k$) нужно опустить малый поршень за время $t$, если за один раз он опускается на расстояние $l$? Отношение площадей поршней подъемника равно: $frac{S_1}{S_2}=frac{1}{n}$ ($n>1$).

Коэффициент полезного действия машины составляет $eta $ при мощности его двигателя $N$.

Решение. Принципиальная схема работы гидравлического подъемника изображена на рис.2., она аналогична работе гидравлического пресса.

В качестве основы для решения задачи используем выражение, связывающее мощность и работу, но при этом учтем, КПД подъемника, тогда мощность равна:

[N=frac{eta A}{t} o A=eta Ntleft(2.1
ight).]

Работу производят с целью груз поднять, значит, ее найдем как изменение потенциальной энергии груза, за ноль потенциальной энергии будем считать энергию груза в месте начала его подъема ($E_{p1}$=0), имеем:

[A=E_{p2}-E_{p1}=E_{p2}=mgh left(2.2
ight),]

где $h$ — высота, на которую подняли груз. Приравняв правые части формул (2.1) и (2.2), найдем высоту, на которую подняли груз:

[eta Nt=mgh o h=frac{eta Nt}{mg}left(2.3
ight).]

Работу, выполняемую силой $F_0$, при перемещении малого поршня найдем как:

[А_1=F_0l left(2.4
ight),]

Работа силы, которая двигает большой поршень вверх (сжимает гипотетическое тело), равна:

[А_2=FL .] [А_1=А_2 o F_0l=FL] [frac{F_0}{F}=frac{L}{l}=frac{S_1}{S_2}left(2.5
ight),]

где $L$ — расстояние, на которое сдвигается большой поршень за один ход. Из (2.5) имеем:

[frac{S_1}{S_2}=frac{L}{l} o L=frac{S_1}{S_2}l left(2.6
ight).]

Для того чтобы найти количество ходов поршней (число раз которое опустится малый поршень или поднимется большой) следует высоту поднятия груза разделить на расстояние на которое сдвигается большой поршень за один ход:

[k=frac{h}{L}=frac{eta NtS_2}{mgS_1l}=frac{eta Ntn}{mgl}.]

Ответ. $k=frac{eta Ntn}{mgl}$

Читать дальше: закон Архимеда.

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 372 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Гидравлический пресс | 7 класс | Физика

Содержание

Насос — это не единственное устройство, принцип работы которого построен на явлении давления жидкости и газов. Большое количество гидравлических машин повсеместно используется человеком.

На данном уроке вы узнаете, что представляет из себя гидравлическая машина и гидравлический пресс, узнаете об их устройстве и принципе работы.

Гидравлическая машина

Чтобы рассмотреть устройство гидравлического пресса, сначала дадим определение гидравлической машины.

Определение

Гидравлическая машина (от греческого «гидравликос» — водяной) – это машина, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкостей и объясняется законом Паскаля.

Устройство

Гидравлическая машина в основе представляет собой два цилиндра разного диаметра, в каждом из которых имеется поршень (рисунок 1). Цилиндры соединены между собой трубкой  и заполнены жидкостью (водой, маслом или др.).

Рисунок 1. Схематическое изображение принципа работы гидравлической машины

Принцип работы

Цилиндры представляют собой сообщающиеся сосуды, высота столба жидкости в них будет одинакова, пока на поршни находятся в состоянии покоя.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда на поршни действуют некоторые силы $F_1$ и $F_2$. При этом $S_1$ и $S_2$ — площади поршней. По определению давления мы уже знаем, что $p=frac{F}{S}$.

• Тогда давление, оказываемое меньшим поршнем определяется по формуле:$p_1=frac{F_1}{S_1}$
• А давление, оказываемое большим поршнем:$p_2=frac{F_2}{S_2}$
• Эти сосуды соединены между собой. Значит, по закону Паскаля:$p_1 = p_2$ или
• $frac{F_1}{S_1} = frac{F_2}{S_2}$.
• Отсюда следует:$frac{F_2}{F_1}=frac{S_2}{S_1}$.

Сила, действующая на поршень, прямо пропорциональна площади этого поршня. Следовательно, сила $F_2$ больше силы $F_1$ во столько раз, во сколько раз площадь большего поршня $S_2$ больше площади меньшего $S_1$.

Например, если площадь большого поршня $300 см^2$, а маленького $3 см^2$ и на него действует сила $100 Н$, то на большой поршень будет действовать сила $10 000 Н$:$frac{10 space 000 space Н}{100 space Н}=frac{300 space см^2}{3 space см^2}$.

Показательное отношение  $frac{F_2}{F_1}$ называют выигрышем в силе. Другими словами, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить большую силу.

Гидравлический пресс

Определение

Гидравлический пресс – это гидравлическая машина, служащая для сдавливания (прессования).

Гидравлические прессы эффективно работают для преобразования малой силы в большую. Они используются для спрессовывания семян при изготовлении масла, для склеивания строительных материалов, для штамповки ювелирных изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в сотни миллионов ньютонов (рисунок 2).

Ручной гидравлический пресс для автосервиса – виды гаражных прессов, их особенности и характеристики

Для полноценного функционирования автомобильной мастерской или механического цеха в их оснащении должен обязательно присутствовать ручной гидравлический пресс.

Использование такого компактного, но эффективного оборудования позволяет успешно и без лишних трудозатрат выполнять многие технологические операции, связанные с монтажом и демонтажом элементов конструкций различных технических устройств, а также с корректировкой и изменением формы изделий, изготовленных из металла.

Гидравлические прессы с ручным приводом используются в автосервисах для множества операций

Сферы применения

Обычные прессы гидравлические мало чем отличаются от портативных, предназначенных для автомастерской или гаража, как по конструкции, так и по принципу действия. Основные различия заключаются в системах управления такими устройствами, а также в наборе функциональных возможностей, которыми они обладают.

Используя ручные гидравлические прессы, можно выполнять определенный перечень технологических операций, которого вполне достаточно для решения задач по ремонту автотранспортных средств или любых других технических устройств. В зависимости от размеров ручного прессового оборудования, которые напрямую влияют на его функциональные возможности, выделяют:

1. пресс гидравлический напольный;
2. портативный гидравлический пресс настольного типа.

Устройства первого типа используются для обработки габаритных деталей, а пресс настольный гидравлический, отличающийся компактными габаритами, применяется для обработки изделий небольших размеров.

Запрессовка сайлентблока на ручном гидравлическом прессе

Наиболее распространенными технологическими операциями, выполняемыми при помощи ручного гидравлического пресса, являются:

• монтаж и демонтаж валов, элементов подшипниковых узлов и втулок;
• штамповка и калибровка металлических деталей;
• корректировка и изменение конфигурации изделий, изготовленных из металла.

Использовать обычные гидравлические прессы для СТО или для оснащения домашней мастерской не всегда возможно из-за достаточно больших размеров таких устройств. Именно поэтому оптимальным вариантом является применение ручного гидравлического пресса, который позволяет не только сэкономить пространство, но и зачастую даже уменьшить трудозатраты.

Следует иметь в виду, что название «пресс гаражный», которое часто используют применительно к ручному прессовому оборудованию, имеет переносный смысл.

Пресс гидравлический ручной является достаточно универсальным оборудованием, которое может быть применено не только для оснащения станций технического обслуживания автомобилей, но и в условиях домашних мастерских, ремонтных цехов или даже гаражей.

Конструктивные особенности и классификация

По своему конструктивному исполнению ручные гидропрессы («гидро» в переводе с греческого – это «вода», но в таком оборудовании роль рабочей жидкости играет не только чистая вода, но и минеральное масло, а также водная эмульсия) очень напоминают домкраты, для работы которых используется гидравлика.

Принцип работы гидравлической части пресса

Основными элементами конструкции таких устройств являются:

1. емкость, в которой содержится рабочая жидкость, нагнетаемая в гидравлический цилиндр;
2. нагнетательный клапан и запорный кран, обеспечивающие безопасность эксплуатации гидропресса;
3. рычаг, приводящий в действие механизм, обеспечивающий подачу рабочей жидкости в камеру гидравлического цилиндра (результатом становится движение поршня, шток которого и создает усилие, оказываемое на исполнительный орган оборудования).

Основные части ручного гидравлического пресса

Использование рычажного механизма для нагнетания рабочей жидкости и отличает ручной пресс гидравлический напольный или настольный от стационарного оборудования подобного назначения.

Конструктивной особенностью гидравлических прессов для автосервиса, домашней мастерской или гаража является также то, что установка штока в определенном положении относительно обрабатываемой детали обеспечивается пользователем.

Это позволяет применять гидропресс для выполнения технологических операций применительно к деталям, расположенным в труднодоступных местах конструкции.

В рассматриваемом оборудовании в качестве привода чаще всего используется ручной гидронасос рычажного типа

В прессе повышенной производительности может устанавливаться ножной привод

Нагнетание рабочей жидкости в гидравлические цилиндры большинства моделей стационарных гидропрессов осуществляется за счет использования специального компрессора или гидронасоса.

В отличие от ручных моделей, стационарный гидропресс способен создавать большие усилия, что делает его более универсальным в плане функциональных возможностей.

Заготовка при обработке на стационарном гидропрессе устанавливается на рабочий стол, основой которого являются два мощных швеллера.

Между ними может дополнительно устанавливаться упорная пластина или другие приспособления.

Многие модели прессов гаражных гидравлических и прессового оборудования для автомастерских также оснащаются опорными площадками для установки обрабатываемых деталей.

Расположение таких площадок относительно штока гидравлического цилиндра может изменяться, что обеспечивают отверстия, просверленные в вертикальных стойках оборудования на различной высоте.

Классификация ручных гидропрессов осуществляется по целому ряду параметров.

• Направление движения рабочего штока. По данному параметру выделяют модели ручных гидропрессов, шток которых может двигаться вверх или вниз. У большей части современных моделей шток совершает движения вниз.
• Способ, посредством которого пресс гидравлический напольный или настольный приводится в действие. Как уже говорилось выше, для приведения в действие такого оборудования используется ручная помпа, которую в отдельных моделях можно заменить электрическим гидронасосом. При такой замене увеличивается производительность работы прессового оборудования.
• Возможность оснащения штока различными насадками. Использование дополнительных насадок, предусмотренное в конструкции многих современных моделей ручного прессового оборудования, значительно расширяет функциональные возможности таких устройств.
• Степень мобильности оборудования. Напольные модели, как и пресс настольный гидравлический, могут содержать в своей конструкции специальные колесики, что значительно повышает мобильность таких устройств, позволяет оперативно и без особых трудозатрат перемещать их к месту расположения конструкции или детали, обработку которых необходимо выполнить.

Основные характеристики

Приобретая пресс гидравлический напольный или настольный, следует в первую очередь определиться с задачами, для решения которых он приобретается (в автосервис или для домашнего использования в гараже). От характера и сложности таких задач будут зависеть требуемые технические и эксплуатационные характеристики оборудования.

Одним из основных параметров, которые рассматриваются при выборе ручного прессового оборудования, является конструктивное исполнение. Так, в зависимости от задач, для которых будет использоваться устройство, выбирается пресс гидравлический напольный или модель настольного типа.

Как правило, крупные сервисные станции, для которых ремонт автомобилей является основным видом деятельности, оснащаются и напольными, и настольными моделями, что позволяет таким предприятиям повысить производительность выполняемых технологических операций, а также предлагать своим клиентам более широкий перечень предоставляемых услуг.

Настольный гидравлический пресс с подвижным поршнем

Среди характеристик, которыми отличаются гаражные или автосервисные ручные прессы, можно выделить:

• характеристики гидроцилиндра;
• параметры конструкции, на которой такой гидроцилиндр установлен.

Параметры гидропресса содержит технический паспорт, который следует внимательно изучить, выбирая оборудование.

К основным характеристикам гидравлического цилиндра, которым оснащен ручной пресс, относятся следующие параметры:

• максимальное усилие (если ориентироваться на технический паспорт, то значение данного параметра варьируется в диапазоне 5–20 тонн);
• расстояние, на которое шток может совершать движения, оказывая усилие на обрабатываемую заготовку;
• тип механизма, при помощи которого осуществляется нагнетание рабочей жидкости в гидравлический цилиндр.

Ручной гидравлический пресс домкратного типа

Выбирая настольную модель ручного гидропресса, необходимо учитывать и следующие характеристики оборудования, которые также содержит его технический паспорт:

1. размеры и масса устройства;
2. тип и характеристики рабочей площадки: ее размеры, наличие в конструкции пазов для монтажа дополнительных элементов, возможность смещения по раме пресса относительно его штока;
3. наличие в оснащении настольного пресса амортизирующих элементов, которые необходимы для того, чтобы компенсировать избыточное давление, создаваемое на конструкцию устройства.

Регулируемые пластины-трапеции

Требующими внимания параметрами являются также материал изготовления и толщина опорной плиты ручного гидропресса, на которую устанавливаются детали в процессе их обработки.

Таким образом, ориентируясь на технические характеристики, которые содержит паспорт ручного гидравлического пресса, можно найти модель, подходящую для решения конкретных технических задач.

Рекомендации по эксплуатации

Чтобы не сталкиваться с ситуацией, когда ручному гидравлическому прессу после непродолжительной эксплуатации потребуется ремонт, следует соблюдать определенные правила. В первую очередь необходимо уделить внимание правильной установке пресса, ориентируясь на информацию, предоставленную в сопровождающем документе производителем.

Рекомендации по эксплуатации ручного гидравлического пресса, которые позволят избежать его частых поломок и, соответственно, необходимости выполнять ремонт, заключаются в следующем:

• проверка уровня рабочей жидкости (это оказывает влияние на то, какое давление сможет создать гидравлический цилиндр);
• регулярная смазка подвижных и трущихся деталей;
• проверка состояния уплотнительных элементов, которые со временем могут утрачивать свою эластичность;
• проверка надежности закрепления детали в процессе ее обработки.

Типовые неисправности и способы их устранения

При перемещении ручного гидравлического пресса необходимо следить за уровнем, на котором располагается рабочий стол. Данный параметр проверяется при каждом запуске прессового оборудования.