Меню

Давление в цилиндре гидравлического пресса повышается в результате

Сила давления гидравлического пресса: расчеты и описание

уществует множество приспособлений, предназначенных для увеличения приложенных усилий. К ним можно отнести различные рычаги, блоки, а также такое устройство, как гидравлический пресс.

Принцип действия

Гидравлический пресс, примеры которого можно встретить в огромном количестве машин, на заводах, в мастерских, работает за счет передачи усилия при помощи жидкости, находящегося под давлением. В основу его действия положен закон Паскаля, согласно которому давление в жидкости передается по всему объему и по всем направлениям одинаково. Таким образом, приложив усилие для создания необходимого давление в одном объеме, можно, передав его в другую емкость значительно изменить усилие.

Устройство пресса представляет собой два цилиндра, заполненных жидкостью, как показано на фото. Один цилиндр имеет больший объем, чем второй. В обоих цилиндрах установлены поршни. В меньшем цилиндре поршень имеет меньшую площадь. Согласно закону Паскаля, давление, действующее на оба поршня одинаково и равно отношению силы, приложенной к меньшему поршню к его площади (P1=F1/S1). Однако и во втором цилиндре давление будет таким же. При этом, учитывая, что площадь второго, большего, поршня больше, чем первого, выводится зависимость:

P1=P2, следовательно — F1/S1=F2/S2. Таким образом, можно вывести следующую формулу: F2/F1=S2/S1. Переведя это выражение на русский язык, можно сделать вывод, что сила давления, действующая на поршень гидравлического пресса зависит от его площади. Чем больше площадь второго цилиндра — тем больше сила. Давление, гидравлического пресса измеряется в Паскалях, условное обозначение — Па. Соответственно, килопаскали — кПа и мегапаскали — МПа.

Таким образом, применяя различные соотношения площадей поршней в цилиндрах, можно добиться практически любого увеличения усилия. Например если площадь большего поршня будет в десять раз больше площади первого, то прикладывая усилие в один Па, на выходе получим — десять. Если представить такие цилиндры в виде весов, то можно привести другой пример: положив на меньший поршень груз весом в 1 кг, другим можно поднять 10 кг.

Особенности расчетов

На практике необходимо учитывать, что несмотря на прямую зависимость, вытекающую из формулы, в реальности таких соотношений добиться невозможно. На давление в гидравлическом прессе прямо или косвенно влияет еще множество различных факторов:

  • сила трения — за счет трения поршней о стенки цилиндров снижается сила давления;
  • неточность в размерах поршней — приводит к увеличению силы трения и неравномерности передачи усилия;
  • другие дефекты конструкции.

Сила давления гидравлического пресса, на практике, в конструкторских бюро, рассчитывается, как сумма всех сил, действующих на поршень. Для таких расчетов существуют специальные формулы, позволяющие учесть максимальное количество факторов, влияющих на поршни.

Устройство

Типичный пример рабочего механизма гидравлического пресса — автомобильный домкрат. Одна из моделей этого устройства показана на фото. Один из его цилиндров имеет очень маленькие размеры, второй же во много раз превышает его по размерам. Такое устройство позволяет даже ребенку без труда поднять большой грузовик. Такие домкраты часто применяют для изготовления самодельных гидравлических прессов. На фото приведен пример такого самодельного устройства.

Жидкость может быть любой. Однако для увеличения эффективности работы устройства обычно применяют специальные масла. Этим достигают две цели:

  • увеличение передачи давления;
  • уменьшение трения в механизмах пресса.

Особенности конструкции

В зависимости от области применения, существует множество разновидностей конструкций гидравлических механизмов. Гидравлические прессы и устройства, в которых используется его принцип действия в настоящее время широко применяют в следующих отраслях промышленности:

  • металлургия — для обработки металлов;
  • в машиностроении — для изготовления различных деталей;
  • в автосервисе — те же домкраты;
  • в экскаваторах и прочей тяжелой строительной технике — для приведения в действие механизмов;
  • в подъемной технике, в пищевой промышленности и даже в медицинской технике также применяются гидравлические устройства.
Читайте также:  Как атмосферное давление влияет на погоду и рыбу

Гидравлический пресс для опрессовки шлангов высокого давления применяется для достижения герметического соединения рукава высокого давления и фитингов, установленных на нем. Опрессовка осуществляется путем обжима деталей при помощи гидравлического пресса с рабочим инструментом соответствующей формы и размера. Существуют ручные гидравлические устройства, с силой давления до 0.7 МПа.

При необходимости создать очень большое усилие, в последнее время часто применяют гидравлический пресс высокого давления. Особенность его устройства заключается в наличии нескольких мультипликаторов — систем цилиндров, каждый из которых позволяет з поднять давление в 50 и более раз. Мультипликаторы установлены таким образом, что высокое давление предыдущего передается, как низкое давление следующему мультипликатору. Таким образом увеличение силы умножается в зависимости от количества мультипликаторов.

В последнее время многие механики-любители и частные предприниматели, в целях экономии средств изготавливают гидравлические прессы самостоятельно. Для этого приспосабливают автомобильный домкрат, установленный на специальной станине. Такое устройство также заслуживает внимания, так как помогает решать различные бытовые проблемы, связанные со строительством и выполнением некоторых ремонтных работ.

Многие прессы, применяемые в быту и на производстве для упрощения управления оснащены различными вспомогательными механизмами:

  • насосами — для нагнетания жидкости в цилиндрах;
  • электроприводами — для уменьшения трудоемкости процесса.

В последнее время появляются все новые области применения таких устройств, что способствует развитию этой техники, а применение новых более легких и прочных материалов делают ее более доступной и эффективной.

Источник

2 Давление в покоящейся жидкости

2.311 В закрытом резервуаре на поверхности керосина поддерживается вакуумметрическое давление. В зависимости от точности измерения и производственной необходимости давление на определенном уровне можно определить по пьезометру, выведенному у дна, и U-образному манометру, заполненному ртутью и маслом (рис. 1.20).

Определить показание вакуумметра В (рвак в ат) и U-образной трубки hрт, если глубина заполнения по уровнемеру Н; показание пьезометра hр; высота столба масла над ртутью hм; высоты уровней керосина h и а (см. рис. 1.20).

Принять плотности жидкостей: керосина ρкер=800 кг/м³; масла ρмасл=900 кг/м³; ртути ρрт=13,6·10³ кг/м³.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант Н, м hp, м h, мм а, мм hм, м
а 2,0 0,75 500 300 50

Ответ: рвак=0,100 ат, hрт=30 мм.

Варианты задачи: б, в.

2.312 Из открытого резервуара С через трубу В вода поднята в резервуар А с глубиной заполнения h. Давление воздуха на поверхности воды в резервуаре А измерено U-образным ртутным манометром, показание которого hрт. Определить высоту воды в трубе В. Принять плотность ртути ρрт=13600 кг/м³.

Таблица 1 – Исходные данные

h, м hрт, м
2 300

Ответ: Н=2,088 м.

2.313 Определить давление р на поверхности бензина в закрытом резервуаре и показание мановакуумметра рмв, установленного на глубине h, если показание ртутного манометра hрт, принять глубину h1, плотность бензина ρбенз, кг/м³.

Таблица 1 – Исходные данные

h, м hрт, м h1, м ρбенз, кг/м 3
1,8 300 0,7 730

2.314 Определить, каким прибором следует измерять давление на глубине h в баке, заполненном маслом (рис. 1.21), а также показание этого прибора (в ат), если показание U-образного ртутного манометра, установленного на поверхности масла, hрт.

Принять плотности жидкостей: масла ρмасл=900 кг/м³, ртути ρрт=13,6·10³ кг/м³.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант h, м hрт, м
а 1,2 200

Ответ: следует пользоваться вакуумметром, рприбвак=0,163 ат.

Варианты задачи: б, в.

2.315 К двум трубопроводам А и В, заполненным водой и бензином, подключен U-образный ртутный манометр, показание которое hрт=128 мм (см. рис. 1.3).

Определить, на какой высоте (z) расположена ось трубы В относительно оси трубы А, если высота уровня ртути в левом колене манометра h=700 мм, показание манометра на уровне оси трубы А рманА=0,13 ат, мановакуумметра по оси трубы В рмвманВ=0,25 ат.

Читайте также:  Как работает датчик давления кондиционера опель

Принять плотности жидкостей: воды ρ=10³ кг/м³; ртути ρрт=13,6·10³ кг/м³; бензина ρбенз=720 кг/м³.

Ответ: z=350 мм.

2.316 На поршень диаметром d=22 см действует сила F=8 кН. Определить показание манометра рм, если высота h=12 м, плотность жидкости ρ=1000 кг/м³. Кран К закрыт.

Ответ: рм=0,093 МПа.

2.317 (Вариант 10) Какую силу Р нужно приложить к поршню левого сосуда, наполненного водой, чтобы уравновесить давление воды на поршень правого сосуда? (Рисунок 1)

Таблица 1 – Исходные данные

h1, м h2, м d1, мм d2, мм d3, мм
0,5 1,2 400 650 150

Ответ: Р=27,1 кН.

Варианты задачи: 86, 87.

2.318 Давление в цилиндре гидравлического пресса повышается в результате нагнетания в него жидкости ручным поршневым насосом и сжатия ее в цилиндре. Определить число двойных ходов n поршня ручного насоса, необходимое для увеличения силы прессования детали А от 0 до 0,8 МН, если диаметры поршней: D, d; ход поршня ручного насоса l; объемный модуль упругости жидкости К=1300 МПа; объем жидкости в прессе V=60 л. Чему равно максимальное усилие F на рукоятке насоса при ходе нагнетания, если b/a?

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант А, МПа D, мм d, мм l, мм a/b
0,3 250 5 15 5

Ответ: n=959, F=600 Н.

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

2.319 На водопроводной трубе установлен манометр, который показывает давление рман, кгс/см². Какой пьезометрической высоте соответствует это давление и чему равно полное давление в трубе в единицах СИ ?

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант рман, кгс/см 2
1 1,5

Ответ: hман=15 м, рабс=0,248 МПа.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5.

2.320 Найти полное и избыточное давления в точке дна открытого резервуара, наполненного водой, если глубина воды в нем равна h, м.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант h, м
1 3

Ответ: рабс=130,43 кПа, ризб=29,43 кПа.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5.

Источник

Гидравлический пресс — устройство и принцип работы

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.

Читайте также:  Регулятор давления топлива mitsubishi galant

Рассмотрим как работает гидравлический пресс в данном случае.

Во время перемещения поршня вниз под действием давления жидкости клапан 1 прижимается к седлу — закрывается, а клапан 2 открывается, жидкость поступает под поршень 2, заставляя его перемещаться и при необходимости преодолевать усилие нагрузки.

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.

Представленную конструкцию можно назвать простейшим гидравлическим прессом, поршень 1 совместно с обратными клапанами 1 и 2 является поршневым насосом, поршень 2, установленный в цилиндрической камере — гидроцилиндром одностороннего действия, управление потоками жидкости осуществляется с помощью распределителя или задвижек.

Устройство гидравлического пресса

В реальных прессах используются объемные насосы различных типов, от насоса по трубопроводам жидкость поступает к одному или нескольким гидроцилиндрам. Параметры потока — давление, расход могут регулироваться с помощью предохранительных и редукционных клапанов, дросселей, регуляторов расхода.

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.

Во время подачи жидкости в поршневую полость осуществляется рабочий ход — прессование. Во время подачи жидкости в штоковую полость — обратный ход.

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 :

  • горизонтальные
  • вертикальные
    • с верхним цилиндром
    • с нижним цилиндром
  • угловые (с вертикальным и горизонтальным цилиндрами)

По количеству рабочих цилиндров:

  • с одним цилиндром
  • с двумя и более цилиндрами

  • с ручным приводом
  • с приводом от двигателя внутреннего сгорания
  • с приводом от электродвигателя

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

  • Возможность получения огромных усилий
  • Большой коэффициент усиления
  • Простота регулирования и контроля усилия
  • Простота регулирования скорости выходного звена
  • Высокая надежность
  • Кинематическим звеном гидравлического пресса является жидкость, движение который осуществляется по трубопроводам, в том числе и гибким, это позволяет передавать энергию даже к подвижным элементам конструкции.

Недостатки гидравлических прессов

  • Меньший, по сравнению с механическими прессами, КПД
  • Относительно высокая стоимость комплектующих и обслуживания
  • Возможность попадания масла в зону прессования

Применение гидравлических прессов

Гидравлические прессы применяют:

  • при штамповке деталей из пластмасс, резины, стали, алюминия и других металлов
  • для запрессовки металлических деталей
  • для прессования угольных блоков, угольно графитовых электродов
  • для прессования древесной стружки при производстве фанеры, древесных плит

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.

Источник

Adblock
detector