Come funziona una pressa idraulica? Una guida dettagliata

Una pressa idraulica è una macchina che utilizza un liquido come mezzo per trasferire energia e realizzare vari processi di forgiatura.

La pressa idraulica è realizzata secondo il principio di Pascal e il suo principio di funzionamento è mostrato nella Figura 1-1-1. Due cavità chiuse riempite di fluido di lavoro e dotate di pistoni sono collegate da tubi. Quando una forza P ₁ sul pistone piccolo 1, la pressione del liquido è p=P ₁ /A ₁ , dove A ₁ è l'area della sezione trasversale del pistone 1.

1-Pistone piccolo
Pistone 2-grande
3 pezzi

Secondo il principio di Pascal: in un contenitore sigillato, la pressione del liquido è completamente uguale in tutte le direzioni, e la pressione p sarà trasmessa a ogni punto all'interno della cavità, generando così una forza verso l'alto P ₂ sul pistone grande 2, provocando la deformazione del pezzo da lavorare 3.

P₂=P₁ A₂/A₁

Dove A ₂ si riferisce all'area della sezione trasversale del pistone 2.

A pressa idraulica In genere si compone di due parti: il corpo (mainframe) e l'impianto idraulico.

La struttura più comune di un corpo di una pressa idraulica è illustrata nella Figura 1-1-2. È costituito da una traversa superiore 1, una traversa inferiore 3, quattro colonne 2 e 16 dadi interni ed esterni che formano un telaio chiuso, che sopporta tutto il carico di lavoro. Il cilindro di lavoro 9 è fissato sulla traversa superiore 1 e contiene un pistone di lavoro 8, che è collegato alla traversa mobile 7. La traversa mobile è guidata da un sistema di controllo a distanza. La traversa mobile è guidata da quattro colonne e oscilla tra la traversa superiore e quella inferiore. La superficie inferiore della traversa mobile è solitamente fissata con una matrice superiore (incudine superiore), mentre la matrice inferiore (incudine inferiore) è fissata sulla tavola di lavoro della traversa inferiore 3.

Quando il fluido ad alta pressione entra nel cilindro di lavoro e agisce sullo stantuffo di lavoro, si genera una grande forza che spinge lo stantuffo, la traversa mobile e lo stampo superiore verso il basso, provocando la deformazione plastica del pezzo 5 tra lo stampo superiore e quello inferiore. Il cilindro di ritorno 4 è fissato sulla traversa inferiore e, durante il ritorno, il cilindro di lavoro fa passare il fluido a bassa pressione, mentre il fluido ad alta pressione entra nel cilindro di ritorno, spingendo lo stantuffo di ritorno 6 e la traversa mobile verso l'alto e tornando alla posizione originale, completando un ciclo di lavoro.

1-Traversa superiore
A 2 colonne
3 - Traversa inferiore
Cilindro a 4 giri
5 pezzi
6-Pistone di ritorno
7-Spostamento della traversa
8-Pistone funzionante
9-Cilindro funzionante

Molte presse idrauliche di piccole e medie dimensioni utilizzano cilindri di lavoro a pistone, come mostrato nella Figura 1-13. Quando le camere superiori e inferiori del cilindro a pistone ammettono alternativamente il fluido ad alta pressione, la corsa di lavoro e la corsa di ritorno possono essere realizzate in successione senza la necessità di un cilindro di ritorno separato.

1-Serbatoio dell'olio
2-Valvola di troppopieno
Valvola 3-Direzionale
4-Valvola dell'acceleratore
5-Cilindro idraulico
6-Valvola di ritegno
Pompa a 7
8-Motore
9-Serbatoio del carburante

Il ciclo di lavoro di una pressa idraulica comprende generalmente l'arresto, la corsa di riempimento, la corsa di lavoro e la corsa di ritorno. Le diverse corse menzionate sono ottenute grazie all'azione di varie valvole funzionali del sistema di controllo idraulico.

Il sistema idraulico della pressa idraulica comprende varie pompe ad alta e bassa pressione, recipienti ad alta e bassa pressione (serbatoi di carburante, serbatoi di riempimento, accumulatori, ecc.), valvole e relative tubazioni di collegamento. I metodi di trasmissione possono essere suddivisi in azionamento diretto della pompa e azionamento pompa-accumulatore.

1. Azionamento diretto della pompa

L'azionamento diretto della pompa prevede che la pompa fornisca direttamente il fluido ad alta pressione al cilindro di lavoro della pressa idraulica e ad altri dispositivi ausiliari. Il sistema idraulico più semplice è illustrato nella Figura 1-1-3, che prevede l'utilizzo di una valvola a scorrimento a tre posizioni e quattro vie, la valvola direzionale 3, per realizzare diverse corse.

(1) Corsa di riempimento

La valvola direzionale 3 è in posizione diritta, la camera inferiore del cilindro idraulico a pistoni 5 è collegata al serbatoio dell'olio a bassa pressione, la traversa mobile scende dalla posizione di arresto superiore con il proprio peso, il fluido nella camera inferiore viene scaricato nel serbatoio dell'olio e il fluido di lavoro alimentato dalla pompa entra nella camera superiore del cilindro a pistoni attraverso la valvola direzionale 3. Poiché la resistenza della traversa mobile è molto ridotta in questo momento, la pompa lavora a bassa pressione, principalmente per trasportare il fluido di lavoro nella camera superiore del cilindro a pistoni per compensare il volume lasciato libero dal cilindro. Poiché in questo momento la resistenza della traversa mobile è molto ridotta, la pompa lavora a bassa pressione, principalmente per trasportare il fluido di lavoro nella camera superiore del cilindro a pistoni per compensare il volume lasciato libero dal movimento verso il basso della traversa mobile, fino a quando la matrice superiore (incudine superiore) non entra in contatto con il pezzo, completando la corsa di riempimento.

(2) Corsa di lavoro

La valvola direzionale 3 rimane in posizione di passaggio diretto. Quando l'incudine superiore entra in contatto con il pezzo, la resistenza aumenta, la velocità di discesa della traversa mobile rallenta e la pressione di uscita della pompa (comunemente chiamata pressione in ingegneria, di seguito indicata come pressione se non diversamente specificato) aumenta di conseguenza. Il fluido ad alta pressione entra nella camera superiore del cilindro del pistone e agisce sul pistone, applicando pressione al pezzo attraverso la traversa mobile, mentre il fluido nella camera inferiore del cilindro del pistone continua a essere scaricato nel serbatoio dell'olio.

(3) Corsa di ritorno

La valvola direzionale 3 viene commutata in posizione di comunicazione trasversale, il liquido ad alta pressione entra nella camera inferiore del cilindro a pistoni, spingendo la traversa mobile verso l'alto, e il liquido nella camera superiore del cilindro a pistoni viene scaricato nel serbatoio.

(4) Arresto

La valvola direzionale 3 è in posizione centrale, il liquido nelle camere superiore e inferiore del cilindro a pistoni è sigillato all'interno del cilindro, il liquido nella camera inferiore sostiene il peso delle parti mobili, fermandosi in qualsiasi posizione richiesta, completando un ciclo di lavoro.

2. Pompa e accumulatore Trasmissione

La trasmissione con pompa e accumulatore aggiunge al sistema idraulico un accumulatore, la cui funzione principale è quella di immagazzinare liquido ad alta pressione per uniformare il carico della pompa. In genere utilizza gas ad alta pressione per mantenere la pressione del fluido di lavoro.

Quando la pressa idraulica non ha bisogno di una grande quantità di liquido ad alta pressione, ad esempio durante il ritorno o l'arresto, il liquido ad alta pressione fornito dalla pompa può essere parzialmente o completamente immagazzinato nell'accumulatore, mentre quando la pressa idraulica ha bisogno di una grande quantità di liquido ad alta pressione, viene fornito sia dalla pompa che dall'accumulatore.

Lo schema del sistema di controllo idraulico per la trasmissione della pompa e dell'accumulatore è illustrato nella Figura 1-1-4, che si realizza attraverso un distributore a quattro valvole a bilanciere per le varie corse:

1, valvola a 3 ingressi
2, 4 Valvola di scarico

(1) Corsa di carica

All'inizio del ciclo di lavoro, la valvola di scarico del cilindro di ritorno 2 si apre, la traversa mobile scende con il proprio peso dalla posizione di arresto superiore e il fluido nel cilindro di ritorno viene scaricato nel serbatoio di bassa pressione o nel serbatoio di carico.

La pressione del fluido all'interno del cilindro di lavoro diminuisce e, grazie all'aria compressa a (4～6)×10 ⁵ Nella parte superiore del serbatoio di carica, la valvola di carica viene aperta dalla differenza di pressione tra il cilindro di lavoro e il serbatoio di carica. Sotto l'azione dell'aria a bassa pressione o della gravità, una grande quantità di fluido fluisce nel cilindro di lavoro, realizzando la corsa di carica della traversa mobile verso il basso fino a quando l'incudine superiore (stampo superiore) entra in contatto con il pezzo, il movimento della traversa mobile si arresta e la differenza di pressione tra il cilindro di lavoro e il serbatoio di carica scompare, la valvola di carica si chiude automaticamente sotto l'azione della molla.

Per garantire una corsa di carica regolare, verso la fine della corsa di carica, l'altezza di apertura della valvola di scarico del cilindro di ritorno deve essere ridotta per decelerare la traversa in movimento e ridurre al minimo l'impatto e le vibrazioni.

(2) Corsa di lavoro

Al termine della corsa di carica, la valvola di carica deve essere completamente chiusa e il cilindro di ritorno rimane a bassa pressione. Quando la valvola di ingresso del cilindro di lavoro 3 si apre, il fluido ad alta pressione proveniente dalla pompa ad alta pressione o dall'accumulatore entra nel cilindro di lavoro attraverso la camera della valvola di carica e agisce sullo stantuffo, applicando pressione al pezzo in lavorazione attraverso la traversa mobile. A questo punto, la valvola di scarico del cilindro di ritorno 2 continua ad aprirsi per il drenaggio.

(3) Corsa di ritorno

Al termine della corsa di lavoro, la valvola di ingresso del cilindro di lavoro 3 si chiude per prima, seguita dall'apertura della valvola di scarico del cilindro di lavoro 4, scaricando la pressione del fluido ad alta pressione nel cilindro di lavoro e nelle tubazioni. Quindi, la valvola di scarico del cilindro di ritorno 2 si chiude, la valvola di ingresso del cilindro di ritorno 1 si apre, consentendo al fluido ad alta pressione di passare attraverso l'attuatore della valvola di carica, aprendo forzatamente la valvola di carica. La traversa mobile si muove verso l'alto sotto l'azione del fluido ad alta pressione nel cilindro di ritorno, spingendo una grande quantità di fluido del cilindro di lavoro nel serbatoio di carica.

(4) Arresto (sospeso)

Quando la trave mobile raggiunge la posizione di arresto, la valvola di ingresso dell'acqua 1 del cilindro di ritorno si chiude, a questo punto la valvola di drenaggio 2 del cilindro di ritorno rimane chiusa, mentre la valvola di drenaggio 4 del cilindro di lavoro continua ad aprirsi, il cilindro di lavoro passa ancora a bassa pressione e la trave mobile è sostenuta dal liquido sigillato nel cilindro di ritorno, quindi la trave mobile può fermarsi in qualsiasi posizione della corsa.

Durante l'azionamento diretto della pompa, la pressione del liquido fornito dalla pompa varia con la resistenza alla deformazione del pezzo e non è costante. La velocità di spostamento della trave mobile dipende dall'alimentazione di liquido della pompa ed è indipendente dalla resistenza alla deformazione del pezzo.

Durante l'azionamento della pompa e dell'accumulatore, la pressione del liquido fornito dalla pompa e dall'accumulatore viene mantenuta entro l'intervallo di fluttuazione della pressione dell'accumulatore, che è compreso tra 10% e 15% della pressione massima. La velocità della corsa di lavoro diminuisce con l'aumento della resistenza alla deformazione del pezzo.

A volte, per alimentare la pressa idraulica con un fluido di lavoro a pressione più elevata, si aggiunge un booster tra il cilindro di lavoro e la valvola corrispondente. La struttura schematica del booster è riportata nella Figura 1-1-5. Il cilindro 1 e la trave inferiore sono fusi insieme, formando un telaio portante con la trave superiore 6 e la colonna 7.

1 cilindro
2, 3-Pistone cavo
Cilindro a 4 giri
5-Pistone di ritorno
6-Raggio superiore
A 7 colonne
Fascio a 8 movimenti

Il cilindro 1 contiene uno stantuffo cavo 2, che a sua volta è il cilindro di lavoro dello stantuffo cavo 3. Quando il fluido ad alta pressione entra nel cilindro 1, spinge lo stantuffo cavo 2 verso l'alto, facendo uscire il fluido pressurizzato dallo stantuffo cavo 3. Il ritorno è ottenuto dal cilindro di ritorno 4 e il rapporto di spinta è il quadrato del rapporto tra i diametri del cilindro 1 e del cilindro 3. Il ritorno è ottenuto dal cilindro di ritorno 4 e il rapporto di spinta è il quadrato del rapporto dei diametri degli stantuffi grandi e piccoli.

Le presse idrauliche utilizzano principalmente due tipi di mezzi di lavoro: quelle che utilizzano l'emulsione sono generalmente chiamate presse idrauliche e quelle che utilizzano l'olio sono chiamate presse oleodinamiche, collettivamente denominate presse idrauliche.

L'emulsione si ottiene mescolando 2% di grasso emulsionato e 98% di acqua dolce. Deve avere buone proprietà anticorrosione e antiruggine e un certo effetto lubrificante. L'emulsione è poco costosa, non infiammabile e non contamina facilmente il sito, per cui è ampiamente utilizzata nelle presse idrauliche con grande consumo di fluidi e in quelle utilizzate per la lavorazione termica.

Il fluido più utilizzato nelle presse oleodinamiche è l'olio idraulico, anche se a volte vengono utilizzati olio per turbine o altri tipi di olio per macchine. L'olio è migliore dell'emulsione in termini di proprietà anticorrosione, antiruggine e lubrificazione. L'olio ha una viscosità più elevata ed è più facile da sigillare. Negli ultimi anni, quindi, l'uso dell'olio come mezzo di lavoro è aumentato, ma l'olio è infiammabile, costoso e può contaminare il sito.