Как работает гидравлический пресс? Подробное руководство

Гидравлический пресс - это машина, использующая жидкость в качестве среды для передачи энергии для осуществления различных процессов ковки.

Гидравлический пресс работает по принципу Паскаля, а принцип его работы показан на рисунке 1-1-1. Две замкнутые полости, заполненные рабочей жидкостью и имеющие поршни, соединены трубами. Когда на поршни действует сила P ₁ воздействует на малый поршень 1, давление жидкости составляет p=P ₁ /A ₁ , где A ₁ площадь поперечного сечения поршня 1.

1-Малый поршень
2 Большой поршень
3-заготовка

Согласно принципу Паскаля: в герметичном контейнере давление жидкости абсолютно одинаково во всех направлениях, и давление p будет передаваться в каждую точку внутри полости, создавая таким образом восходящую силу P ₂ на большой поршень 2, вызывая деформацию заготовки 3.

P₂=P₁ A₂/A₁

Где A ₂ относится к площади поперечного сечения поршня 2.

A гидравлический пресс Как правило, состоит из двух частей: корпуса (основной части) и гидравлической системы.

Наиболее распространенная конструкция корпуса гидравлического пресса показана на рис. 1-1-2. Он состоит из верхней траверсы 1, нижней траверсы 3, четырех колонн 2 и 16 внутренних и внешних гаек, образующих замкнутую раму, на которую приходится вся рабочая нагрузка. На верхней траверсе 1 закреплен рабочий цилиндр 9, содержащий рабочий поршень 8, который соединен с подвижной траверсой 7. Подвижная траверса направляется четырьмя колоннами и совершает возвратно-поступательное движение между верхней и нижней траверсами. На нижней поверхности подвижной траверсы обычно закреплен верхний штамп (верхняя наковальня), а нижний штамп (нижняя наковальня) закреплен на рабочем столе нижней траверсы 3.

Когда жидкость под высоким давлением поступает в рабочий цилиндр и воздействует на рабочий плунжер, возникает большая сила, толкающая плунжер, подвижную траверсу и верхнюю пресс-форму вниз, вызывая пластическую деформацию заготовки 5 между верхней и нижней пресс-формами. Возвратный цилиндр 4 закреплен на нижней траверсе, и во время возврата рабочий цилиндр пропускает жидкость низкого давления, жидкость высокого давления поступает в возвратный цилиндр, толкает возвратный плунжер 6 и подвижную траверсу вверх, возвращаясь в исходное положение, завершая рабочий цикл.

1-Верхняя поперечная балка
2-колонна
3-Нижняя поперечная балка
4-обратный цилиндр
5-заготовка
6-Возвратный плунжер
7-Передвижная поперечная балка
8 Рабочий плунжер
9-Рабочий цилиндр

Во многих малых и средних гидравлических прессах используются рабочие цилиндры поршневого типа, как показано на рис. 1-13. Когда верхняя и нижняя камеры поршневого цилиндра попеременно пропускают жидкость под высоким давлением, рабочий ход и обратный ход могут быть выполнены последовательно без необходимости в отдельном обратном цилиндре.

1-масляный бак
2-перепускной клапан
3-Направленный клапан
4-Дроссельная заслонка
5-Гидравлический цилиндр
6-Клапан
7-насос
8-моторный
9-Топливный бак

Рабочий цикл гидравлического пресса обычно включает остановку, ход наполнения, рабочий ход и обратный ход. Различные ходы достигаются за счет действия различных функциональных клапанов в гидравлической системе управления.

Гидравлическая система гидравлического пресса включает в себя различные насосы высокого и низкого давления, емкости высокого и низкого давления (топливные баки, заправочные баки, аккумуляторы и т.д.), клапаны и соответствующие соединительные трубы. По способу передачи можно разделить на прямой привод насоса и привод насоса-аккумулятора.

1. Прямой привод насоса

Прямой привод насоса подразумевает непосредственную подачу жидкости под высоким давлением в рабочий цилиндр гидравлического пресса и другие вспомогательные устройства. Простейшая гидравлическая система показана на рис. 1-1-3, в которой для осуществления различных ходов используется трехпозиционный четырехходовой золотник, а именно распределитель 3.

(1) Ход наполнения

Направляющий клапан 3 находится в положении прямого хода, нижняя камера поршневого гидроцилиндра 5 соединена с масляным баком низкого давления, подвижная траверса опускается из верхнего положения упора под действием собственного веса, жидкость в нижней камере сливается обратно в масляный бак, а рабочая жидкость, подаваемая насосом, поступает в верхнюю камеру поршневого цилиндра через направляющий клапан 3. Поскольку сопротивление движущейся траверсы в это время очень мало, насос работает под низким давлением, в основном для транспортировки рабочей жидкости в верхнюю камеру поршневого цилиндра, чтобы компенсировать объем, освобождающийся при движении вниз движущейся траверсы, до тех пор, пока верхняя матрица (верхняя наковальня) не соприкоснется с заготовкой, завершая ход заполнения.

(2) Рабочий ход

Направляющий клапан 3 остается в положении прямого хода. Когда верхняя наковальня соприкасается с заготовкой, сопротивление увеличивается, скорость движения подвижной траверсы вниз замедляется, и давление на выходе из насоса (обычно называемое в технике давлением, а ниже, если не указано иное, - давлением) соответственно увеличивается. Жидкость под высоким давлением поступает в верхнюю камеру поршневого цилиндра и воздействует на поршень, оказывая давление на заготовку через подвижную траверсу, в то время как жидкость в нижней камере поршневого цилиндра продолжает отводиться обратно в масляный бак.

(3) Обратный ход

Направляющий клапан 3 переключается в положение перекрестной связи, жидкость под высоким давлением поступает в нижнюю камеру поршневого цилиндра, двигая подвижную траверсу вверх, а жидкость в верхней камере поршневого цилиндра сбрасывается обратно в резервуар.

(4) Остановка

Направляющий клапан 3 находится в среднем положении, жидкость в верхней и нижней камерах поршневого цилиндра уплотнена внутри цилиндра, жидкость в нижней камере поддерживает вес подвижных частей, останавливаясь в любом необходимом положении, завершая рабочий цикл.

2. Насос и аккумуляторная трансмиссия

Трансмиссия с насосом и аккумулятором добавляет в гидравлическую систему аккумулятор, основная функция которого - хранение жидкости под высоким давлением для выравнивания нагрузки на насос. Для поддержания давления рабочей жидкости обычно используется газ высокого давления.

Когда гидравлическому прессу не требуется большое количество жидкости под высоким давлением, например, во время возврата или остановки, жидкость под высоким давлением, подаваемая насосом, может частично или полностью храниться в аккумуляторе, а когда гидравлическому прессу требуется большое количество жидкости под высоким давлением, она подается как насосом, так и аккумулятором.

Принципиальная схема гидравлической системы управления насосно-аккумуляторной передачей показана на рис. 1-1-4, которая осуществляется с помощью четырехклапанного распределителя кулисного типа для различных ходов:

1, 3-впускной клапан
2, 4-Дренажный клапан

(1) Ход зарядки

В начале рабочего цикла открывается сливной клапан 2 возвратного цилиндра, подвижная траверса опускается под собственным весом из верхнего положения упора, и жидкость в возвратном цилиндре сливается обратно в бак низкого давления или зарядный бак.

Давление жидкости в рабочем цилиндре уменьшается, и за счет сжатого воздуха в (4～6)×10 ⁵ Pa в верхней части загрузочного бака, загрузочный клапан открывается под действием разницы давления между рабочим цилиндром и загрузочным баком. Под действием воздуха низкого давления или силы тяжести большое количество жидкости поступает в рабочий цилиндр, реализуя зарядный ход подвижной траверсы вниз до контакта верхней наковальни (верхней пресс-формы) с заготовкой, движение подвижной траверсы останавливается, и разница давлений между рабочим цилиндром и зарядным баком исчезает, зарядный клапан автоматически закрывается под действием пружины.

Для обеспечения плавного хода заряда ближе к концу хода заряда следует уменьшить высоту открытия сливного клапана возвратного цилиндра, чтобы замедлить движение траверсы и свести к минимуму удары и вибрацию.

(2) Рабочий ход

После окончания хода зарядки зарядный клапан должен быть полностью закрыт, а в обратном цилиндре остается низкое давление. Когда открывается впускной клапан рабочего цилиндра 3, жидкость под высоким давлением из насоса высокого давления или аккумулятора поступает в рабочий цилиндр через камеру зарядного клапана и воздействует на плунжер, оказывая давление на заготовку через подвижную траверсу. В это время сливной клапан 2 обратного цилиндра продолжает открываться для слива жидкости.

(3) Обратный ход

После окончания рабочего хода сначала закрывается впускной клапан рабочего цилиндра 3, затем открывается сливной клапан рабочего цилиндра 4, сбрасывая давление жидкости высокого давления в рабочем цилиндре и трубах. Затем закрывается сливной клапан 2 возвратного цилиндра, открывается впускной клапан 1 возвратного цилиндра, пропуская жидкость под высоким давлением через привод загрузочного клапана, принудительно открывая загрузочный клапан. Под действием жидкости высокого давления в возвратном цилиндре подвижная траверса перемещается вверх, вытесняя большое количество жидкости из рабочего цилиндра в зарядный бак.

(4) Остановить (приостановить)

Когда подвижная балка достигает положения остановки, впускной клапан 1 возвратного цилиндра закрывается, в это время дренажный клапан 2 возвратного цилиндра остается закрытым, а дренажный клапан 4 рабочего цилиндра продолжает открываться, в рабочем цилиндре сохраняется низкое давление, и подвижная балка поддерживается жидкостью, запечатанной в возвратном цилиндре, поэтому подвижная балка может остановиться в любом положении хода.

При прямом приводе давление жидкости, подаваемой насосом, изменяется в зависимости от сопротивления деформации заготовки и не является постоянным. Скорость перемещения подвижной балки зависит от подачи жидкости насосом и не зависит от сопротивления деформации заготовки.

Во время работы насоса и аккумулятора давление жидкости, подаваемой насосом и аккумулятором, поддерживается в диапазоне колебаний давления аккумулятора, которое составляет от 10% до 15% от максимального давления. Скорость рабочего хода уменьшается с увеличением сопротивления деформации заготовки.

Иногда для подачи в гидравлический пресс рабочей жидкости под более высоким давлением между рабочим цилиндром и соответствующим клапаном устанавливается усилитель. Схематичная конструкция усилителя показана на рис. 1-1-5. Цилиндр 1 и нижняя балка отлиты как единое целое, образуя несущую раму с верхней балкой 6 через колонну 7.

1-цилиндровый
2, 3-Полый плунжер
4-обратный цилиндр
5-Возвратный плунжер
6-Верхняя балка
7-колонна
8-Подвижная балка

Цилиндр 1 содержит полый плунжер 2, который сам является рабочим цилиндром для полого плунжера 3. Когда жидкость под высоким давлением поступает в цилиндр 1, она толкает полый плунжер 2 вверх, заставляя жидкость под давлением выходить из полого плунжера 3. Возврат осуществляется с помощью возвратного цилиндра 4, а коэффициент усиления равен квадрату отношения диаметров большого и малого плунжеров.

Гидравлические прессы в основном используют два типа рабочих сред: те, в которых используется эмульсия, обычно называются гидравлическими прессами, а те, в которых используется масло, называются масляными гидравлическими прессами, в совокупности называемыми гидравлическими прессами.

Эмульсия изготавливается путем смешивания 2% эмульгированного жира и 98% мягкой воды. Она должна обладать хорошими антикоррозионными и антикоррозийными свойствами, а также определенным смазывающим эффектом. Эмульсия недорогая, не горючая, не загрязняет окружающую среду, поэтому широко применяется в гидравлических прессах с большим расходом жидкости и в прессах для термической обработки.

Наиболее распространенной жидкостью в масляных гидравлических прессах является гидравлическое масло, хотя иногда используется турбинное масло или другие виды машинного масла. Масло лучше эмульсии по антикоррозийным, антикоррозийным и смазочным свойствам. Масло имеет более высокую вязкость и легче уплотняется. Поэтому в последние годы все чаще используется масло в качестве рабочей среды, но масло легко воспламеняется, дорого стоит и может загрязнить участок.