Гидравлический пресс

 

Пресс предназначен для обработки давлением различных материалов. Гидравлический пресс содержит стол, рабочий и нагрузочный гидроцилиндры с сообщающимися между собой полостями, источник питания, соединенный с надпоршневой полостью нагрузочного гидроцилиндра, в котором шток и поршень нагрузочного гидроцилиндра выполнены за одно целое со столом пресса, а цилиндры нагрузочного и рабочего гидроцилиндров жестко связаны между собой. Технический результат - увеличение степени преобразования приложенного усилия. 4 ил.

Изобретение относится к механизмам, преобразующим силы и перемещения и может использоваться в качестве гидравлического пресса.

Широко известны гидравлические пресса (см. [1] "Политехнический словарь" издательство "Советская энциклопедия", Москва, 1976, с. 111, колонка слева, третья строчка сверху, фото прессов под колонкой) общего назначения, в которых прессование достигается использованием жидкости под давлением.

Недостатком таких прессов является отсутствие в них систем гидроусиления, это препятствует достижению больших рабочих усилий.

Наиболее близким к предлагаемому является гидравлический пресс (см.[2] "Щеглов В.Ф. и др. "Кузнечно-прессовые машины", издательство "Машиностроение", Москва, 1979 г. , с. 113, рисунок 3.1.), содержащий два гидравлических цилиндра разных диаметров (насос и цилиндр пресса), соединенных трубопроводом ([2] с. 112 - двенадцатая строка и далее сверху). Если на поршень цилиндра малого диаметра (рис.3.1. в [2]) с площадью f₁ воздействовать усилием P₁, то в жидкости возникнет давление: P = P₁/f₁.

По трубопроводу это давление передается в цилиндр большего диаметра, и на его поршень 2 с площадью f₂ будет действовать усилие P₂ = pf₂ = (P₁f₂)/f₁.

Следовательно, усилие, развиваемое рабочим поршнем, во столько раз больше усилия, действующего на поршень насоса, во сколько раз площадь рабочею поршня больше поршня насоса.

Коэффициент усиления пресса k = P₂/P₁ = f₂/f₁ (1).

Недостатком такого пресса, принятого за прототип, является малый коэффициент усиления, определяемый зависимостью (1).

Задачей изобретения является увеличение степени преобразования приложенного усилия.

Сущность изобретения заключается в увеличении степени преобразования усилия.

Это достигается тем, что в гидравлическом прессе, содержащим стол, рабочий и нагрузочный гидроцилиндры с сообщающимися между собой полостями, заполненными рабочей жидкостью, шток и поршень, нагрузочного гидроцилиндра, выполнены за одно целое со столом пресса, цилиндры нагрузочного и рабочего гидроцилиндров жестко связаны между собой, а площадь сечения поршня нагрузочного гидроцилиндра принимается большей, чем площадь сечения поршня рабочего гидроцилиндра.

На фиг. 1 приведен предлагаемый пресс; на фиг.2 - силы, действующие на рабочий поршень со штоком; на фиг.3 - силы, действующие на рабочий цилиндр с тягами; на фиг.4 - силы, действующие на основной нагрузочный цилиндр с тягами.

Предлагаемый пресс состоит из нагрузочного цилиндра 1, неподвижного штока 2 с поршнем нагрузочного гидроцилиндра, выполненных за одно целое со столом 3 пресса, подвижных тяг 4, жестко соединяющих нагрузочный 1 и рабочий 5 цилиндры, одна из тяг при этом одновременно выполняет роль трубопровода 6, поршня 7 рабочего гидроцилиндра со штоком, выполняющим функцию прессующего элемента, взаимодействующего с объектом прессования 8. На фиг.1 показаны также рабочая полость 9 рабочего гидроцилиндра, штоковая полость 10 рабочего гидроцилиндра, штоковая полость 11 нагрузочного гидроцилиндра, рабочая полость 12 нагрузочного гидроцилиндра, площади нагрузочного S₁ и рабочего S₂ поршней гидроцилиндров при условии, что S₁ > S₂, давление q в сообщающейся гидросистеме нагрузочного и рабочего гидроцилиндров, отверстие 13 для подачи рабочей жидкости в полость 11 нагрузочного гидроцилиндра, отверстие 14 для подачи рабочей жидкости в полость 10 рабочего гидроцилиндра.

Работает пресс следующим образом. При подаче рабочей жидкости через отверстие 13 в полость 11 нагрузочного гидроцилиндра из-за того, что шток и поршень этого гидроцилиндра жестко связаны со столом и станиной 3 пресса, под действием возникшей там силы P₁ получит движение к столу вверх нагрузочный цилиндр 1 и увлечет за собой тягами 4 рабочий цилиндр 5. При этом в полости 12 нагрузочного гидроцилиндра возникнет давление q, а так как рабочие полости обоих гидроцилиндров сообщены между собой трубопроводом 6, такое же давление q возникнет и в рабочей полости 9 рабочего гидроцилиндра. Так как площадь сечения поршня нагрузочного гидроцилиндра S₁ принята большей, чем площадь сечения поршня рабочего гидроцилиндра S₂, вертикальное смещение штока 7 вниз окажется большим, чем смещение нагрузочного цилиндра 1 вверх, что приведет к воздействию штока 7 на объект прессования 8, то есть к выполнению прессования.

Если подать жидкость по стрелке 14 в полость 10 рабочего гидроцилиндра, шток 7 отойдет от объекта прессования и процесс прессования закончится.

Определим коэффициент усиления в предлагаемом прессе.

Найдем соотношение между действующим P₁ и рабочим усилием P.

Из равновесия рабочего поршня со штоком (фиг.2) найдем, что P = qS₂ (2) откуда давление q = P/S₂ (3) Из равновесия рабочего цилиндра (фиг.3) qS₂ = 2F (4) где F - усилия в тягах 4.

Из (2) и (4) следует, что F = P/2 (5) Рассмотрим теперь равновесие нагрузочного цилиндра (фиг.4), очевидно, что qS₁ = P₁ + 2F = P₁ + P,
откуда
P = qS₁ - P₁ (6)
Подставим в (6) значение q из (3) и получим

Решим (7) относительно P


откуда

Зависимость (8) описывает работу предлагаемого пресса. Его принципиальное отличие от прототипа заключается в том, что, если в (8) приближать друг к другу значения S₁ и S₂ при соблюдении условия, что S₁ > S₂, то знаменатель дроби может оказываться сколь угодно малым, тогда значение P может теоретически доходить до бесконечно больших значений.

Коэффициент усиления предлагаемого пресса, согласно (8)

Знаменатель (S₁-S₂) в (9) свидетельствует о возможности получения коэффициента усиления k сколь угодно большим, если S₂ будет возрастать, приближаясь к значению S₁.

Формула изобретения

Гидравлический пресс, содержащий стол, рабочий и нагрузочный гидроцилиндры с сообщающимися между собой полостями, заполненными рабочей жидкостью, отличающийся тем, что шток и поршень нагрузочного гидроцилиндра выполнены за одно целое со столом пресса, цилиндры нагрузочного и рабочего гидроцилиндров жестко связаны между собой, а площадь сечения нагрузочного гидроцилиндра принимается большей, чем площадь сечения рабочего гидроцилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4