|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Гідравлічний прес. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Гідравлічний прес - це найпростіша гідравлічна машина, призначена для створення великих стискаючих зусиль. Раніше називався "прес Брама", оскільки винайдений і запатентований Джозефом Брама у 1795 році.
В основі дії гідравлічного преса лежить одна з найважливіших властивостей води – її мала здатність до стиснення. Завдяки цьому тиск, що виробляється на воду, укладену в замкнуту посудину, передається на всі боки з однаковою силою, так що на кожну одиницю поверхні припадає такий же тиск, як і тиск, що виробляється ззовні. Сила, з якою впливає на поверхню, визначається за формулою F=P•S, де P - тиск, а S - площа, до якої додається сила. Уявімо собі замкнуту посудину з водою (або будь-якою іншою несжимаемой рідиною), в яку вставлено два поршні. Впливаючи на менший поршень із силою F, ми змусимо підніматися більший поршень. Сила, з якою вода буде тиснути на цей поршень (як це випливає з наведеної вище формули), буде в стільки разів більша, у скільки його площа більша за площу меншого поршня. У цьому полягає суть ефекту гідравлічного посилення. Наприклад, якщо на менший поршень тиснути з силою 10 кг, то вплив, що робиться на поршень в іншому коліні, діаметр якого вдвічі більше, буде в чотири рази більше (оскільки площа цього поршня в чотири рази більше), тобто воно дорівнюватиме 40 кг. Відповідним підбором діаметрів того й іншого поршня можна досягти надзвичайно великого збільшення сили тиску, що надається водою на другий поршень, але так само зменшиться швидкість, з якою він буде підніматися вгору. (У нашому прикладі для того, щоб великий поршень піднявся на 1 см, маленький повинен опуститися на 4 см.)
Ця чудова властивість стисливої рідини, що отримала найширше використання в сучасній техніці, було відкрито Паскалем. У своєму трактаті про рівновагу рідин, виданому посмертно в 1663 році, він писав: "Якщо посудина, повна водою, закрита з усіх боків, має два отвори, і одне має площу в сто разів більше, ніж інше, з щільно вставленими поршнями, то одна людина, що штовхає маленький поршень, врівноважить силу ста людей, які штовхатимуть у сто разів більшу, і пересилить 99 із них”. Після опублікування трактату Паскаля ідея гідравлічного преса витала в повітрі, але здійснити її на практиці не вдавалося ще більше ста років, тому що не могли досягти необхідної герметичності судини: при великих тисках вода просочувалася між стінками циліндра і поршня і ніякого посилення не виходило. У 90-ті роки XVIII століття створення гідравлічного преса взявся відомий англійський винахідник Брама. Йому теж довелося зіткнутися з проблемою ущільнення, але це завдання Брамі допоміг вирішити його співробітник і майбутній винахідник Генрі Модслі, який придумав особливий комірець, що самоущільнюється (манжету).
Винахід Модслі фактично дорівнював винаходу самого преса, так як без нього він ніколи не зміг би працювати. Сучасники добре усвідомлювали це. Учень Модслі Дж. Несміт писав пізніше, що якби Модслі не винайшов нічого, крім цього комірця, що самоущільнюється, вже і тоді ім'я його назавжди б увійшло в історію техніки. Комірець являв собою кільце, що мало в розрізі вигляд зверненої літери V, його витягували зі шматка товстої юфті, добре розмоченої в теплій воді, за допомогою чавунної форми, що складалася з кільцеподібного поглиблення і суцільного кільця, що відповідало його внутрішній поверхні. Раніше повного висихання шкіру треба було просочити салом, щоб вона зберегла м'якість. При заповненні циліндра водою під високим тиском краю шкіряного комірця розсувалися, щільно притискаючись до поверхні циліндра та закриваючи собою зазор. При великих діаметрах поршня такий комірець виявлявся занадто гнучким і тому легко відставав. У цьому випадку всередину нього поміщали кільце, подібне до того, що служило для витягування. В 1797 Брама побудував перший в історії гідравлічний прес. Тут EE зображують стійки, D – кришку, а C – платформу преса, що становить одне ціле з його поршнем, тоді як зовнішній циліндр відливався разом із основою для стійок. У представленому поруч розрізі циліндра видно комірець Модслі, зображений також окремо у збільшеному вигляді під буквою Q. Циліндр преса з'єднувався гнучкою трубкою з нагнітальним насосом, що окремо стоїть. Його суцільний поршень приводився в початковий рух за допомогою важеля GH, шатуна H' і направляючого стрижня K. Насос зазвичай зміцнювався на чавунному ящику, що служив резервуаром для рідини (води, гліцерину або олії), в цей же резервуар випливала рідина, коли тиск досягало встановленої величини та запобіжний клапан V піднімав свій вантаж P або коли відчиняли гвинтовий затвор, щоб випустити рідину і дати можливість поршню знову опуститися вниз. Прес Брами послужив зразком для багатьох інших гідравлічних пристроїв, винайдених пізніше. Незабаром було створено домкрат - пристрій для підняття тяжкості. У 20-ті роки ХІХ століття прес став широко використовуватися для штампування виробів з м'якого металу. Проте минуло ще кілька десятиліть, перш ніж були створені потужні преси для кукування, придатні для штампування сталевих і залізних деталей. Нагальна потреба в таких пресах з'явилася в другій половині XIX століття, коли помітно збільшилися розміри заготовок, що обробляються. Їх проковування вимагало все більш потужних парових молотів. Тим часом для збільшення сили удару парового молота доводилося або збільшувати вагу падаючої частини, або висоту її падіння. Але те й інше мало свої межі. Швидкий процес машинобудування, необхідність окування все більших і великих предметів довели нарешті вага баби (биючої частини молота) до колосальних розмірів - близько 120 тонн. При падінні таких величезних мас, звичайно, неможливо було досягти необхідної точності. З іншого боку, сила удару, що викликає різку деформацію предмета, діяла завдяки інерції лише поверхневий шар отковки. З технологічної точки зору повільний, але сильний тиск був набагато доцільнішим, оскільки метал отримував час лунати, і це сприяло більш правильній деформації. Нарешті, сильні удари молота настільки струсили ґрунт, що це стало небезпечним для навколишніх споруд та споруд. Вперше кувальний прес був розроблений в 1860 директором майстерень державних залізниць у Відні Дж. Газвеллом. Майстерні були розташовані у межах міста поблизу житлових будівель, отже розмістити у яких потужний паровий молот було неможливо. Тоді Газвел і вирішив замінити молот на прес. Створений ним прес обслуговувався паровою машиною подвійної дії з горизонтальним циліндром, що призводила до дії двох насосів. Потужність преса становила 700 тонн, і він успішно застосовувався при штампуванні паровозних деталей: поршнів, хомутів, кривошипів тощо. Виставлений у 1862 році на всесвітній виставці в Лондоні, він привернув до себе найжвавіший інтерес. З цього часу у всіх країнах стали створюватися дедалі потужніші преси. Англійський інженер Вітворт (один із учнів Генрі Модслі і сам видатний винахідник), захоплений прикладом Газвелла, поставив перед собою складне завдання - створити такий прес, який можна було б використовувати для отримання виробів безпосередньо із залізних і сталевих злитків. У 1875 році він отримав патент на свій перший кувальний прес. Прес Вітворта складався з чотирьох колон, укріплених у фундаментній плиті. На верхній частині колон була розташована нерухома поперечна балка (траверса) з двома гідравлічними підйомними циліндрами - з їх допомогою вгору і вниз переміщалася рухома траверса, на якій внизу було встановлено штамп. Пристрій преса ґрунтувався на комбінованому використанні силових насосів та гідравлічних акумуляторів. (Гідравлічний акумулятор - пристрій, що дозволяє накопичувати гідравлічну енергію; він складається з циліндра і поршня, до якого кріпиться вантаж; спочатку вода, що надходить в циліндр, піднімає вантаж, потім, у потрібний момент, вантаж відпускається, і вода, виходячи з циліндра під його тиском, здійснює необхідну роботу.)
У пресі Витворта між чотирма колонами на деякій висоті над ковадлом K містився масив P; всередину нього був вставлений великий циліндр C, поршень якого E і був частиною пресу, що кує. Цей поршень з'єднувався з поршнями двох малих циліндрів a і a1, також вставлених у масив, отже під час роботи все три поршня піднімалися і опускалися одночасно. Простір C над поршнем великого циліндра з'єднувався із коробкою D, куди вганялася насосами вода. У малих циліндрів простір над поршнем з'єднувався з трубкою вантажного акумулятора AB, вантаж якого був врівноважений з вагою всіх трьох поршнів E, a і a1. Сама робота кування проводилася наступним чином: відкривався клапан d в коробці нагнітальної, воду насосів направляли в простір над поршнем великого циліндра, чому всі три поршня опускалися. При цьому великий поршень виробляв стиск металу, а малі поршні давили на воду під ними і цим тиском піднімали вантаж акумулятора, що врівноважує. Коли клапан нагнітального насоса закривали, тиск на великий поршень припинявся і тоді піднятий вантаж акумулятора починав опускатися, передаючи тиск на воду, яка піднімала всі три поршні. Таким чином, вантаж і три врівноважених з ним поршня були як би дві чаші терезів. Насоси приводились у дію паровою машиною. Для спостереження за силою стиснення з поршнем, що кує, була з'єднана стрілка F, що давало можливість вести кування з винятковою точністю. Вперше гідравлічний прес Витворта був застосований для кування виливків у 1884 році. До цього часу кування гарматних стволів на заводі Вітворта, як і багато інших ковальських операцій, велося на парових молотах. Однак перевага гідравлічних пресів перед паровими молотами виявилася безперечною. Так, наприклад, для кування стовбура зброї масою 36, 5 т потрібно 3 тижні і 33 проміжних нагріву; із застосуванням гідравлічного преса, що давав зусилля в 4000 т, кування зливка масою 37, 5 т займала всього 4 дні і вимагала 15 проміжних нагрівань. Заміна молота пресом здешевлювала операцію кування великогабаритних деталей приблизно сім разів. Тому в короткий час преси Вітворта набули широкого поширення. Незабаром застосування гідравлічних кувальних пресів призвело до серйозних технічних перетворень на великих металургійних та машинобудівних заводах. Тяжкі парові молоти були повсюдно демонтовані та замінені пресами. На початку 90-х XIX століття вже були преси потужністю 1000 т. Автор: Рижов К.В.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Плівкові конденсатори ECQUA класу X2 ▪ Автомобілі Google з автономним керуванням вийшли на дороги ▪ Система струминного друку Kateeva YIELDjet Explore Pro
▪ розділ сайту Акустичні системи. Добірка статей ▪ стаття Бор Нільс. Біографія вченого ▪ стаття Хто був першою людиною, що ступила на поверхню Місяця? Детальна відповідь ▪ стаття Головний диктор телерадіомовлення. Посадова інструкція ▪ стаття Генератор ЗЧ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Мундштук та сигарета. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page