Гидроцилиндр для пресса: принцип действия, характеристики, виды

Гидравлический цилиндр, присутствующий в оснащении многих технических устройств как промышленного, так и бытового назначения, представляет собой двигатель возвратно-поступательного действия, подвижным узлом в котором может быть его шток или корпус. Так, гидроцилиндр для пресса выступает в роли механизма, который приводит в движение основной рабочий орган такого оборудования – пресс-форму. При относительно небольших габаритах гидроцилиндры способны создавать усилия, измеряемые десятками тонн. В связи с этим сегодня сложно найти производственное предприятие, в оснащении которого не присутствуют прессы, приводимые в действие такими эффективными механизмами.

Главный гидроцилиндр пакетировочного пресса для металла способен развивать усилие до 31500 кН

Сферы применения

Если говорить о наиболее распространенной области применения гидроцилиндров, то ею является оснащение прессов различного назначения. Прессы, приводным органом которых выступает гидроцилиндр, активно используются на предприятиях, занимающихся переработкой сельскохозяйственной продукции, на металлургических и машиностроительных предприятиях, а также во многих других сферах.

Прессы, оснащенные гидроцилиндрами различной мощности, успешно применяются для решения следующих задач:

запрессовки и выпрессовки подшипников и различных валов;
гибки и резки металла;
склеивания изделий из различных материалов, выполняемого под воздействием давления;
отжима масла и сока из растительного сырья.

Рабочим органом этой ручной опрессовки наконечников является гидравлический цилиндр

Прессы, оснащенные гидроцилиндрами, активно используются не только на производственных предприятиях, но и в быту (в частности, для отжима соков из плодово-ягодного сырья, а также для решения задач по ремонту автомобильной и любой другой техники). Многие домашние мастера изготавливают такие прессы своими руками, используя в качестве основного рабочего органа автомобильный домкрат, который, по сути, является типичным гидроцилиндром, способным развивать достаточно серьезные усилия – до 50 тонн и больше.

В зависимости от назначения пресса для его оснащения подбирают гидроцилиндры с соответствующими техническими характеристиками. Основные из таких характеристик – рабочее давление и скорость, с которой перемещается плунжер.

Гидроцилиндр этого настольного пресса приводится в действие с помощью ручной насосной станции

Особенности пресса из домкрата

Оборудование использует для сжатия гидравлический автомобильный домкрат, который жестко крепится на поперечины станины из стального профиля. Для работы устройства требуется несколько раз качнуть рычагом, обратный ход осуществляется пружинами после открытия клапана.

Изделие можно переносить внутри помещения или перевозить к месту проведения работ в багажнике машины.

Применение и принцип работы

Качество и технические параметры пресса собственной работы не уступают моделям заводского изготовления. Поэтому, если у вас есть желание сэкономить семейный бюджет, займитесь созданием подобного приспособления своими руками.

А если вы рассмотрите фото лучших идей, как сделать пресс, то придёте к выводу, что проще всего смастерить его из домкрата.

Использовать подобный, изготовленный собственноручно, агрегат можно для таких нужд, как:

штамповка и выгибание разного рода предметов;
ковка деталей из металла;
выдавливание стальных профилей;
пакетирование деревянных, пластиковых и металлических изделий.

Принцип работы конструкции пресса из домкрата обусловлен гидростатическими законами. А заключается он в том, что давление на один определённый участок заготовки способствует повышению коэффициента полезного действия в другом

Применения в домашних условиях

Для выдавливания металлических элементов из оболочки или основания можно купить или же изготовить гидравлический пресс своими руками для гаража. Оборудование также подойдет для выпрессовки подшипников и сайлентблоков, которые не поддаются ручному монтажу и демонтажу. При помощи такого устройства можно выполнить рихтовку, состыковать два элемента, согнуть металлическую заготовку.

При изготовлении своими руками пресса необходимо определиться с дальнейшим назначением устройства, его габаритами, показателями поршня, массой и возможностью установки манометра.

При изготовлении гидравлического пресса для гаража необходимо учитывать размеры обслуживаемого автомобиля

При создании гидравлического пресса для гаража следует учитывать размеры автомобиля. Для легкового транспорта достаточно сделать простую конструкцию, а для крупных машин лучше выполнить более сложный и габаритный агрегат.

Устройство нередко используют в качестве пресса для макулатуры. Своими руками можно из старой бумаги сделать хорошее топливо для печи. Для таких целей достаточно изготовить простую конструкцию со средним показателем мощности, что позволит утилизировать большое количество макулатуры.

Оборудование также подойдет для прессования опилок. Такие брикеты являются хорошим топливом для печного отопления, они долго горят без образования дыма, создавая сильный жар. Вместо опилок в качестве наполнителя для пресса также подойдет угольная крошка. Такой агрегат будет состоять из рабочего стола, основания, силового каркаса и привода.

Хороший результат обеспечивает созданный своими руками для ПЭТ-бутылок пресс, который превращает тару в аккуратные пласты. Гидравлический инструмент можно использовать в качестве подборщика сена. При этом конструкция дополняется рамным каркасом из бруса или металла без верхней части. Элемент фиксируется к лобовине при помощи специальных креплений. Понадобится также транспортный подборщик и ходовая деталь.

Гидравлический пресс также применяется для выдавливания сока из фруктов

Устройство

Конструкция состоит из следующих элементов:

замкнутой рамы из профиля, на которой предусмотрены опоры для повышения устойчивости;
подвижной поперечины, на которой закреплен корпус домкрата;
пружин обратного хода, расположенных между подвижной планкой и верхней частью рамы.

Устройство пресса из домкрата.

Некоторые мастера предусматривают установку винтовых опор, позволяющих монтировать оборудование на неровном полу. На нижней поперечине могут располагаться тиски или оправка для удержания обрабатываемых деталей. Силовое воздействие осуществляется стальной пластиной или пуансоном, изготовленным из болта либо прутка (приспособление позволяет выдавить подшипник качения из шестерни или корпусной детали).

Принцип работы

Обрабатываемую деталь необходимо уложить на нижнюю поперечину станины или оправку. Затем следует смонтировать инструмент, при помощи которого будет деформироваться заготовка. Пресс имеет ручной привод от рычага, который вставляется в направляющее кольцо на домкрате. После нескольких движений рукояткой вверх–вниз шток начинает опускать подвижную поперечину.

После завершения формовки следует отвернуть клапан, оборудование вернется в исходное положение за счет усилия растянутых пружин.

Принцип действия

В основу принципа действия гидравлического цилиндра положены два закона физики. Один из них гласит, что жидкость, на которую оказывается давление, практически не изменяется в своем объеме. Согласно второму (закону Паскаля), жидкость, на которую оказано давление, передает его без изменений в любую точку и во всех направлениях.

Таким образом, если создать замкнутую гидросистему, элементами которой будут два цилиндра разного диаметра, оснащенные поршнями и соединенные между собой трубопроводом, жидкость, нагнетаемая по трубопроводу поршнем цилиндра меньшего диаметра в цилиндр с поршнем большего диаметра, будет оказывать на последний большее давление. По данной схеме работают все гидроцилиндры, являющиеся, по сути, гидроредукторами.

Устройство поршневого гидроцилиндра

Гидроцилиндры для оснащения прессов отличаются не только простотой конструкции, но и другими достоинствами:

высокой эффективностью, демонстрируемой при работе с большими нагрузками;
возможностью выполнения точных настроек параметров функционирования;
высокой надежностью и защищенностью от перегрузок, которая обеспечивается использованием в конструкции предохранительных клапанов;
компактными габаритами и небольшим весом;
высокой энергоэффективностью, что обеспечивает экономичность использования таких устройств.

Основной элемент самодельного пресса

Почему для изготовления самодельных прессов применяют именно гидравлический домкрат? Связано это с принципом действия такого устройства, построенным на одном из основополагающих законов физики.

Согласно этому закону, жидкость, в отличие от газа, под воздействием на нее давления не сжимается и, соответственно, не уменьшает свой объем. Гидравлический домкрат дает возможность без потерь мощности передавать на подлежащий обработке объект усилие, прикладываемое пользователем такого приспособления.

Конструкцию гидравлического домкрата составляют два цилиндра и поршни разного диаметра. Разработана она таким образом, что усилие, создаваемое устройством на своем рабочем органе, намного превышает то, которое пользователь такого устройства прикладывает к его элементу управления.

Это позволяет применять домкраты гидравлического типа для подъема грузов, отличающихся даже очень значительным весом, а в случаях, когда такое устройство устанавливается на гидропресс, – создавать с его помощью большую силу сжатия. Немаловажным является и то, что КПД гидравлических домкратов может доходить до 80 %, что является очень хорошим показателем.

Устройство переносного пресса с нижним расположением домкрата

Между тем, если вы решили изготовить своими руками пресс на основе гидравлического домкрата, принимайте во внимание и недостатки, которыми обладают грузоподъемные устройства данного типа. Наиболее серьезный недостаток гидравлического домкрата заключается в том, что при его использовании невозможно точно установить высоту, на которую опускается шток такого устройства.

Если при подъеме груза данный недостаток не является особенно критичным, то при использовании гидравлического домкрата в роли основного рабочего органа пресса после каждого рабочего цикла давление в камере домкрата необходимо стравливать, чтобы потом заново подвести шток устройства к обрабатываемой детали.

Конструктивные особенности систем на основе гидроцилиндров

Технические системы, функционирование которых обеспечивает гидроцилиндр, состоят из следующих элементов:

гидроцилиндра;
гидромотора;
насоса;
аварийного клапана;
емкости, в которой содержится рабочая жидкость.

Гидравлическая схема пресса (упрощенная)

Непосредственно сам гидроцилиндр состоит из следующих конструктивных элементов:

корпуса;
поршня, жестко соединенного со штоком;
крышки блока, которая оснащена гидроаппаратурой, позволяющей управлять параметрами работы устройства.

Производительность системы на основе гидроцилиндра зависит от ряда параметров:

уровня давления рабочей жидкости, нагнетаемой насосом;
диаметра рабочей поверхности поршня;
объема рабочей камеры устройства.

Гидроцилиндры с фланцевым креплением со стороны головки

Большое значение для эффективности работы гидравлического цилиндра имеют характеристики используемой рабочей жидкости:

химический состав и плотность;
пределы температур, при которых рабочая жидкость сохраняет свои изначальные качества;
склонность к развитию окислительных процессов.

Важным качеством рабочей жидкости для гидроцилиндра, на которое следует обращать внимание при ее выборе, является способность сохранять свои изначальные характеристики при контакте с водой (вода может попасть в гидросистему извне).

Как показывает практика, в 70 % случаев выхода из строя или некорректной работы гидроцилиндра для устройства используется рабочая жидкость низкого качества. Итогом становится повышенный износ отдельных элементов гидросистемы, развитие коррозии на поверхностях металлических элементов, повышение вязкости масла, его засорение пылью или грязью, появление в его составе воды и воздуха. Естественно, что все подобные ситуации, возникновения и развития которых следует избегать, негативно отражаются на работоспособности самой гидросистемы и ее элементов.

Виды гидравлических цилиндров

Гидравлические цилиндры для прессов по целому ряду параметров делятся на различные типы. Так, в зависимости от направления воздействия, которое оказывают гидроцилиндры, они могут относиться к устройствам одностороннего и двухстороннего действия. По конструктивному исполнению выделяют:

устройства поршневого типа;
плунжерные гидроцилиндры;
гидравлические цилиндры телескопического типа.

Схемы гидроцилиндров различного типа

Различаться может не только конструктивное исполнение гидроцилиндра, но и способ его установки на обслуживаемом им прессе. Так, в зависимости от данного параметра гидроцилиндр может быть жестко закрепленным или шарнирным.

В гидроцилиндрах одностороннего действия в полном соответствии с их названием создаваемое усилие прикладывается к их рабочему органу, в качестве которого может выступать поршень или плунжер, только в одном направлении. Перемещение данного элемента гидроцилиндра в обратном направлении обеспечивается за счет действия силы тяжести, применения пружины или использования дополнительного гидроцилиндра.

Гидроцилиндр с гидрозамком

При использовании для прессов гидроцилиндров одностороннего действия в комплекте с возвратной пружиной следует иметь в виду, что усилие, создаваемое при прямом ходе плунжера или поршня, будет меньше, чем формируемое аналогичным по размерам устройством двухстороннего действия. Объясняется это тем, что часть усилия расходуется на то, чтобы преодолеть силу упругости пружинного элемента.

Конструкция двухсторонних гидроцилиндров для прессов предусматривает применение рабочего органа с двумя рабочими плоскостями, что и позволяет использовать такое устройство для приложения усилия в двух направлениях. При подключении к гидросистеме следует иметь в виду, что одна часть цилиндра подключается к нагнетательному клапану, а вторая – к сточному.

Конструкция гидроцилиндра с двумя поршневыми группами, расположенными оппозитно

При использовании для прессов двухсторонних гидроцилиндров также следует учитывать тот факт, что усилие, которое они создают при прямом движении поршня, больше, при этом скорость его движения меньше, чем при обратном перемещении. Объясняется это разницей рабочих площадей поршня со стороны штока и со стороны его верхней части, на которые, соответственно, оказывается давление разной величины.

Гидравлические цилиндры телескопического типа достаточно редко используются для оснащения пресса. Применяются устройства данного типа в тех случаях, когда необходимо, чтобы величина вылета штока гидроцилиндра превышала длину его корпуса. Такие гидроцилиндры представляют собой устройства, состоящие из нескольких цилиндров, вложенных один в другой, при этом корпус каждого следующего цилиндра выступает в роли штока предыдущего. По направлению воздействия такие гидравлические цилиндры также могут относиться к одно- или двухсторонним. Чаще всего гидроцилиндры телескопического типа применяются для оснащения грузовых транспортных средств и грузоподъемной техники.

Гидравлический цилиндр для пресса с возможностью установки манометра

Как самостоятельно изготовить гидравлический пресс с электрическим приводом

Серийные гидравлические прессы с электроприводом стоят достаточно дорого, поэтому есть смысл задуматься над тем, как сделать электрогидравлический пресс своими руками. Для этого вам понадобятся нижеперечисленные инструменты и оборудование:

сварочный аппарат;
токарные станок;
сверлильный станок;
болгарка;
электрическая дрель.

Этот пресс сможет выдать максимальное давление в 35 тонн

Несущей конструкцией электрогидравлического пресса, подвергаемой основным механическим нагрузкам, является каркас, прочности которого и следует уделить особое внимание. Хорошо подойдет для этих целей тавровая балка, изготовленная из металла такой толщины, чтобы он смог выдерживать нагрузки, создаваемые гидравлическим прессом, и при этом не прогибаться.

Каркас пресса из двутавровой балки

Конструктивно каркас самодельного электрогидравлического пресса представляет собой П-образную станину, сваренную из тавровых балок и установленную на основание, для изготовления которого можно использовать более тонкие швеллеры и уголки. В средней части такого каркаса (по его высоте) в него вваривается рабочая площадка, для изготовления которой применяются толстостенные швеллеры.

Особенно внимательно следует отнестись к креплению гидроцилиндра на станине самодельного электрогидравлического пресса. Для того чтобы такое крепление было максимально надежным, лучше зафиксировать гидронасос на 20-миллиметровой металлической плите, используя для этого фланец. Сама металлическая плита, которая и будет воспринимать на себя все механические усилия, монтируется на двух тавровых балках.

Жесткость конструкции обеспечивают качественно выполненные сварочные швы