Усилие пресса в чем измеряется
Сила давления гидравлического пресса: расчеты и описание
уществует множество приспособлений, предназначенных для увеличения приложенных усилий. К ним можно отнести различные рычаги, блоки, а также такое устройство, как гидравлический пресс.
Принцип действия
Гидравлический пресс, примеры которого можно встретить в огромном количестве машин, на заводах, в мастерских, работает за счет передачи усилия при помощи жидкости, находящегося под давлением. В основу его действия положен закон Паскаля, согласно которому давление в жидкости передается по всему объему и по всем направлениям одинаково. Таким образом, приложив усилие для создания необходимого давление в одном объеме, можно, передав его в другую емкость значительно изменить усилие.
Устройство пресса представляет собой два цилиндра, заполненных жидкостью, как показано на фото. Один цилиндр имеет больший объем, чем второй. В обоих цилиндрах установлены поршни. В меньшем цилиндре поршень имеет меньшую площадь. Согласно закону Паскаля, давление, действующее на оба поршня одинаково и равно отношению силы, приложенной к меньшему поршню к его площади (P1=F1/S1). Однако и во втором цилиндре давление будет таким же. При этом, учитывая, что площадь второго, большего, поршня больше, чем первого, выводится зависимость:
P1=P2, следовательно — F1/S1=F2/S2. Таким образом, можно вывести следующую формулу: F2/F1=S2/S1. Переведя это выражение на русский язык, можно сделать вывод, что сила давления, действующая на поршень гидравлического пресса зависит от его площади. Чем больше площадь второго цилиндра — тем больше сила. Давление, гидравлического пресса измеряется в Паскалях, условное обозначение — Па. Соответственно, килопаскали — кПа и мегапаскали — МПа.
Таким образом, применяя различные соотношения площадей поршней в цилиндрах, можно добиться практически любого увеличения усилия. Например если площадь большего поршня будет в десять раз больше площади первого, то прикладывая усилие в один Па, на выходе получим — десять. Если представить такие цилиндры в виде весов, то можно привести другой пример: положив на меньший поршень груз весом в 1 кг, другим можно поднять 10 кг.
Особенности расчетов
На практике необходимо учитывать, что несмотря на прямую зависимость, вытекающую из формулы, в реальности таких соотношений добиться невозможно. На давление в гидравлическом прессе прямо или косвенно влияет еще множество различных факторов:
Сила давления гидравлического пресса, на практике, в конструкторских бюро, рассчитывается, как сумма всех сил, действующих на поршень. Для таких расчетов существуют специальные формулы, позволяющие учесть максимальное количество факторов, влияющих на поршни.
Устройство
Типичный пример рабочего механизма гидравлического пресса — автомобильный домкрат. Одна из моделей этого устройства показана на фото. Один из его цилиндров имеет очень маленькие размеры, второй же во много раз превышает его по размерам. Такое устройство позволяет даже ребенку без труда поднять большой грузовик. Такие домкраты часто применяют для изготовления самодельных гидравлических прессов. На фото приведен пример такого самодельного устройства.
Жидкость может быть любой. Однако для увеличения эффективности работы устройства обычно применяют специальные масла. Этим достигают две цели:
Особенности конструкции
В зависимости от области применения, существует множество разновидностей конструкций гидравлических механизмов. Гидравлические прессы и устройства, в которых используется его принцип действия в настоящее время широко применяют в следующих отраслях промышленности:
Гидравлический пресс для опрессовки шлангов высокого давления применяется для достижения герметического соединения рукава высокого давления и фитингов, установленных на нем. Опрессовка осуществляется путем обжима деталей при помощи гидравлического пресса с рабочим инструментом соответствующей формы и размера. Существуют ручные гидравлические устройства, с силой давления до 0.7 МПа.
При необходимости создать очень большое усилие, в последнее время часто применяют гидравлический пресс высокого давления. Особенность его устройства заключается в наличии нескольких мультипликаторов — систем цилиндров, каждый из которых позволяет з поднять давление в 50 и более раз. Мультипликаторы установлены таким образом, что высокое давление предыдущего передается, как низкое давление следующему мультипликатору. Таким образом увеличение силы умножается в зависимости от количества мультипликаторов.
В последнее время многие механики-любители и частные предприниматели, в целях экономии средств изготавливают гидравлические прессы самостоятельно. Для этого приспосабливают автомобильный домкрат, установленный на специальной станине. Такое устройство также заслуживает внимания, так как помогает решать различные бытовые проблемы, связанные со строительством и выполнением некоторых ремонтных работ.
Многие прессы, применяемые в быту и на производстве для упрощения управления оснащены различными вспомогательными механизмами:
В последнее время появляются все новые области применения таких устройств, что способствует развитию этой техники, а применение новых более легких и прочных материалов делают ее более доступной и эффективной.
Принцип работы гидравлического пресса
Работа гидравлического пресса основана на принципе гидравлического рычага.
На рисунке показана схема простейшего гидравлического пресса, состоящего из поршней большего и малого диаметров, установленных в сообщающихся цилиндрах, под поршнями находится жидкость. На поршень малого диаметра площадью S1 оказывается усилие F1, определим усилие F2, которое сможет преодолеть поршень площадью S2.
Давление под поршнем 1 можно вычислить по формуле:
Давление под поршнем 2 будет определяться зависимостью:
Согласно закону Паскаля давление, приложенное к жидкости передается всем точкам этой жидкости одинаково во всех направлениях.
Сила на втором поршне будет увеличена пропорционально соотношению площадей поршней. Чем больше площадь второго поршня, и чем меньше площадь первого тем больший коэффициент усиления можно получить на гидравлическом рычаге.
Величина перемещения поршня 2 зависит от объема жидкости, вытесненного поршнем 1. Определим величину перемещения второго поршня l2, при перемещении поршня 1 на расстояние l1.
Так как первый поршень меньше второго, то расстояние на которое переместится второй поршень будет меньше расстояния, на который переместится первый поршень.
Получается, что представленная конструкция позволила значительно увеличить усилие, но при этом произошло снижение величины перемещения. Каким образом можно увеличить величину хода поршня 2, не увеличивая конструкцию?
Добавив в конструкцию два обратных клапана, и бак с дополнительным объемом рабой жидкости, мы сможем увеличить величину перемещения поршня 2, увеличивая число циклов перемещения поршня 1. Для возврата поршня 2 в исходное состояние добавим задвижку или распределитель, позволяющий при необходимости вытеснить жидкость из под поршня 2 обратно в бак.
Рассмотрим как работает гидравлический пресс в данном случае.
По достижении крайнего нижнего положения поршень начинает перемещаться вверх, увеличивая объем под поршнем, в результате создавшегося разряжения клапан 1 откроется, а клапан 2 закроется жидкость из бака будет поступать под поршень 1. После достижения крайнего положения поршень начнет движение вниз вытесняя рабочую жидкость, цикл повториться.
Таким образом увеличивая число циклов, можно достигнуть необходимой величины перемещения поршня 2 с увеличенным, за счет разницы площадей, усилием.
Устройство гидравлического пресса
Рассмотрим, принципиальную схему реального гидравлического пресса.
Жидкость от насоса через фильтр поступает на вход трехпозиционного распеределителя. В нейтральном положении золотник жидкость через распределитель отправляется на слив. При переключении распределителя жидкость направляется в поршневую или штоковую полость гидроцилиндра установленного на гидравлическом прессе.
Усилие прессования определяется как произведение площади поршня на давление в полости гидроцилиндра:
Максимальное давление в системе определяется настройкой предохранительного клапана и контролируется по манометру, установленному в напорной линии.
Гидравлическая схема пресса показана на рисунке.
Классификация гидравлических прессов
Наиболее часто используют классификации прессов по следующим признакам.
По расположению рабочих цилиндров :
По количеству рабочих цилиндров:
Характеристики гидравлических прессов
Гидравлический привод позволяет реализовать различные усилия и скорости перемещения выходного звена пресса. Скорость перемещения выходного звена может варьироваться в диапазоне от 0,1 мм/с до 300 мм/с.
Усилие гидравлического пресса
Одним из ключевых преимуществ гидравлических прессов является простота регулирования силы и возможность реализации больших усилий.
Силу, развиваемую гидравлическим прессом можно определить как произведение давления в полости гидроцилиндра на площадь поршня:
В зависимости от конструкции гидравлические прессы способны развивать усилие от нескольких тонн, до 70 000 тс (тонн силы).
Достоинства гидравлических прессов
Недостатки гидравлических прессов
Применение гидравлических прессов
Гидравлические прессы применяют:
Гидравлические прессы широко используют в металлургии для для горячей и холодной штамповки, выдавливания, прошивки, гибки, правки, резки металла.
В пищевой промышленности из-за недопустимости попадания частиц масла в продукты используют пневматические прессы.
Вопросы и ответы по гидравлическим ручным прессам
Какие операции доступны для выполнения на гидравлических прессах?
По каким параметрам ведется выбор?
Область применения гидравлического пресса определяется следующими характеристиками:
Для чего используются ручные пресс-клещи?
Они применяются для соединения прессованием толстых токоведущих жил, сечением до 25 кв.мм, и гильз, сечением до 10 кв.мм. Сначала концы проводов очищаются от изоляции, грязи и окислов. Далее они заводятся в гильзу и при обжимке усилием 12 – 20 т надежно скрепляются.
Другая доступная операция – оконцевание (создание петли для последующего ее прикручивания гайкой на шпильку). Она может осуществляться двумя способами. Либо к концу жилы прикрепляют готовый наконечник, соответствующий по материалу проводу, либо конец жилы скручивается в кольцо. Наконечник ставят на кабели из нескольких проводов, площадь поперченного сечения которых более 2,5 кв.мм, или на толстые жилы – больше 10 кв.мм. Провода меньшей толщины закручиваются в кольцо.
Почему у гидравлических прессов усилие на порядок больше, чем у механических?
Для передачи большого усилия от двигателя к исполнительному устройству требуется значительное передаточное число, которое у механических прессов определяется геометрическими размерами зубчатых колес. Это накладывает предел максимально возможной силы в несколько тонн, например 5 т у Proma AP-5 и Jet AP-5.
У гидравлической модели эта величина зависит от отношения площадей поршней у сообщающихся цилиндров. В такой конструкции есть неограниченная возможность увеличивать передаточное число и развиваемое усилие на штоке пресса без значительного роста габаритов и массы устройства. Например, у модели Сорокин 7.111 усилие составляет 100 т.
Каковы самые основные правила техники безопасности?
Как чаще всего ломается насос гидравлического пресса?
Каково оптимальное усилие пресса для демонтажа штифтов и штоков?
Для определения силы демонтажа цилиндрических деталей (в тоннах), его диаметр (в дюймах) умножается на десять. Например, для выпрессовки штока, диаметром 1,5 дюйма, потребуется усилие пресса 15 тонн.
Какая зависимость между усилием запрессовки, указанной в тоннах (т), и единицей измерения силы – ньютон (Н)?
Значение, заданное в тоннах (например, 1 т), – это эквивалент силы тяжести груза, массой 1 т. В ньютонах это усилие равно 1000 кг×10 Н/кг = 10,000 Н = 10кН. То есть усилие, выраженное в тоннах, переводится в килограммы (килограмм-сила или кгс) и умножается на округленное с 9,8 до 10 Н/кг значение ускорения свободного падения.
В каком порядке ведется подготовка к запрессовке? Какая используется смазка?
Сначала притупляются острые кромки на торцах; внешняя поверхность втулки и внутренняя сторона отверстия очищаются от грязи. При значительной площади сопряжения для улучшения шероховатости мест контакта деталей и снижения нагрузки на станок в качестве смазки используется сульфид молибдена или очищенное машинное масло, которое наносится тонким слоем.
Как правильно запрессовывать подшипники качения на вал?
Для легкой прессовки с минимальной деформацией нужно предварительно нагреть охватывающее кольцо подшипника для его расширения и охладить охватываемый вал для сжатия. При этом используются ванны с минеральными маслами, разогретыми до 80 –100 0С. С крупными деталями применяются электроиндукционные и муфельные печи.
Не пытайтесь запрессовать подшипник вручную молотком, так как это чревато перекосом колец с последующим заклиниванием.
Для запрессовки втулок удобно использовать направляющие приспособления в виде охватывающих колец и пальцев (в зависимости от диаметра втулки), которые исключают перекашивание при запрессовке. Также они ускоряют процесс и обеспечивают максимально равномерную нагрузку за счет распределения давления по всей опорной площади.
По окончании работ насаженный подшипник проворачивается рукой – вращение должно быть равномерное, без скачков, с небольшим шумом. Также контролируется плотность прилегания торца кольца к буртику или другой опорной поверхности вала или корпуса.
Килограмм-сила
Килограмм-сила (кгс или кГ) равна силе, сообщающей телу массой один килограмм ускорение 9,80665 м/с² (нормальное ускорение свободного падения, принятое 3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901). Единица силы системы единиц МКГСС.
Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли (примерно, потому что вес немного зависит от широты, так как от неё зависит ускорение силы тяжести g ввиду не шарообразной формы Земли, которое имеет разное значение на полюсах и экваторе).
В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд (обозначается kp).
Килограмм-сила удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.
1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно [1] ) ≈ 10 Н 1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс
Реже применяются кратные единицы:
Раньше килограмм-силу обозначали кГ (kG), в отличие от килограмм-массы — кг (kg); аналогично, грамм-силу обозначали Г (G), а грамм-массу — г (g), тонна-силу обозначали Т (T), а тонна-массу — т (t).
Метрическая лошадиная сила определяется как 1 л. с. = 75 кгс·м/с.
100 кгс/м 2 ≈ 1 кПа = 1 кН/м 2 — связь с другими величинами (такой перевод часто используется в строительстве при расчётах, т. к. до сих пор кгс используется в СНиП)
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Килограмм-сила» в других словарях:
КИЛОГРАММ-СИЛА — (кгс или кГ, kgf или kG), единица силы МКГСС системы единиц. 1 кгс=9,80665 ньютона. В ряде европ. гос в (ГДР, ФРГ, Австрия, Швеция и др.) для К. с. официально принято название килопонд (kp). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская… … Физическая энциклопедия
КИЛОГРАММ-СИЛА — единица силы МКГСС системы единиц, обозначается кгс. 1 кгс = 9,80655 Н. В некоторых европейских государствах (Германии, Австрии, Швеции и др.) для килограмм силы принято название килопонд … Большой Энциклопедический словарь
килограмм-сила — килограмм сила, килограмм силы … Орфографический словарь-справочник
килограмм-сила — сущ., кол во синонимов: 1 • единица (830) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
килограмм-сила — единица силы МКГСС системы единиц, обозначается кгс. 1 кгс = 9,80655 Н. В некоторых европейских государствах (Германии, Австрии, Швеции и др.) для килограмм силы принято название килопонд. * * * КИЛОГРАММ СИЛА КИЛОГРАММ СИЛА, единица силы МКГСС… … Энциклопедический словарь
килограмм-сила — jėgos kilogramas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nesisteminis jėgos matavimo vienetas: 1 kgf = 9,80665 N (tiksliai). atitikmenys: angl. kilogram force vok. Kilopond, n rus. килограмм сила, f pranc. kilogramme force, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
килограмм-сила — jėgos kilogramas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kilogramas, lygus jėgai, kuri 1 kilogramo masei suteikia 9,80665 m/s² pagreitį.1 kgf (kG) – 9,80665 N. atitikmenys: angl. kilogram force vok. Kilogramm Kraft, n rus. килограмм сила, m pranc … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Килограмм-сила — единица силы МКГСС системы единиц (См. МКГСС система единиц); сокращённые обозначения: русское кгс или кГ, международное kgf или kG. К. с. сила, сообщающая массе, равной массе международного прототипа Килограмма, ускорение 9,80665 м/сек2… … Большая советская энциклопедия
килограмм-сила — килограмм сила, килограмм силы, килограмм силы, килограмм сил, килограмм силе, килограмм силам, килограмм силу, килограмм силы, килограмм силой, килограмм силою, килограмм силами, килограмм силе, килограмм силах (Источник: «Полная… … Формы слов
Усилие пресса в чем измеряется
Килограмм-сила (кгс, kgf) — равна силе, сообщающей телу массой один килограмм, ускорение 9,80665 м/с 2 (нормальное ускорение свободного падения, принятое 3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901). Единица силы системы единиц МКГСС.
Килограмм-сила (кгс или кГ, kgf или kG), kilogram-force
В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд (обозначается kp).
Килограмм-сила удобна тем, что вес получается численно равным массе, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.
1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно) 1 Н ≈ 0,10197162 кгс
Реже применяются кратные единицы:
Раньше килограмм-силу обозначали кГ (kG), в отличие от килограмм-массы — кг (kg); аналогично, грамм-силу обозначали Г (G), а грамм-массу — г (g).
Примечания
Смотреть что такое «Кгс» в других словарях:
КГС — косилка горно равнинная для работы на склонах Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. КГС курсо глиссадная система авиа кгс килограмм сила КГС … Словарь сокращений и аббревиатур
КГС — Куйбышевгидрострой Курсо глиссадная система Классификатор государственных стандартов кгс Килограмм сила … Википедия
кгс — килограмм сила … Русский орфографический словарь
кгс/м — килограмм сила метр … Русский орфографический словарь
кгс/с — килограмм сила секунда … Русский орфографический словарь
кгс — килограмм сила … Словарь сокращений русского языка
КГС — Классификатор государственных стандартов косилка горно равнинная (в маркировке) косилка горно равнинная по производству продовольствия и капиталовложениям … Словарь сокращений русского языка
Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление, МПа (кгс/см 2 ) — [p] Источник: ГОСТ 14249 89: Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Допускаемое растягивающее или сжимающее усилие, Н (кгс) — [F] Источник: ГОСТ 14249 89: Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность оригинал документа Допускаемое … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Допускаемая амплитуда напряжений, МПа (кгс/см 2 ) — [σA] Источник: ГОСТ 25859 83: Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации