Hidrauliskā spiede

Hidrauliskā spiede (jeb hidrauliskā prese) ir mehāniska spiede, kas izmanto hidraulisko cilindru, lai radītu spiedes spēku. Tas izmanto mehāniskās sviras hidraulisko ekvivalentu, un pēc angļu izgudrotāja Jozefa Bramaha vārda to sauca arī par Bramaha presi. Viņš izgudroja hidraulisko presi 1795. gadā un iesniedza tās patentu. Tā kā Bramahs (kurš ir pazīstams arī ar kanalizācijas izstrādi) izveidoja kanalizācijas sistēmu, viņš pētīja esošo literatūru par šķidruma kustību un izmantoja šīs zināšanas spiedes izgatavošanai.

Hidrauliskā prese

Vēsture

Viena no pirmajām hidrauliskajām spiedēm

1795. gadā Jozefs Bramahs Apvienotajā Karalistē izgudroja hidraulisko presi, izmantojot Paskāla principu augu eļļu iepakošanai un izspiešanai.

Līdz 19. gadsimta vidum Apvienotā Karaliste sāka izmantot hidrauliskās preses kalšanai, hidrauliskās preses pakāpeniski nomainīja pārāk lielos tvaika kalšanas āmurus.

Līdz 19. gadsimta beigām Amerikas Savienotajās Valstīs tika uzbūvētas preses ar veiktspēju 126 000 kN.

Līdz ar elektriskā augstspiediena sūkņa rašanos un uzlabošanu hidrauliskā preses kalšana virzījās uz mazāku tonnāžu attīstību.

1940. gados Vācija izgatavoja milzīgu hidraulisko kalšanas presi ar veiktspēju 180000 kN. Kopš tā laika pasaulē ir izgatavoti 18 komplekti ar 180 kN hidrauliskām presēm, un viens ar 300 000 kN hidraulisko presi, kura tika izgatavota Ķīnā.

Paskāla likuma apraksts

Pamatprincips

Hidrauliskā prese darbojas pēc Paskāla principa – spiediens visā slēgtā sistēmā ir nemainīgs. Viena sistēmas daļa ir virzulis, kas darbojas kā sūknis, kurš ar nelielu mehānisko spēku iedarbojas uz mazu šķērsgriezuma laukumu. Otra daļa ir virzulis ar lielāku laukumu, kas rada attiecīgi lielāku mehānisko spēku. Ja sūknis ir atdalīts no preses cilindra, nepieciešama tikai maza diametra caurule, kas daudz vieglāk pretojas spiedienam.

Paskāla princips: spiediens, kurš izpaužas uz šķidrumu vai gāzi, tiek pārraidīts uz jebkuru šķidruma vai gāzes punktu vienādi visos virzienos.

Mazs spēks iedarbojas uz mazo virzuli. Tas rada spiedienu, kas ar hidraulisko šķidrumu tiek pārnests uz lielo virzuli.

Uzbūve

Hidrauliskās spiedes uzbūve

• Cilindrs – cilindru komplekts sastāv no cilindra, virzuļa, korpusa un blīvējuma. Virzuļa diametrs un eļļas spiediens nosaka spēku (tonnās), ko var sasniegt konkrētā prese. (1)
• Rāmis – preses galvenā struktūra, kura sevī ietver cilindru(s) un darba virsmu. (2)
• Virzuļa gājien kontrole – gājiena garumu var iestatīt jebkurā attāluma cilindra gājiena robežās. Var iestatīt gājiena augšējo robežu, palēnināšanas punktu un gājiena apakšējo robežu. (3)
• Kakla atstarpe – attālums no pēdas verikālāš viduslīnijas līdz rāmja elementam aiz gultas. Šis attālums nosaka lielāko detaļas diametru, kas var tikt novietots zem pēdas tā, lai detaļas centrlīnija atrastos zem pēdas centra. (4)
• “Dienasgaisma” – preses maksimālā vertikālā ietilpība. (5)
• Atbalsts – plāksne vai konstrukcija, kas uzstādīta uz gultas. Lielākajā daļā modeļu ražotāji nodrošina noņemamu balstu. (6)
• Gulta – plakana, stacionāra virsma, kas notur atbalstu. (7)
• Divu roku vadības kontrole – standarta metode hidrauliskās preses darbības palaišanai. Abas pogas jānospiež vienlaicīgi, lai prese tiktu iedarbināta, tas paredzēts darbinieka drošībai, lai abas rokas būtu uz pogām un nevarētu atrasties preses darbības zonā. (8)
• Darbības augstums – attālums no zemes līdz atbalsta virsmai. (9)

Pielietojums

Hidrauliskās preses parasti tiek izmantotas kalšanai, formēšanai, presēšanai, perforēšanai un metāla formēšanai. Pateicoties tam, ka kosmosa iekārtu vajadzībām un automobiļu rūpniecībā mūsdienās ļoti liela nozīme ir padarīt materiālu pēc iespējas vieglāku, vairāk tiek pielietotas šādās nozarēs - termoplastikā, kompozītmateriālos, lokšņu kompozītmateriālos, sveķu pārneses formēšanā, stikla pārklājuma materiālos un oglekļa šķiedru liešanā. Visiem šiem pielietojumiem ir nepieciešama precīza kontrole un atkārtojamība.

Priekšrocības

• Pilnas jaudas gājiens – pilna hidrauliskās preses jauda var tikt nodrošināta jebkurā gājiena punktā, ne tikai preses apakšā, kā tas ir mehāniskajām presēm.
• Iebūvēta aizsardzība pret pārslodzi – hidrauliskā prese apstāsies pie iestatītā spiediena.
• Daudz mazākas sākotnējās izmaksas, kā arī ekspluatācijas izmaksas – hidrauliskās preses uzbūve ir salīdzinoši vienkārša, tātad ražošanas izmaksas nav tik lielas. Arī apkopes izmaksas ir mazas, jo standarta apkopes priekšmeti ir korpusa detaļas, solenoīda spoles un reizēm vārsts – visas šīs detaļas ir salīdzinoši lētas un viegli nomaināmas.
• Lielākas kontroles iespējas – hidrauliskās preses jauda vienmēr ir kontrolējama. Spēks, virziens, ātrums, spiediens – viss var tikt pielāgots konkrētā darba veikšanai.
• Daudzpusīgums – viena hidrauliskā prese var paveikt dažādus darbus tās tonnāžas diapazonā.
• Klusa darbība – tā kā katru kustības fāzi var kontrolēt, var kontrolēt arī trokšņa līmeni. Hidraulisko cilindru var iestatīt tā, lai tas darbotos lēni un klusi.
• Kompaktums – tipiska 20 tonnu hidrauliskā spiede ir apmēram 2,5 m augsta, 1,8 dziļa un 0,6 m plata. Savukārt 200 tonnu hidrauliskā spiede ir apmēram 3 m augsta, 2,7 m dziļa un 0,9 m plata. Lai gan tonnāža mainās 10 reizes, izmēri pieaug tikai nedaudz.
• Zemākas instrumentu izmaksas – iebūvētā pārslodzes aizsardzība attiecas arī uz instrumentiem, jo tie ir ražoti, lai izturētu konkrētu slodzi un tiek pasargāti.
• Drošība – neviens ražotājs neteiks, ka hidrauliskā prese ir drošāka nekā mehāniskā, jo visas ierīces tiek ražotas tā, lai būtu pēc iespējas drošākas, taču jebkura iekārta var būt bīstama, ja tiek lietota nepareizi. Pēdas kustības kontrole padara hidraulisko presi drošu, to var iestatīt tā, lai tā nenoiet pilnīgi līdz lejai, tā neatkārto kustību, tiek izmantota divu roku vadība.

Preses tipi

Saskaņā ar struktūras formu, hidrauliskās preses galvenokārt tiek iedalītas:

• Četru sekciju hidrauliskā spiede
• Vienas slejas hidrauliskā spiede (C tips)
• Horizontālā hidrauliskā spiede
• Vertikālā rāmja hidrauliskā spiede
• Universālā hidrauliskā spiede

Terminoloģija

• Nominālais spiediens — augstākais spiediens, kāds mašīnā var tikt izmantots nepārtraukti.
• Blīvslēgs — hidrauliskās preses relatīvās slīdošās daļas blīvējums.
• Hidrauliskās piedziņas sistēma — hidrauliskā transmisija ir ierīce, kas pārvērš šķidruma spiedienu jaudā.
• Hidrauliskās spiediena stacija — hidrauliska ierīce, kas sastāv no degvielas tvertnes, hidrauliskā sūkņa, motora, vadības vārsta utt.
• Hidrauliskais līdzsvars — svars, ko pārvadā, balansējot šķidruma spiedienu, ieskaitot pašu hidraulisko presi.