Все о гидравлических прессах

Гидравлика может значительно больше, чем механика: более высокая отдача, доходящая до 90% и несколько выше, тонкая модуляция движений, способность мастеров «чувствовать» агрегаты, пришедшие на смену «чистой» механике, которая работает исключительно на зубцах и подшипниках.

Известный как отдельное устройство с 1795 г. гидравлический пресс основан на возможности создания за счёт использования столба жидкости как передаточной субстанции значительного сжимающего воздействия. По силе (килограммам усилия на квадратный сантиметр заготовки) чисто механический пресс заметно проигрывает гидромеханическому: КПД механики находится в пределах 60-80%. Устройство и принцип действия агрегата состоят в следующем.

1. Для измерения давления резервуар гидропресса соединён с манометром, отображающим значение реального давления жидкости. В основном в качестве такой жидкости используют индустриальное или трансмиссионное масло – аналоги тормозной жидкости вроде тех, что применяют, к примеру, в тормозных колодках.
2. В горизонтальном разрезе простой пресс включает в себя два сообщающихся сосуда цилиндрического типа. Диаметры поршней в этих сосудах разнятся. В простейшем случае цилиндры заполняются водой, но в целях увеличения долговечности (сталь в качестве основного материала применяется ржавеющая) обычно используют масло (тормозное, трансмиссионное, индустриальное или трансформаторное).
3. Основываясь на закономерности, определённой Паскалем, руководствуются следующим фактом: давление в любой точке пространства, заполненного неподвижной жидкостью, не имеет различий, а силы, воздействующие на поршни, соразмерны с площадями последних. Гидропресс без недостатков обладает дополнительной силой, равной соотношению площадей поршней. При воздействии на малый из поршней усилие, передаваемое посредством масла, проявится под обоими поршнями.

В простейшем случае гидропресс применяют для изготовления заготовок из спрессовывающихся материалов. К примеру, использование гидропресса в пищевой отрасли подразумевает спрессовывание цельных семян подсолнечника, смешанных с сахарной патокой, в отдельные блоки – козинаки. «Маслобойный» пресс используют и при отжатии масла из семян того же подсолнечника. В металлообработке это, к примеру, прессование спекаемого при высокой температуре стального порошка (например, соединяются в блок мельчайшие отходы после сверления, пиления, рифления стальных деталей).

Вулканизационный пресс работает следующим образом. На рабочие площадки устройства ставятся прессовальные формы, в которые кладётся сырая резина. Площадки сдавливают материал, отчего формы обретают замкнутую позицию. Сырая резина по сравнению с вулканизированной распределяется в пространствах формы за счёт большей текучести. Затем прессующие формы нагреваются, с ними нагревается и резина – затвердевая, она принимает свою теперь уже неизменную форму. По окончании производственного промежутка, в течение которого готовятся резиновые изделия, формы освобождают «спечённое» содержимое. Управление работой прессующих установок осуществляется при помощи компьютерных технологий. Закладывать сырую резину и извлекать готовую необходимо уже вручную.

Промышленный пресс, к примеру, для отжима масла из семян подсолнечника, обладает винтовым ходом. Здесь основным действующим механизмом, помимо квадратных, круглых или прямоугольных пластин, считаются и направляющие, по которым подвижная площадка опускается на неподвижную и поднимается обратно, а также один или несколько мощных винтов, к ним прикреплены скользящие посадочные втулки. Последние могут быть реализованы на таких же мощных подшипниках, чтобы обеспечивать плавное вращение винта, не позволяя ему вкручиваться в саму пластину. Но пресс можно сделать и на основе домкрата, главное правило – отжимное устройство для получения жидких продуктов производства должно располагаться так, чтобы подвижная и неподвижная пластины оказались параллельны земному горизонту, а отжимающая камера имела выходной патрубок, из которого и состоит выходной (отводный) канал.

Напольный пресс – как правило, немобильное устройство, для транспортировки которого (ремонт устройства, переезд производства или другое) потребуется автомобиль.

Пакетировочный – устройство, созданное для упаковки, к примеру, отходов. Изготавливается на базе домкрата или тисков в гаражных условиях. Применяется для утилизации бутылок из пластика (ПЭТ емкостей). Пакетировочным прессом легко сжать и упаковать макулатуру, обёртки и пакеты, отслужившие свой срок игрушки из пластика и резины, изношенные покрышки и пробитые во многих местах камеры.

Вентилевой пресс может оснащаться вентильным двигателем, что даёт возможность сделать его быстрым в использовании. Вентильный двигатель берётся наиболее мощный – от десятков киловатт, и применяется в основном на производственном конвейере, где объём выпускаемой продукции наиболее высок. Четверти оборота двигателя достаточно, чтобы с нужной силой надавить на один из поршней, и необходимый эффект тут же достигается.

Вырубной (вырезной, штамповочный) агрегат используется на производстве деталей из металлов и сплавов методом горячей и холодной штамповки. Он устроен следующим образом: подвижная (и неподвижная) пластины оснащаются выемками и выступами, формирующими листы металла в виде открытого (незамкнутого в поперечном сечении) профиля, всевозможных комплектующих, не обладающих большой протяжённостью. С помощью вырубного пресса изготавливается гнутый П-образный профиль, скобы, стяжки, стальные прокладки с технологическими зазорами произвольной (заданной) формы.

Вертикальное расположение цилиндров (емкостей с маслом), в которых поршни совершают возвратно-поступательные движения в зависимости от приложенной извне силы – классический вариант исполнения. Вертикальный цилиндр устанавливается в такие устройства как верхний или нижний.

Горизонтальное расположение поршней используется, к примеру, в помещениях с низкими потолками, в условиях ограниченного вверху пространства, необходимого для нормальной работы прессующего станка. Преимущество горизонтальных прессов – гашение вибрации, лучшая манёвренность при сжатии. Угловое же расположение цилиндров предусматривает вертикальный и горизонтальный цилиндры.

Пресс, работающий на гидравлике, обладает количеством цилиндров не больше нескольких. Однако на практике «самодельщики» пользуются преимущественно одно- и двухцилиндровыми агрегатами.

Рамная конструкция – закрытая разновидность пресса, подходящего для опрессовки деталей небольшого сечения (ширины и высоты). Открытая рама подходит для деталей больших габаритов – например, для прессования стального листа шириной от 1 м в сложный профиль (штампование).

Колонный пресс напоминает собой подвижную конструкцию, движущуюся на четырёх направляющих круглого сечения. Колонн может быть одна или две группы – в некоторой степени он напоминает собой телескопическую конструкцию. Два комплекта колонн (по 4) могут потребовать двух подвижных платформ, что позволяет прессовать высокие заготовки. Остановить подвижный механизм можно в любой момент – на некоторых стадиях необходимы технологические паузы.

Челюстная конструкция похожа на увеличенный в десятки и сотни раз обжимной инструмент, в котором верхняя часть – или обе части – подвижна. Челюстной пресс похож чем-то на гигантские пассатижи, но с гладкими прижимными гранями. Впрочем, штампующие прессы обладают ребристыми гранями в зависимости от видов и разновидностей штампующих изделий.

Ручной привод приводится в действие при помощи обычного винта с воротком, либо посредством рычагов. Электромеханика же передаёт на гидравлику усилие при помощи мотора. Например, в качестве привода применяют шаговый или вентильный мотор, работающий от импульсно-постоянного напряжения, подаваемого электронной платой драйвера-коммутатора на определённые обмотки. Те, в свою очередь, вырабатывая в определённые моменты магнитное поле, взаимодействуют с собственным полем от магнитов на роторе. В результате ротор поворачивается на нужный угол, либо совершает определённое количество оборотов, энергия которых используется для перемещения поршней на определенную высоту.

Электродвигатель может быть заменён двигателем на жидком топливе.

Для обслуживания (и ремонта) пресс-станка используются следующие запчасти и детали, заменяемые при поломке какой-либо комплектующей. Ремонт производится путём замены запчастей на такие же, с аналогичными очертаниями, зазорами, габаритами.

К простейшим комплектующим для пресса относят поршни с прокладками, пружины, болты, гайки, шайбы прессующие и гроверные, рычаги, электродвигатель, детали редуктора (используются в комбинированных прессах). Поскольку универсальный пресс является разборным – легко монтируется, а также разбирается и переносится в другое место, – то сдавливающие пластины, направляющие выполняются в виде отсоединяемых частей. Цельной (сварной) делается лишь рама, остальные стыки и крепления могут выполняться при помощи болтовых соединений от М-14 до М-20. Использовать меньшие размеры (диаметры рабочей части) болтов не рекомендуется, так как для усилия весом до 30 т болтов М10 и М12 будет явно недостаточно, и устройство регулярно будет выходить из строя в самые «нагруженные», ответственные моменты.

Для обслуживания и ремонта (замены комплектующих) самодельных прессов может применяться домкрат – целиком, когда пресс построен на его основе – и предыдущий домкрат вышел из строя, например, лопнул цилиндр или сломался шток. Возможен также частичный ремонт домкрата, к примеру, замена масла, смена прокладок поршня, сбрасывающего давление клапана.

Промышленные прессы требуют узкоспециализированных деталей: оправки, матрица, вентили, наконечники для цилиндров, сальники разного диаметра, ручки для рычагов, рамные перемычки, соединители «насос-рукоятка», а также готовые (простейшие) ремкомплекты. В последние лет 20 наблюдается унификация и стандартизация большинства прессов, обеспечивается их ремонтная совместимость – к примеру, сальники и соединители могут подходить для линеек моделей от нескольких производителей.

Пресс – сверхтяжёлый инструмент и по массе, и по создаваемому давлению. Прообразом пресса являются тиски и струбцина, но, как правило, на практике они не обеспечивают усилие более пары тонн. Для начала подойдёт пресс на усилие в 10, 12, 20 тонн. В ходе дальнейшего освоения производственных операций, повышения пропускной способности вашей производственной точки, имеет смысл продать этот пресс – и приобрести установку на 30, 40, 50 либо 100 тонн.

Некоторые мастера применяют пресс с открытой рамой – для изготовления шкворней, выпрессовывания подшипниковых элементов.

Размеры оборудования определяются величиной производственной площадки.

Гидравлический пресс применяется для следующих типов, видов и разновидностей работ:

• прессование подшипников;
• брикетирование отходов – опилок, синтетического мусора, макулатуры, древесных (растительных) отходов;
• отжим пищевых масел, соков;
• для пробивки отверстий – например, необходимо на алюминиевой или пластиковой заготовке отпрессовать (продавить) отверстия в строгой последовательности, что облегчает копирование однообразных, однотипных деталей;
• опрессовка, формовка профилей, скоб горячим и холодным методом.

Существуют десятки разновидностей работ, где обойтись без пресса не просто затруднительно, а вовсе нельзя. Каждая из этих разновидностей обладает собственной спецификой. Например, отжим растительного масла занимает в среднем 12 минут за сеанс, а на большинстве самодельных установок за это время отжимается партия в 7 кг нечищенных (нелущённых) сырых семян.

Перед использованием пресса проверяют наличие и уровень масла. Воздушные пузыри, попавшие в установку, следует стравить – масло не должно их содержать. Если их оставить, то оказываемое давление будет далёким от расчётного – особенно на установках, где глубина погружения поршней не регулируется оператором станка, а жёстко задана моторным приводом с ЧПУ (или без компьютерного управления). Если не стравить воздух, не долить масло, то прижимное усилие окажется недостаточным, несмотря на то что манометр на прессе показывает существенно меньшее давление.

Перед включением и опробованием пресса внешний осмотр оператором станка позволяет выявить бросающиеся в глаза повреждения. Например, нельзя работать на прессе, на котором внезапно на раме (недостаточно тщательно проваренный стык) появилась трещина. При развитии усилия она может лопнуть, а оператор, работающий вручную на прессе рычажного (ручного) типа, с большой вероятностью из-за внезапной потери контроля получит травму.

Для большей безопасности пользования при разболтавшихся креплениях подтягивают крепёжные соединения. Детали, на которые производится рабочее давление, а также подвижные элементы станка покрываются литолом или солидолом. Уплотнители ползунов и клапанов проверяют на разрывы и трещины, при необходимости их заменяют на новые. Это даёт возможность избежать утечки масла. Само масло меняют раз в год.

Чтобы сэкономить на замене масла, очищайте его от отложений: недостающий объём можно попросту долить – по ситуации. Заливать полностью весь объём масла не рекомендуется: каждый литр на счету, а новое машинное масло стоит недёшево. Масло фильтруют регулярно – не реже раза в год. Очистка от стальных частиц производится при помощи трубки с магнитами: спустя некоторое время эти частицы налипают на неё.

Не начинайте работу на прессе, если присутствуют не все заготовки, которые нужно обработать. Пакетная обработка партий деталей ускоряет производственный процесс, даёт большую отдачу. Не прессуйте следующую партию деталей, не убрав все предыдущие: повторная штамповка может забраковать некоторые их них. Вообще, при любых особенностях предстоящей работы руководствуйтесь описанием пресса. К примеру, пресс для отжима не пригоден для штампования деталей: для этого гладкие съёмные пластины заменяются на профилированные.