Гидравлический пресс реферат по физике 7 класс
Обновлено: 02.07.2024
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
МОСКВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВЕЧЕРНИЙ
КАФЕДРА ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
по предмету: Оборудование цехов
Студент: Семенова Л.
Гидравлический пресс представляет собой машину-орудие практически статического действия. Принцип работы гидравлического пресса основан на законе Паскаля. В общем виде пресс состоит из двух камер, снабженных поршнями (плунжерами) и соединенных трубопроводом.
Общий вид гидравлического пресса.
Если к поршню 1 приложить силу Р1, то под ним создается давление p = P1 / f1. По закону Паскаля давление р передается во все точки объема жидкости и, будучи направлено нормально к основанию большого поршня 2, создает силу Р2 = pf2, которая оказывает давление на заготовку 3.
На основании закона Паскаля:
Сила Р2 во столько раз больше силы P1, во сколько раз площадь f2 больше площади f1.
Конструктивная схема гидравлического пресса.
Рабочий цилиндр 4, в котором движется рабочий плунжер 5, закреплен в верхней неподвижной поперечине 6. Последняя при помощи колонн 7 соединяется с нижней неподвижной поперечиной 9, устанавливаемой на фундаменте. Нижняя 9 и верхняя 6 поперечины вместе с колоннами образуют станину пресса. Рабочий плунжер 5 соединен с подвижной поперечиной 8, имеющей направление по колоннам, и сообщает ей движение только в одном направлении — вниз. Для подъема подвижной поперечины установлены возвратные цилиндры 10 с плунжерами 11.
Во избежание утечек жидкости, находящейся под давлением, цилиндры снабжены уплотнениями 12.
Главным параметром гидравлического пресса является номинальное усилие пресса Рн — произведение номинального давления жидкости в цилиндре пресса на активную площадь его рабочих плунжеров.
Прессы в зависимости от технологического назначения отличаются друг от друга конструкцией основных узлов, их расположением и количеством, а также величиной основных параметров Рн, Н, S, А X В (H — открытая высота штампового пространства; S — полный ход подвижной поперечины, АхВ — размеры стола).
По технологическому назначению гидравлические прессы подразделяют на прессы для металла и для неметаллических материалов.
В свою очередь, прессы для металла подразделяют на пять групп: для ковки и штамповки; для выдавливания металлов; для листовой штамповки; для правильных и сборочных работ и для обработки металлических отходов. Ввиду большого многообразия типов прессов приведем значения номинальных усилий Рн, наиболее из них распространенных.
Из прессов первой группы можно назвать: ковочные — свободная ковка со штамповкой в подкладных штампах, Рн = 5 - 120 Мн (500—12 000 Т); штамповочные — горячая объемная штамповка деталей из магниевых и алюминиевых сплавов, Рн=10 -700 Мн (1000—70000 Т); прошивные — глубокая горячая прошивка стальных заготовок в закрытой матрице, Pн=l,5 - 30 Мн (150—3000 Т); протяжные — протягивание стальных поковок через кольца, Рн = = 0,75 - 15 Мн (75—1500 Т).
Из второй группы прессов можно отметить прессы трубо-прутковые и прутково-профильные — прессование цветных сплавов и стали, Рн = 0,4 - 120 Мн (40 -12000 т).
Из третьей группы назовем прессы: листоштамповочные простого действия с Рн = 0,5 - 10 Мн (50 - 1000 Т); вытяжные — глубокая вытяжка цилиндрических деталей, Рн = 0,3 - 4 Мн (30 - 400 Т); для штамповки резиной Рн = 10 - 200 Мн (1000 - 20000 Т); для бортования, фланцевания, гибки и штамповки толстолистового материала Рн = 3 - 45 Мн (300 - 4500 Т); гибочные — гибка толстолистового материала в горячем состоянии, Рн = 3 - 200 Мн (300—20000 Т).
Из пятой группы отметим прессы пакетировочные и брикетировочные для спрессовывания отходов типа металлической стружки и обрезков листового металла [Рн =1-6 Мн (100 - 600 Т)]. Гидравлические прессы для неметаллических материалов включают прессы для порошков, пластмасс и для прессования листов и плит.
Технологическое назначение гидравлического пресса определяет конструкцию станины (колонная, двухстоечная, одностоечная, специальная), тип, выполнение и количество цилиндров (плунжерный, дифференциально-плунжерный, поршневой и т.д.). Наибольшее распространение получила четырехколонная неподвижная станина с перемещением подвижных частей в вертикальной плоскости. Иногда станину-раму пресса выполняют подвижной.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Тема: Урок: Гидравлический пресс
Задачи: рассмотреть принцип работы гидравлического пресса; формировать навыки применения теоретического материала к решению задач; способствовать развититю мышления, вычислительных навыков, речи; расширять политехнический кругозор учащихся.
Актуализация знаний учащихся
Что называют давлением? Как определяют давление? Единицы давлекния. Можно и увеличить или уменьшить давление?
Как передают давление твердые тела?
Как передают давление жидкости?
Как передают давление газы?
Сформулируйте закон Паская.
Изложение нового материала.
Основой любого гидравлического пресса являются сообщающиеся сосуды в виде двух цилиндров. Диаметр одного цилиндра значительно меньше диаметра другого цилиндра.
Цилиндры заполнены жидкостью (например, водой, но чаще всего маслом, или другой жидкостью). Сверху они плотно закрыты поршнями.
Как видно из рисунка 1, площадь одного поршня S 1 во много раз меньше площади другого поршня S 2 . Поэтому левый поршень мы будем называть малым поршнем, а правый – большим поршнем.
Допустим, к малому поршню приложена сила F 1 . Эта сила будет действовать на жидкость, распределяясь по площади S 1 . Давление, оказываемое малым поршнем на жидкость, можно рассчитать по формуле
По закону Паскаля это давление будет передаваться без изменений в любую точку жидкости. Это значит, что давление, оказываемое на большой поршень, которое мы обозначим p 2 , будет таким же:
.
Свяжем это давление с силой, которая действует со стороны жидкости на большой поршень
Таким образом, сила, действующая на большой поршень, будет во столько раз больше силы, приложенной к малому поршню, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.
Другими словами, гидравлическая машина позволяет получить выигрыш в силе , равный отношению площади большего поршня к площади меньшего поршня.
Под действие силы на малый поршень он передвигается на глубину . При этом жидкость переходит в сторону большего цилиндра, и больший поршень поднимается вверх на высоту . при этом имеем:
Таким образом, во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.
Гидравлические машины применяют там, где необходима большая сила. Миллионы автомобилей, мотоциклов и современных велосипедов оснащены гидравлическими тормозами.
Рис. 4. Гидравлический тормоз на современном велосипеде
Бульдозеры, погрузчики, краны используют гидравлический привод. Автолюбители пользуются гидравлическим домкратом. Современные гидравлические прессы способны создавать усилие в несколько миллионов ньютонов.
Рис. 5. Мощный гидравлический пресс
Решение задач
Какую силу необходимо приложить, для того, чтобы поднять груз массой 200 кг с помощью гидравлической машины? Площадь малого поршня 0,1 м 2 , площадь большого поршня 10 м 2 .
Перед подстановкой числовых значений в рабочую формулу, необходимо провести проверку размерности результата:
Подставляя в рабочую формулу числовые данные из условия задачи, получим:
Задача решена. Обратим внимание на то, что полученная сила очень невелика. Столько весит груз массой всего 2 кг.
упр 18 (1). Диаметр большеог цилиндра 50см, а малого 4 см. какой выигрыш в силе дает эта машина?
Упр 18 (3). Площадь малого поршня гидравлического пресса 5 см 2 , большего 500 см 2 . На малый поршень действует сила 400 Н, на большой – 36 кН. Какой выигрыш в силе дает этот пресс. (36кН/400 Н= 90). Какой выигрыш в силе мог бы дать этот пресс в случае отсутствия трения между поршнем и стенками пресса? (500/50=100)
После того как Паскаль провел ряд опытов по измерению атмосферного давления, он решил сконструировать "новую машину для увеличения сил". Его изобретение позволило создать гидравлический пресс (от греческого слова "гидравликос" - водяной).
Гидравлический пресс - это машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие сдавливаемой жидкостью.
Чтобы понять принцип действия гидравлического пресса, рассмотрим рисунок 127. На нем изображены соединенные между собой два цилиндра с поршнями, имеющими разные площади сечения S1 и S2. В цилиндрах находится вода или минеральное масло.
Рисунок 127. Принцип действия гидравлического пресса.
Пусть F1 и F2 - силы, действующие на поршни со стороны находящихся на них гирь. Докажем, что жидкость в цилиндрах будет находиться в равновесии лишь тогда, когда сила, действующая на большой поршень, во столько раз превышает силу, действующую на меньший поршень, во сколько раз площадь большего поршня превышает площадь меньшего поршня. Для этого заметим, что жидкость будет оставаться в равновесии только тогда, когда давления под поршнями будут одинаковыми:
p1 = p2
Но каждое из этих давлений можно выразить через силу и площадь:
что и требовалось доказать.
Отношение F1/F2 характеризует выигрыш в силе, получаемый в данной машине. Согласно полученной формуле выигрыш в силе определяется отношением площадей S2/S1. Поэтому, чем больше отношение площадей поршней, тем больше выигрыш в силе.
Например, если площадь малого поршня S1 = 5 см 2 , а площадь большего поршня S2 = 500 см 2 , то выигрыш в силе будет составлять сто раз! Установив этот удивительный факт, Паскаль написал, что с помощью изобретенной им машины "один человек, надавливающий на малый поршень, уравновесит силу ста человек, надавливающих на поршень, в сто раз больший, и тем самым преодолеет силу девяносто девяти человек". Это открытие и легло в основу принципа действия гидравлического пресса.
Рисунок 128. Устройство гидравлического пресса.
Устройство гидравлического пресса показано на рисунке 128. Цифрой 4 обозначен манометр, служащий для измерения давления жидкости внутри пресса; 5 - предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда это давление превышает допустимое значение.
Действие гидравлического пресса основано на законе Паскаля. Прессуемое тело 3 помещают на платформу, соединенную с большим поршнем 2. При действии некоторой силы F1 на малый поршень 1 в узком цилиндре пресса создается избыточное давление р = F1/S1. По закону Паскаля это давление передается во второй цилиндр и на поршень 2 начинает действовать сила:
ФОМУЛА26
Так как площадь второго поршня существенно превышает площадь первого поршня, то сила F2 оказывается значительно больше силы F1.
Под действием силы поршень 2 начинает подниматься и сдавливает прессуемое тело.
Последующие перекачивания жидкости из узкого цилиндра в широкий осуществляются с помощью периодических нажатий на рычаг 8. После каждого нажатия рычаг следует возвращать в исходное положение. При его подъеме малый поршень перемещается вверх, клапан 6 открывается и в пространство, находящееся под поршнем, из сосуда 9 засасывается очередная порция жидкости. При опускании рычага поршень 1 перемещается вниз и сдавливаемая жидкость закрывает клапан 6; при этом клапан 7 открывается и часть жидкости переходит в широкий цилиндр.
Впервые гидравлические прессы стали применяться на практике в конце XVIII - начале XIX в. Современная техника уже немыслима без них. Они используются в металлообработке для ковки слитков, листовой штамповки, выдавливания труб и профилей, прессования порошковых материалов. С помощью гидравлических прессов получают фанеру, картон и искусственные алмазы.
Рисунок 129. Схема автомобильного гидравлического тормоза.
Использование гидравлического пресса в быту
С этого урока мы с вами узнали, что собой представляет гидравлический пресс. Если дать более простое определение гидравлического пресса, то это может быть такая машина, с помощью которой появляется возможность при прикладывании минимального усилия в одном месте получить максимальное в другом.
В современном мире человек привык для облегчения своего труда использовать различные виды бытовой техники. Но кроме различных бытовых приборов, которые нашли применение для облегчения домашней работы, в гаражах, мастерских и на дачах используют и инструменты, которые имеют промышленное значение. К таким инструментам относится и гидравлический пресс.
Так же, как и любые бытовые приборы, гидравлический пресс имеет разные модели конструкции. Более простая модель пресса имеет ручное или ножное управление, более сложные и мощные конструкции этого прибора, как правило, имеют электрическое управление.
Так как мы уже выяснили, что гидравлический пресс больше относится к инструменту промышленного назначения, то он нашел широкое применение в промышленности, в слесарных цехах, ремонтных мастерских, а также он необходим при ремонте автомобильной техники. По сути, в каждой авторемонтной мастерской и на станциях техобслуживания автомобилей без гидравлического пресса просто не обойтись, так как с помощью этого мощного прибора невозможно было бы произвести замену различных подшипников и рычагов подвески авто.
В промышленных масштабах гидравлическое оборудование используется для выпуска прочных и долговечных пластиковых труб, а также для их соединения в единую систему, которая необходима при масштабных водопроводных работах.
С помощью гидравлического пресса выполняется запрессовка и выпрессовка подшипников, калибровка и мелкая штамповка различных деталей. Также, с помощью пресса можно произвести работы по прошивке, сгибанию и правке металлов.
Конечно же, самым простым инструментом, который работает по принципу гидравлического пресса, является знакомый всем домкрат. Этот простой и не хитрый прибор присутствует в любом гараже, а также может быть и в наборе инструментов.
О том, что без гидравлического пресса или домкрата невозможно производить ремонт или осмотр своего автомобиля, нам уже известно. Но кроме этого, с помощью гидравлического пресса подымать тяжелые или объемные предметы, а также использовать при строительных работах.
Но очень важно помнить, что работа с гидравлическим прессом выполняется под высоким давлением, поэтому очень важно соблюдать технику безопасности.
Домашнее задание
1. Что такое гидравлический пресс?
2. Чем определяется выигрыш в силе, даваемый гидравлическим прессом (при отсутствии трения)?
3. Расскажите о применении гидравлического пресса.
4. На рисунке 129 изображена схема автомобильного гидравлического тормоза (1 - тормозная педаль, 2 - цилиндр с поршнем, 3 - тормозной цилиндр, 4 - тормозные колодки, 5 - тормозные барабаны, 6 - пружина). Цилиндры и трубки заполнены специальной жидкостью. Объясните принцип действия тормоза.
Многие виды техники в современном мире имеют гидравлический привод рабочих узлов. Опоры автокранов, ковш экскаватора, выпускаемые шасси самолетов — все они приводятся в движение с помощью гидравлических рабочих цилиндров. Наиболее простой гидравлической машиной является пресс. Рассмотрим принцип его действия, выведем формулу гидравлического пресса.
Принцип действия гидравлического пресса
В основе работы любых гидравлических машин лежит закон Паскаля, известный из курса физики 7 класса: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа без изменений. То есть, если в одной части сосуда с жидкостью создать давление, то оно распределится по всему объему жидкости, независимо от его формы.
Рис. 1. Закон Паскаля.
Таким образом, простейший гидравлический пресс должен состоять из двух цилиндров — малого и большого, заполненных жидкостью. Если приложить силу к поршню малого цилиндра, то потребуется небольшое усилие, поскольку площадь поршня невелика. Созданное давление распределится по всей жидкости, и будет передано в большой цилиндр. Однако, площадь поршня в большом цилиндре гораздо больше, а значит, и усилие, создаваемое этим поршнем, будет значительно больше, чем усилие, приложенное к поршню малого цилиндра.
Рис. 2. Схема простейшего гидравлического пресса.
Формула гидравлического пресса
Какое же усилие может создать гидравлический пресс?
Для ответа на этот вопрос представим гидравлический пресс с двумя цилиндрами. На малый поршень площадью $S_$ воздействует сила $F_$. Она создает некоторое давление $p_$.
Давление в большом поршне $p_$ действует на большой поршень площадью $S_$, и создает усилие $F_$.
Давление равно отношению силы к площади ее приложения:
Поскольку цилиндры сообщаются, давление в обоих цилиндрах по закону Паскаля равно:
Подставляя в обе части этой формулы выражения для давления, получим:
Или, после преобразований:
Сила, создаваемая большим поршнем, во столько же раз больше силы, приложенной к малому поршню, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.
Гидравлический пресс как рычаг
Величина произведенной работы равна произведению силы на расстояние, пройденное этой силой. Пока поршни неподвижны, работа равна нулю. Однако, если поршни начинают движение, то малый поршень пройдет во столько же большее расстояние, во сколько его площадь меньше площади большого поршня.
Получается, что выигрыш в силе на большом поршне достигается с помощью проигрыша в расстоянии на малом. Фактически гидравлический пресс является рычагом первого рода, где малый цилиндр является длинным плечом рычага, а большой цилиндр — коротким.
Рис. 3. Рычаг первого рода.
Что мы узнали?
Простейший гидравлический пресс состоит из двух цилиндров с поршнями, заполненный жидкостью. Создавая на малом поршне давление жидкости, можно получать на большом поршне усилие во столько же раз больше, во сколько его площадь больше площади малого.
Читайте также: