— видео работы пресса находится по ссылке
Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и разрабатывающая методы применения этих законов для решения различных практических задач. Название «гидравлика» произошло от двух греческих слов: «хюдор» – вода и «аулос» – труба, желоб. То есть вначале гидравлика изучала движение воды по трубам. В настоящее время почти во всех областях техники применяются различные гидравлические устройства.
На уроках технологии мы изучали различные простые гидравлические механизмы. Меня очень заинтересовало применение гидравлических приводов, а точнее свобода движения, эффективность и дешевизна. Поэтому захотелось спроектировать пресс с таким приводом.
Гидравлический пресс — это машинный пресс, использующий гидравлический цилиндр для создания сжимающей силы. Он использует гидравлический эквивалент механического рычага и также известен как пресс Брамы, в честь изобретателя Джозефа Брамы из Англии.
История возникновения
Сама идея создания гидравлического пресса возникла еще после появления «Трактата о равновесии жидкостей» блестящего физика и математика Блеза Паскаля. Главной проблемой в вопросе реализации устройства на практике стала невозможность добиться нужной герметичности. Вода при достижении большого давления просачивалась из-под поршня. А этот недостаток не давал добиться нужного усиления. В конце XVIII века проблемой создания гидравлического пресса занимался английский механик и изобретатель Джозеф Брама. В работе над проблемой герметизации цилиндров ему существенно помог сотрудник его машиностроительного предприятия — изобретатель Генри Модсли. Его вклад в создании пресса очень велик. Он придумал самоуплотняющуюся воротниковую манжету. Под давлением воды края кольцеобразного уплотнителя раздвигались и перекрывали воде доступ к зазору между поршнем и цилиндром. Именно это изобретение сделало возможным создание гидравлического пресса. В 1795 г. Джозеф Брама получил патент на гидравлический пресс для выполнения тяжелых работ.
Гидравлический пресс в науке и технике
Гидравлика — прикладная наука о законах движения, равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. Гидравлика является молодой наукой, ей всего несколько сот лет. Начало положил Паскаль, открыв принцип гидравлики. Этот принцип дошел до наших времен как «Закон Паскаля». Несмотря на открытие Паскаля, практическое применение гидравлики положил Джозеф Брама, который изобрёл гидравлический пресс. Гидравлический пресс нашёл применение во многих отраслях промышленности: от изготовления деталей (штамповки) до прессовки мусора в рабочей камере мусоровоза.
Материал, из которого сделан пресс очень важен и влияет на функции и способности механизма. Существует огромное количество материалов для прессов в интернете.
Например, металлический пресс с электроприводом более долговечный и мощный.
Существует металлический пресс без электропривода. Эта модель прочна и приводится в действие механической работой.
Так же возможен вариант гидравлического пресса из древесины. Данная модель проста в изготовлении и недорога, при этом сохраняет принципы действия прессов из металлических конструкций.
У металлических прессов есть несколько моментов, которые не приемлемы для моего проекта:
• наличие качественной электроники, которая делает пресс очень дорогостоящим;
• обработка металла трудоемка и энергозатратна;
• наличие металлических штоков, которые тяжело установить.
Поэтому в качестве материала я выбрал древесину, а в качестве штоков — шприцы с большим объемом.
Модель должна отвечать следующим требованиям:
1. Её возможно изготовить в условиях школьной мастерской
2. Материалы должны быть легкими в обработке
3. Себестоимость материалов не должна превышать 500 руб.
4. Модель должна увеличить прикладываемую силу минимум в 15 раз
5. Модель должна иметь хорошую гидроизоляцию
6. Система подачи жидкости должна быть обеспечена клапанами
7. Модель должна иметь товарный вид
Пресс должен включать несколько штоков, при этом штоки должны располагаться равномерно.
Так же пресс должен содержать дополнительный резервуар с жидкостью.
Пресс должен иметь эффективную систему откачки жидкости из штоков.
Сопоставив все плюсы и минусы, я решил, что изготавливать гидравлический пресс буду из древесины.
Исходя из того, что для пресса я выбрал древесину, инструменты и оборудование должны подходить для работы с этим материалом.
Для шлифования древесины мне понадобятся разные виды напильников и наждачная бумаги разной зернистости.
Для сборки мне понадобятся столярный клей, шурупы и клеевой пистолет.
В итоге для изготовления моего механизма мне понадобятся:
1. Древесина разных размеров
2. Шприцы разных диаметров
3. Клапаны
4. Емкость с водой
5. Силиконовые трубки разного диаметра
6. Металлические опоры
7. Вода для приведения в действие механизма
8. Клей-пистолет, столярный клей
9. Электролобзик
10. Электродрель
11. Напильники
12. Ножовка
Экологическая оценка
Модель изготовлена из древесины, шприцов и медицинских силиконовых трубок. Разберём каждый материал:
• древесина полностью экологична, так как не покрашена, не обработана лаком;
• шприцы сделаны из пластика, который разлагается более 500 лет (подлежит раздельной утилизации);
• силиконовые трубки, в свою очередь, будут разлагаться примерно 15 дней (подлежат раздельной утилизации).
Учитывая то, что практически все материалы моего проекта подлежат вторичному использованию, после утилизации вред природе нанесён не будет.
Исходя из всего этого можно сделать вывод, что мой гидравлический пресс является экологичным.
Итоговая себестоимость без учета трудозатрат равна 466 рублей. Для изделия ручной работы себестоимость небольшая, так как изделие было изготовлено своими силами.
Описание готового изделия
Конструкция включает в себя гидравлический пресс и малый поршень к нему. К преимуществам данного пресса относятся:
• простая конструкция пресса позволяет с легкостью повторить его;
• нижняя платформа хорошо перемещается благодаря длинным шприцам;
• большая разница площадей сечения малого поршня и больших шприцов;
• пресс имеет довольно большую мощность.
Модель была сконструирована и собрана мною собственноручно в школьной мастерской.
В процессе сборки я столкнулся со следующими трудностями:
• несоответствие диаметра шприца с диаметром силиконовой трубки, что привело к замене трубки;
• протекания в местах соединения силиконовых трубок, что привело к переизоляции модели;
• попадание воздуха в малый поршень, что привело к усовершенствованию системы прокачки воды.
В итоге у меня получился полноценный гидравлический пресс, крепкий и прочный, а главное способный выполнять свою основную функцию – малой силой уравновешивать большую силу.
Я остался доволен своей работой.
В целом я доволен качеством проектирования, изготовления и внешним видом изделия.
Положительные стороны выполненного проекта:
+ Результатом моей работы стало красивое и полезное изделие
+ Освоил новую для себя технологию
+ Закрепил навыки ручной и механической обработки древесины
+ Разобрался в основах гидравлики.
Отрицательные стороны выполненного проекта:
— не продуманы места соединения силиконовых трубок, поэтому при большом внутреннем давлении они могут вылетать.