ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE HYDRAULIC PRESS

Гидравлический пресс высокого давления относится к обработке металлов давлением, а также к объемной штамповке любых порошкообразных материалов в машиностроении и в области производства других изделий, используемых в промышленном и гражданском строительстве, таких как кирпич, шлаковые блоки, черепица, облицовочная плитка и т.п.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является гидравлический пресс (фиг. 1), содержащий станину с двумя траверсами, верхней 4 и нижней 5, соединенных между собой мощными металлическими колоннами 3, которые служат для восприятий усилий штампования и одновременно направляющими для вертикального перемещения поршня 2 рабочего цилиндра с закрепленным на нем пуансоном 7, матрицу 8, расположенную на нижней траверсе, гидроцилиндры 6 подъема и опускания поршня, рабочий цилиндр 1, гидравлическую и распределительную системы и мультипликатор (не показаны) [1].
Недостатком указанного технического решения является невозможность создания сверхвысоких давлений и, как следствие, усилий прессования при относительно небольших параметрах пресса. Так, например, мультипликатор способен увеличить входное давление только до 40-60 раз. Дальнейшее увеличение усилия прессования достигается увеличением диаметра поршня рабочего цилиндра, однако при этом быстро растут габаритные размеры, а вместе с ними и масса пресса.
Задачей настоящего изобретения является значительное повышение усилия прессования путем применения хорошо проверенных в прессовой технике устройств и материалов, включая и рабочую жидкость в гидросистеме, с максимальным использованием возможности эффекта гидростатического давления. Применение такого гидравлического пресса позволит значительно расширить номенклатуру различных изделий общемашиностроительного применения, изготавливаемых современным и экономичным методом прессования.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом прессе высокого давления для объемной штамповки металла и любых порошкообразных материалов, содержащем станину, рабочий гидроцилиндр, прессовый инструмент, мультипликаторную установку, гидроцилиндры подъема, две гидравлические системы, одна из которых предназначена для рабочего гидроцилиндра и мультипликаторной установки, а вторая - для гидроцилиндров подъема, и две гидрораспределительные системы, применена мультипликаторная установка, выполненная в виде мультипликаторов. При этом мультипликаторы расположены так, что камера высокого давления предыдущего мультипликатора соединяется гидравлически с камерой низкого давления последующего за ним мультипликатора, а камера высокого давления последнего мультипликатора соединяется непосредственно с камерой рабочего цилиндра пресса через обратный гидравлический клапан.
Роль первого мультипликатора выполняет мультипликатор М1 (фиг. 2), второго - мультипликатор М2 и, наконец, третьего - мультипликатор М3. Все мультипликаторы располагаются друг за другом так, что камера высокого давления каждого предшествующего мультипликатора, начиная с первого М1 и второго М2, соединяется гидравлически с камерой низкого давления каждого последующего мультипликатора М2 и М3. Камера низкого давления первого мультипликатора М1 может подключаться к напорной линии первой гидросистемы с помощью управляемых гидравлических клапанов (в данном случае клапан 2), а камера высокого давления выходного мультипликатора устройства, например, М3, при этом может подключаться гидравлически к поршневой камере рабочего цилиндра пресса с помощью обратного клапана 8 (фиг. 2). Подключение и отключение мультипликаторной установки к напорной линии первой гидросистемы производится вручную или автоматически по специальной программе.
На фиг. 2 изображено устройство в исходном положении перед началом рабочего хода.
Работа предлагаемого гидравлического пресса высокого давления осуществляется от двух взаимно изолированных гидросистем, причем первая обслуживает мультипликаторную установку и рабочий гидроцилиндр пресса с камерами высокого давления. Эта гидросистема имеет известные устройства для минимизации утечек, обеспечивающие малый коэффициент трения в узлах уплотнения рабочей жидкости. При этом в ней применяется рабочая жидкость, которая незначительно меняет свою вязкость при сверхвысоких давлениях, обеспечивая эффект гидростатического давления. Вторая гидросистема обычного исполнения (не показана) обслуживает гидроцилиндры подъема пуансона, возвращая его после окончания рабочего хода в исходное положение.
Гидравлический пресс в местах высокого давления рабочей жидкости (гильзы плунжеров мультипликаторов и рабочего цилиндра) охватывается снаружи предварительно напряженными бандажами, препятствующими их расширению в радиальном направлении.
Гидравлический вход в рабочий цилиндр пресса перекрывается любым известным устройством при достижении поршня рабочего цилиндра с закрепленным на нем пуансоном верхнего положения, а в камеры высокого давления мультипликаторов осуществляется дозированный долив рабочей жидкости от первой гидравлической системы. Дозированное пополнение необходимо делать из-за неизбежных утечек рабочей жидкости через уплотнительные системы плунжеров мультипликаторов.
Рабочий ход пресса складывается из следующих последовательных этапов.
На этапе «а» рабочая жидкость из напорной линии гидросистемы поступает сначала непосредственно в рабочий цилиндр пресса. Гидравлический клапан 1 распределителя при этом открыт, а все остальные клапаны закрыты. Поршень рабочего цилиндра пресса начинает холостое движение вниз. При соприкосновении пуансона с обрабатываемым материалом начинается его уплотнение. По мере уплотнения материала увеличивается его сопротивление, а скорость движения пуансона уменьшается. Когда давление рабочей жидкости станет равным давлению срабатывания предохранительного клапана насосной станции, этап «а» заканчивается.
n
На этапе «б» включается в работу мультипликаторная установка. Гидравлический клапан 1 закрывается, а клапаны 2, 6, 11, 13, 16, 18 и 21 открываются, соединяя при этом камеру высокого давления мультипликатора М3 с обратным клапаном 8. Остальные клапаны по-прежнему закрыты. Давление от мультипликаторной установки на выходе мультипликатора М3 увеличивается, и когда оно превзойдет давление в рабочем цилиндре пресса, обратный клапан 8 открывается и высокое давление начинает поступать в рабочую камеру пресса. Пуансон продолжает движение вниз, увеличивая давление на отрабатываемый материал. Когда скорость пуансона снова замедлится и станет равной 0, этап «б» заканчивается. При этом давление на обрабатываемый материал достигает своего максимального значения. Клапан 2 закрывается, а обрабатываемый материал подвергается технологической выдержке под максимальным давлением. Рабочий ход закончен. Примерная диаграмма рабочего процесса приведена на фиг. 3. По оси ординат отложено давление P - рабочей жидкости на пуансон, по оси абсцисс - ход пуансона h.
После окончания рабочего хода начинается последний этап рабочего цикла пресса - возвращение пресса в первоначальное исходное положение (фиг. 2) и возврата всех мультипликаторов установки в исходное положение после завершения рабочего хода пресса. Между мультипликаторами устанавливаются управляемые гидравлические клапаны, закрывающие вход в камеры низкого давления. Первая гидрораспределительная система открывает клапан 9 на слив; клапаны 6, 11, 13, 16, 18, 21 закрываются, а далее клапаны 5, 12, 17 открываются на слив рабочей жидкости из надпоршневой полости всех мультипликаторов. Затем открываются клапаны 3, 7, 10, 14, 15, 19, 20 и давление из напорной линии первой гидросистемы подается в подпоршневую и плунжерную полости всех мультипликаторов, возвращая их в первоначальное исходное положение. Наконец, из напорной линии второй гидросистемы давление подается в гидроцилиндры подъема пуансона (не показано).
Когда пуансон пресса и поршни мультипликаторов займут верхнее исходное положение, - все клапаны закрываются; готовое изделие убирается, процесс дозированного пополнения камер высокого давления мультипликаторов закончен. На матрицу штампа устанавливается новая заготовка.
Гидравлический пресс высокого давления готов к новому рабочему циклу.
Источники информации
1. Розанов Б.В. Гидравлические прессы. М.: Машгиз, 1959.