|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Prasa hydrauliczna. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Prasa hydrauliczna to prosta maszyna hydrauliczna zaprojektowana do wytwarzania dużych sił ściskających. Wcześniej nazywana „prasą Brahmy”, ponieważ została wynaleziona i opatentowana przez Josepha Brahmę w 1795 roku.
Działanie prasy hydraulicznej opiera się na jednej z najważniejszych właściwości wody - jej niskiej zdolności do kompresji. Dzięki temu ciśnienie wywierane na wodę zamkniętą w zamkniętym naczyniu jest przenoszone we wszystkich kierunkach z taką samą siłą, dzięki czemu każda jednostka powierzchni ma takie samo ciśnienie jak ciśnienie wytwarzane z zewnątrz. Siła, z jaką oddziałuje na powierzchnię, jest określona wzorem F=P•S, gdzie P to ciśnienie, a S to obszar, do którego przyłożona jest siła. Wyobraź sobie zamknięte naczynie wypełnione wodą (lub inną nieściśliwą cieczą), do którego wkładane są dwa tłoki. Działając na mniejszy tłok siłą F, podniesiemy większy tłok. Siła z jaką woda będzie napierać na ten tłok (jak wynika z powyższego wzoru) będzie tyle razy większa, im jego powierzchnia jest większa niż powierzchnia mniejszego tłoka. To jest istota efektu wzmocnienia hydraulicznego. Na przykład, jeśli mniejszy tłok zostanie wciśnięty z siłą 10 kg, to wpływ na tłok w drugim kolanie, którego średnica jest dwa razy większa, będzie czterokrotnie większy (ponieważ powierzchnia ten tłok jest czterokrotnie większy), to znaczy będzie równy 40 kg. Poprzez odpowiedni dobór średnic obu tłoków można osiągnąć niezwykle duży wzrost siły nacisku wywieranej przez wodę na drugi tłok, ale w takim samym stopniu zmniejszyć prędkość, z jaką będzie unosił się do góry. (W naszym przykładzie, aby duży tłok podniósł się o 1 cm, mały tłok musi przesunąć się o 4 cm.)
Pascal odkrył tę niezwykłą właściwość nieściśliwego płynu, który znalazł najszersze zastosowanie w nowoczesnej technologii. W swoim traktacie o równowadze płynów, opublikowanym pośmiertnie w 1663 r., pisał: „Jeżeli naczynie pełne wody, zamknięte ze wszystkich stron, ma dwa otwory, a jeden ma powierzchnię sto razy większą od drugiego, z tłokami ciasno włożony, wtedy jedna osoba pchająca mały tłoczek zrównoważy siłę stu osób pchających sto razy więcej i pokona 99 z nich.” Po opublikowaniu traktatu Pascala idea prasy hydraulicznej wisiała w powietrzu, ale nie mogła być realizowana przez ponad sto lat, ponieważ nie mogła osiągnąć niezbędnej szczelności naczynia: przy wysokich ciśnieniach woda przesiąkała między ściankami cylindra a tłokiem i nie uzyskano żadnego wzmocnienia. W latach 90-tych XVIII wieku znany angielski wynalazca Brama zajął się stworzeniem prasy hydraulicznej. Musiał również zmierzyć się z problemem uszczelniania, ale Brahma pomógł rozwiązać ten problem ze swoim pracownikiem i przyszłym wielkim wynalazcą Henrym Maudsleyem, który wymyślił specjalny samouszczelniający kołnierz (mankiet).
Wynalazek Maudsleya był w rzeczywistości równoznaczny z wynalezieniem samej prasy, ponieważ bez niej nigdy nie mogłaby ona działać. Współcześni doskonale zdawali sobie z tego sprawę. Uczeń Maudsleya, J. Nesmith, napisał później, że gdyby Maudsley nie wynalazł niczego poza tym samouszczelniającym kołnierzem, nawet wtedy jego nazwisko na zawsze zapisałoby się w historii techniki. Kołnierz był pierścieniem, który w przekroju miał kształt odwróconej litery V, został wyciągnięty z kawałka grubego juftu, dobrze nasączonego ciepłą wodą, za pomocą żeliwnej formy, która składała się z pierścieniowego wgłębienia i litego pierścień odpowiadający jego wewnętrznej powierzchni. Skóra przed całkowitym wysuszeniem musiała zostać nasycona tłuszczem, aby zachowała swoją miękkość. Gdy cylinder został napełniony wodą pod wysokim ciśnieniem, krawędzie skórzanego kołnierza rozsunęły się, mocno dociskając do powierzchni cylindra i zamykając szczelinę. Przy dużych średnicach tłoków taki kołnierz okazał się zbyt elastyczny i dlatego łatwo pozostawał w tyle. W tym przypadku w środku umieszczono pierścień, podobny do tego używanego do rozciągania. W 1797 roku Brahma zbudował pierwszą prasę hydrauliczną. Tutaj EE reprezentują słupki, D pokrywę, a C platformę prasy integralną z jej tłokiem, podczas gdy zewnętrzny cylinder został odlany wraz z podstawą dla słupków. W przedstawionym obok przekroju cylindra widoczny jest kołnierz Maudsleya, pokazany również osobno w powiększeniu pod literą Q. Cylinder prasy był połączony giętką rurką z wolnostojącą pompą ciśnieniową. Jej solidny tłok wprawiano w ruch początkowy za pomocą dźwigni GH, korbowodu H' i drążka prowadzącego K. Pompa była zwykle montowana na żeliwnej skrzyni, która służyła jako zbiornik na ciecz (wodę, glicerynę lub olej). ), ciecz spływała z powrotem do tego samego zbiornika, gdy ciśnienie osiągnęło zadaną wartość i zawór bezpieczeństwa V podniósł swoje obciążenie P lub gdy korek gwintowany został otwarty, aby uwolnić ciecz i umożliwić ponowne opuszczenie tłoka. Prasa Brahmy służyła jako model dla wielu innych urządzeń hydraulicznych wynalezionych później. Wkrótce powstał podnośnik - urządzenie do podnoszenia ciężarów. W latach 20. XIX wieku prasa zaczęła być szeroko stosowana do tłoczenia wyrobów z miękkiego metalu. Jednak minęło kilkadziesiąt lat, zanim powstały potężne prasy kuźnicze, nadające się do tłoczenia części stalowych i żelaznych. Pilne zapotrzebowanie na takie prasy pojawiło się w drugiej połowie XIX wieku, kiedy to znacznie zwiększyły się rozmiary obrabianych przedmiotów. Ich kucie wymagało coraz potężniejszych młotów parowych. Tymczasem w celu zwiększenia siły uderzenia młota parowego konieczne było albo zwiększenie masy opadającej części, albo wysokości jej upadku. Ale obaj mieli swoje ograniczenia. Szybki proces budowy maszyn, konieczność wykuwania coraz większej liczby dużych przedmiotów sprawiły, że ciężar kobiety (uderzającej części młota) osiągnął kolosalne rozmiary - około 120 ton. Wraz z upadkiem tak ogromnych mas oczywiście niemożliwe było osiągnięcie niezbędnej dokładności. Ponadto siła uderzenia, która powoduje gwałtowne odkształcenie przedmiotu, działała na skutek bezwładności jedynie na wierzchnią warstwę odkuwki. Z technologicznego punktu widzenia powolny, ale silny nacisk był znacznie bardziej odpowiedni, ponieważ metal miał czas na rozszerzenie się, a to przyczyniło się do bardziej poprawnego odkształcenia. Wreszcie silne uderzenia młota wstrząsnęły glebą tak bardzo, że stała się niebezpieczna dla okolicznych budynków i budowli. Po raz pierwszy prasę kuźniczą opracował w 1860 r. dyrektor warsztatów kolei państwowych w Wiedniu J. Gaswell. Warsztaty znajdowały się na terenie miasta w pobliżu budynków mieszkalnych, więc nie można było w nich umieścić potężnego młota parowego. Wtedy Gaswell postanowił zastąpić młotek prasą. Stworzona przez niego prasa była obsługiwana przez silnik parowy dwustronnego działania z poziomym cylindrem, który napędzał dwie pompy. Siła prasy wynosiła 700 ton i była z powodzeniem wykorzystywana do tłoczenia części lokomotyw: tłoków, zacisków, korb i tym podobnych. Wystawiony w 1862 roku na światowej wystawie w Londynie, wzbudził największe zainteresowanie. Od tego czasu we wszystkich krajach zaczęły powstawać coraz potężniejsze prasy. Angielski inżynier Whitworth (jeden z uczniów Henry'ego Maudsleya i sam wybitny wynalazca), uniesiony przykładem Gaswella, postawił sobie trudne zadanie stworzenia takiej prasy, która mogłaby służyć do wytwarzania wyrobów bezpośrednio z wlewków żelaza i stali . W 1875 otrzymał patent na swoją pierwszą prasę kuźniczą. Prasa Whitworth składała się z czterech kolumn osadzonych w płycie fundamentowej. W górnej części kolumn znajdowała się stała belka poprzeczna (trawersa) z dwoma hydraulicznymi siłownikami podnoszącymi - za ich pomocą przesuwany w górę iw dół ruchomy trawers, na którym poniżej zainstalowano stempel. Urządzenie prasy opierało się na łącznym zastosowaniu pomp mocy i akumulatorów hydraulicznych. (Akumulator hydrauliczny to urządzenie, które pozwala na gromadzenie energii hydraulicznej; składa się z cylindra i tłoka, do którego przymocowany jest ładunek; najpierw woda wchodząca do cylindra podnosi ładunek, a następnie w odpowiednim momencie ładunek zostaje uwolniona, a woda, pozostawiając cylinder pod ciśnieniem, wykonuje niezbędną pracę.)
W prasie Whitwortha szyk P został umieszczony pomiędzy czterema kolumnami na pewnej wysokości nad kowadłem K; włożono do niego duży cylinder C, którego tłok E był kutą częścią prasy. Ten tłok był połączony z tłokami dwóch małych cylindrów a i a1, również włożonych w układ, tak że podczas pracy wszystkie trzy tłoki podnosiły się i opadały jednocześnie. Przestrzeń C nad tłokiem dużego cylindra była połączona ze skrzynką D, gdzie woda była napędzana pompami. W przypadku małych cylindrów przestrzeń nad tłokiem była połączona z rurą akumulatora ładunkowego AB, którego obciążenie było zrównoważone masą wszystkich trzech tłoków E, a i a1. Same prace kuźnicze prowadzono w następujący sposób: zawór dw skrzyni ciśnieniowej został otwarty, woda z pomp skierowana została w przestrzeń nad tłokiem dużego cylindra, co spowodowało opadnięcie wszystkich trzech tłoków. W tym samym czasie duży tłok ściska metal, a małe tłoki naciskają na wodę pod nimi i pod tym ciśnieniem podnoszą ciężar wyważający akumulatora. Gdy zawór pompy ciśnieniowej został zamknięty, ciśnienie na dużym tłoku ustało, a następnie podniesiony ciężar akumulatora zaczął spadać, przenosząc ciśnienie na wodę, która podniosła wszystkie trzy tłoki. W ten sposób ładunek i trzy zbalansowane z nim tłoki reprezentowały niejako dwie łuski. Pompy napędzane były silnikiem parowym. Aby monitorować siłę ściskania, do tłoka kuźniczego podłączono strzałkę F, co umożliwiło wykonanie kucia z wyjątkową dokładnością. Prasa hydrauliczna Whitwortha została po raz pierwszy użyta do kucia odlewów w 1884 roku. Do tego czasu kucie luf w zakładzie Whitworth, podobnie jak wiele innych operacji kowalskich, odbywało się na młotach parowych. Jednak przewaga pras hydraulicznych nad młotami parowymi była niezaprzeczalna. Tak więc na przykład wykucie lufy z wlewka o wadze 36 tony wymagało 5 tygodni i 3 pośrednich nagrzewań; przy użyciu prasy hydraulicznej, która dała siłę 33 ton, wykucie wlewka o wadze 4000 tony zajęło tylko 37 dni i wymagało 5 nagrzewnic pośrednich. Zastąpienie młotka prasą obniżyło koszt kucia dużych części około siedmiokrotnie. Dlatego w krótkim czasie prasy Whitwortha stały się powszechne. Wkrótce zastosowanie hydraulicznych pras kuźniczych doprowadziło do poważnych przeobrażeń technicznych w dużych zakładach hutniczych i maszynowych. Ciężkie młoty parowe zostały wszędzie zdemontowane i zastąpione prasami. Na początku lat 90. XIX wieku istniały już prasy o wydajności 1000 ton. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Przesył energii elektrycznej na duże odległości
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Nowa seria monitorów LCD SONY ▪ Bandaż sam zatroszczy się o ranę ▪ Światłowód dla kwantowego internetu ▪ Ultrakompaktowy pojazd elektryczny iEV Z
▪ sekcja strony Instrukcje użytkowania. Wybór artykułu ▪ artykuł Zachowanie organizacyjne. Kołyska ▪ artykuł Jaka była oczekiwana długość życia naszych starożytnych przodków? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Strychnos trujący. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Bocian zamiast krokodyla. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony