Prasa hydrauliczna

Zasada działania prasy hydraulicznej

Prasa hydrauliczna – urządzenie techniczne zwielokrotniające siłę nacisku dzięki wykorzystaniu zjawiska stałości ciśnienia w zamkniętym układzie hydraulicznym (prawo Pascala).

Prosta prasa hydrauliczna zbudowana jest z dwóch połączonych ze sobą cylindrów, które są wypełnione olejem hydraulicznym i zamknięte szczelnymi tłokami. Cylinder roboczy ma zwykle znacznie większą średnicę niż cylinder spełniający rolę pompy. Jeśli działamy określoną siłą na tłok pompy, to na tłok roboczy działa znacznie większa siła.

Tłok pompy o powierzchni $S_{1}$, na który działa siła $F_{1}$, wywołuje w układzie ciśnienie p:

$p={\frac {F_{1}}{S_{1}}}$

Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to rozchodzi się we wszystkich kierunkach i działa ono także na tłok roboczy o powierzchni $S_{2}$ wywołując siłę $F_{2}$

$F_{2}=pS_{2}={\frac {S_{2}}{S_{1}}}F_{1}$

Z powyższego wzoru wynika, że siła działająca na tłok roboczy jest tyle razy większa od siły działającej na tłok pompy ile razy powierzchnia tłoka roboczego jest większa od powierzchni tłoka pompy.

W prasie hydraulicznej jest spełniona zasada zachowania energii. Praca wykonana przez tłok pompy (ten o mniejszej powierzchni) jest równa sile F1 pomnożonej przez przesunięcie, które z kolei jest tyle razy większe od przesunięcia tłoka roboczego, ile razy przekrój tłoka roboczego jest większy od przekroju tłoka pompy. Energia (lub praca) wykonana przez tłok roboczy jest więc taka sama jak energia tłoka pompy.

Przykładowo: niech S1 będzie równe 10 cm kwadratowych a S2 dwa razy więcej czyli 20 cm kwadratowych. Niech siła F1 będzie równa 10 N - wtedy tłok roboczy zareaguje siłą 20N. Przesunięcie tłoka pompy niech wyniesie 10 cm, tłok roboczy przesunie się wówczas o 5 cm. Praca po stronie tłoka pompy jest równa iloczynowi siły razy przesunięcie czyli 10 N razy 10 cm co daje 1 J. Taka sama praca równa 1 J zostanie wykonana po stronie tłoka roboczego w wyniku pomnożenia siły 20 N razy 5 cm.

Prasy hydrauliczne o prostej klasycznej budowie z pompa tłokową stosuje się tylko w układach, gdzie nie jest wymaganie działanie dużych nacisków jak na przykład w hydraulicznych podnośnikach samochodowych lub w układach hamulcowych pojazdów samochodowych.
Jeśli w urządzeniu wymagane są duże naciski, mogące sięgać aż kilkudziesięciu tysięcy ton, albo szybkie przemieszczenia organu roboczego wtedy w prasach hydraulicznych stosuje sie inne pompy niż tłokowe np. zębate lub łopatkowe, które najczęściej są napędzane silnikami elektrycznym.

Praktyczne wykorzystanie

Każde urządzenie techniczne, w którym są stosowane siłowniki hydrauliczne wykorzystuje zasadę prasy. Zalety napędów hydraulicznych to duże siły, płynny przesuw, łatwe i precyzyjne sterowanie oraz bardzo duża trwałość. Dlatego też trudno jest znaleźć dziedzinę techniki, w której nie znalazłyby one wykorzystania.

Kilka przykładów zastosowania:

• prasy do obróbki plastycznej metali
• podnośniki różnego rodzaju (również w windach osobowych)
• układy hamulcowe pojazdów samochodowych
• napęd różnych zespołów obrabiarek skrawających, wtryskarek itp
• prasa hydrauliczna do surowców wtórnych
• prasa hydrauliczna warsztatowa o napędzie ręcznym
• przenośna do badania wytrzymałości skał
• prasa hydrauliczna do wyprasek zniczowych
• prasa hydrauliczna do brykietowania
• prasa hydrauliczna do fornirowania
• automatyczna prasa hydrauliczna do prasowania proszków ceramicznych