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技术历史、技术、我们身边的事物
液压机。 发明和生产的历史
液压机是最简单的液压机械，旨在产生大的压缩力。 以前称为“Brahma Press”，由 Joseph Brahmah 于 1795 年发明并获得专利。
液压机的作用是基于水最重要的特性之一 - 其低压缩能力。 因此，施加在封闭容器中的水的压力以相同的力向各个方向传递，因此表面的每个单元都具有与外部产生的压力相同的压力。 影响表面的力由公式 F=P•S 确定，其中 P 是压力，S 是施加力的区域。 想象一个装满水（或任何其他不可压缩液体）的封闭容器，其中插入两个活塞。 通过用力 F 作用在较小的活塞上，我们将使较大的活塞上升。 水压在这个活塞上的力（由上式得出）将是其面积大于较小活塞面积的倍数。 这就是水力放大效果的本质。 例如，如果用 10 kg 的力按压较小的活塞，那么对直径为两倍大的另一个膝盖上的活塞的影响将大四倍（因为面积\u40b这个活塞大了四倍），也就是说，它将等于 1 公斤。 By appropriate selection of the diameters of both pistons, it is possible to achieve an extremely large increase in the pressure force exerted by water on the second piston, but to the same extent to decrease the speed with which it will rise upwards. （在我们的例子中，为了让大活塞上升 4 厘米，小活塞必须移动 XNUMX 厘米。）
帕斯卡发现了不可压缩流体的这一显着特性，在现代技术中得到了最广泛的应用。 在他于 1663 年死后发表的关于液体平衡的论文中，他写道：“如果一个装满水的容器，四面封闭，有两个孔，其中一个的面积比另一个大一百倍，活塞紧紧地插入，然后一个人推动一个小活塞将抵消一百个人推动一百倍大的力量并压倒其中的 99 个。” 帕斯卡的论文发表后，液压机的想法浮出水面，但一百多年来无法付诸实践，因为它们无法达到容器的必要密封性：在高压下，水渗入气缸壁和活塞之间，没有得到加强。 90世纪XNUMX年代，英国著名的发明家布拉玛着手研制液压机。 他也不得不面对密封的问题，但 Brahma 帮助他的员工和未来的伟大发明家亨利·莫兹利解决了这个问题，他想出了一种特殊的自密封项圈（袖口）。
莫兹利的发明实际上等同于印刷机本身的发明，因为没有它，它永远无法工作。 同时代的人很清楚这一点。 Maudsley 的学生 J. Nesmith 后来写道，如果 Maudsley 没有发明除这种自密封项圈以外的任何东西，即便如此，他的名字也会永远进入科技史。 项圈是一个截面呈倒 V 形的环，它是从一块厚厚的 yuft 中拉出来的，在温水中充分浸泡，使用铸铁模具，该模具由一个环形凹槽和一个实心组成环对应于其内表面。 在完全干燥之前，皮肤必须被脂肪饱和以保持其柔软度。 当圆柱体在高压下充满水时，皮领的边缘会分开，紧紧地压在圆柱体表面并关闭间隙。 对于大活塞直径，这种套环被证明过于灵活，因此很容易落后。 在这种情况下，在其中放置了一个环，类似于用于拉伸的环。 1797 年，Brahma 制造了第一台液压机。 此处 EE 代表柱子，D 代表盖板，C 代表与活塞一体的压力机平台，而外筒与柱子底座一起铸造。 在旁边展示的气缸部分中，可以看到莫兹利的项圈，在字母 Q 下方也以放大的形式单独显示。压力气缸通过柔性管连接到独立式压力泵。 它的实心活塞通过杠杆 GH、连杆 H' 和导杆 K 进行初始运动。泵通常安装在铸铁箱上，用作液体（水、甘油或油）的储存器)，当压力达到设定值且安全阀 V 提升其负载 P 或打开螺塞以释放液体并允许活塞再次下降时，液体流回同一储液罐。 Brahma 的压力机是后来发明的许多其他液压设备的模型。 很快，千斤顶诞生了——一种举重装置。 20世纪XNUMX年代，压力机开始广泛用于冲压软金属制品。 然而，又过了几十年，适用于冲压钢和铁零件的强大锻压机才问世。 对这种压力机的迫切需求出现在 120 世纪下半叶，当时加工工件的尺寸显着增加。 他们的锻造需要越来越强大的蒸汽锤。 同时，为了增加蒸汽锤的冲击力，要么增加落体的重量，要么增加落体的高度。 但两者都有其局限性。 机械工程的快速进程，需要锻造越来越多的大型物体，最终使女人的重量（锤子的打击部分）达到了巨大的大小 - 约 XNUMX 吨。 当然，随着如此巨大的群众的下降，不可能达到必要的准确性。 此外，造成物体急剧变形的冲击力由于惯性仅作用于锻件的表层。 从技术的角度来看，缓慢但强大的压力更合适，因为金属有时间膨胀，这有助于更正确的变形。 最后，强烈的锤击使土壤摇晃得如此厉害，以至于对周围的建筑物和构筑物造成了危险。 1860 年，维也纳国家铁路车间主任 J. Gaswell 首次开发了锻压机。 工场位于城市内的居民楼附近，因此无法在其中放置强大的蒸汽锤。 然后加斯威尔决定用压力机代替锤子。 他创建的印刷机由一台带有水平气缸的双作用蒸汽机提供服务，该蒸汽机驱动两个泵。 压力机功率700吨，成功用于冲压机车零件：活塞、夹具、曲柄等。 他于 1862 年在伦敦的世界博览会上展出，引起了极大的兴趣。 从那时起，所有国家都开始制造越来越强大的印刷机。 英国工程师惠特沃斯（亨利·莫兹利的学生之一，他自己是一位杰出的发明家）被加斯韦尔的榜样所感动，为自己设定了一项艰巨的任务，即制造一种可以直接用钢铁锭生产产品的压机. 1875 年，他的第一台锻压机获得了专利。 Whitworth 压力机由固定在基础板上的四根柱子组成。 在柱子的上部有一个带有两个液压提升油缸的固定横梁（横梁） - 在它们的帮助下，一个可移动的横梁上下移动，下面安装了一个印章。 压力机的设备基于动力泵和液压蓄能器的组合使用。 （液压蓄能器是一种可以让您积累液压能的装置；它由一个气缸和一个连接负载的活塞组成；首先，进入气缸的水提升负载，然后在适当的时候，负载被释放，水在压力下离开气缸，做必要的工作。）
在惠特沃斯压力机中，一个阵列 P 被放置在四根柱子之间，位于砧座 K 上方的一定高度； 一个大气缸 C 插入其中，其活塞 E 是压力机的锻造部分。 该活塞连接到两个小气缸 a 和 a1 的活塞，也插入阵列中，因此在操作中所有三个活塞同时上升和下降。 大气缸活塞上方的空间 C 连接到盒子 D，水由泵驱动。 对于小型气缸，活塞上方的空间连接到货物蓄能器 AB 的管子，其负载与所有三个活塞 E、a 和 a1 的重量平衡。 锻造工作本身进行如下：打开压力箱中的阀门d，将泵的水引导到大缸活塞上方的空间中，这导致三个活塞全部下降。 同时，大活塞压缩金属，小活塞压在它们下面的水上，通过这种压力提高蓄能器的平衡重量。 当压力泵阀关闭时，大活塞上的压力停止，然后蓄能器升起的重量开始下降，将压力传递给水，使三个活塞全部升起。 因此，负载和与之平衡的三个活塞代表了两个刻度。 这些泵由蒸汽机提供动力。 为了监控压缩力，将箭头 F 连接到锻造活塞上，这使得锻造能够以极高的精度进行。 惠特沃斯的液压机于 1884 年首次用于锻造铸件。 在那之前，惠特沃斯工厂的枪管锻造和许多其他锻造作业一样，都是在蒸汽锤上进行的。 然而，液压机相对于蒸汽锤的优势是不可否认的。 因此，例如，用 36 吨重的钢锭锻造枪管需要 5 周和 3 次中间加热； 使用压力为33吨的液压机，锻造一个重达4000吨的钢锭仅用了37天，需要5次中间加热。 用压力机代替锤子将锻造大型零件的成本降低了大约七倍。 因此，在很短的时间内，惠特沃斯的印刷机就广为流传。 很快，液压锻压机的使用导致了大型冶金和机械制造厂的重大技术改造。 到处都拆除了重型蒸汽锤，取而代之的是压力机。 到十九世纪 90 年代初，已经有能力为 1000 吨的压力机。 作者：Ryzhov K.V.
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