19.Рабочие жидкости и применяемые давления в гидравлических прессах.

19.Рабочие жидкости и применяемые давления в гидравлических прессах.

В прессах в качестве рабочей жидкости в при­меняют водную эмульсию (в некоторых, устаревших гидравлических прессах) или минеральное масло. В воду для уменьшения коррозии цилиндров и плунжеров, деталей управ­ления и трубопроводов добавляют 2-3 % эмульсола.

В качестве минеральных масел применяют индустриальное, машинное, тур­бинное и т. п. Вязкость минеральных масел, используемых в приводе гидрав­лических прессов, обычно составляет 6,2 — 43,8 сСт при температуре 50 °С и атмосферном давлении.

Вязкость масел резко изменяется с ростом давления: при давлениях около 30 МПа вязкость минеральных масел возрастает почти вдвое. Это обстоятельство необходимо учитывать в конструкциях с боль­шими объемами жидкости, перемещаемыми при высоком давлении (например, в ковочных прессах). Основными свойствами рабочих жидкостей являются сжимае­мость и вязкость. Коэффициент объемного сжатия для воды (эмуль­сии) , а для минеральных масел .

Рабочая жидкость, применяемая в гидросистеме, в значитель­ной степени определяет конструктивные особенности привода, системы управления и самой машины

Эмульсия применяется в следующих случаях:

-для крупных прессов с плунжерами диаметром более 1000 мм и при значитель­ных ходах подвижной поперечины;

-если существует опасность воспламенения или загрязнения жидкости;

-при использовании аккумуляторов c большими рабочими объемами жидкости (~500 л).

В качестве рабочей жидкости целесообразно применять минеральное масло

- для прессов с диаметром плунжеров менее 1000 мм при работе с холодным металлом;

- если необходимо иметь чувствительное регулирование скорости поперечины и развивае­мого усилия;

- для прессов, осуществляющих короткие рабочие ходы.

Выбор давления в гидропрессовых установках

При выборе давления в гидропрессовых установках различного за критерий принимают «оптимальное давление», при котором наружные размеры цилиндров близки к наименьшим. Оптимальное давление изменяется в зависимости от прочности материала и конструкции цилиндров.

1. За первый критерий определения давления р принимаем условие обеспечения эффективной передачи усилия от плунжера заготовке.

При таком выборе давление связано

-с требуемым удельным усилием,

-конструкцией и размерами инструмента, определяющими габаритные размеры стола пресса,

-с размерами цилиндров.

2. В качестве второго критерия для определения р принимают дости­гаемый минимум упругой энергии U_Д, накапливаемой в системе пресса и теряющейся после совершения рабочего хода.

Упругая энергия

где Р _н — номинальное усилие пресса;

S_Д — ход плунжера, необ­ходимый для компенсации изменения объема, вызванного дефор­мацией металлических частей S_М и жидкости S_Ж.

3. Третьим критерием при определении р являются специальные технологические требования, такие как

-возможность регулирования усилия в процессе нажатия (правильные прессы),

-минимальное время контакта инструмента с заготовкой (прошивные прессы),

-достижение уменьшенной массы подвижных частей (ковочные прессы),

-понижение динамических воздействий на систему пресса, выз­ванных характером изменения рабочих нагрузок (обрезные прес­сы) и др.

Таким образом, отправными параметрами для выбора давления рабочей жидкости являются размеры стола и ход поперечины, обусловленные требованиями технологического процесса, а также «оптимальное давление», при котором габаритные размеры предва­рительно выбранной конструкции цилиндров получаются минималь­ными.

Давление выбирают по критериям передачи усилия, минимума накапливаемой в системе пресса упругой энергии и согласовывают со специальными требованиями технологического процесса. Полу­ченное давление проверяют по ограничивающим условиям, уста­новленным по характеристикам элементов прессовой установки.

--------------------------------------------------------------------------------------------------

Принцип действия гидравлического пресса

Принцип работы гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Если к поршню 1 приложить силу , то под ним создается давление . По за­кону Паскаля, давление передается во все точки объема жидко­сти и, будучи направлено нормально к основанию большого поршня 2, создает силу , которая оказывает давление на заготовку 3.

На основании закона Паскаля,

. (20.1)

Сила во столько раз больше силы , во сколько раз площадь больше площади .

Конструктивная схема гидравлического пресса представлена на рис. 20.1, б. Рабочий цилиндр 4, в котором движется рабочий плунжер 5, закреплен в верхней неподвижной поперечине 6. Последняя при помощи колонн 7 соединяется с неподвижной поперечиной 9, установленной на фундаменте. Нижняя 9 и верхняя 6 поперечины вместе с колоннами образуют станину пресса. Рабочий плунжер 5 соединен с подвижной поперечиной 8, имеющей направление по колоннам, и сообщает ей движение только в одном направлении – вниз. Для подъема подвижной попере­чины установлены возвратные цилиндры 10 с плунжерами 11.

Во избежание утечек жидкости, находящейся под давлением, цилиндры снабжены уплотнениями 12.

Главным параметром гидравлического пресса является номинальное усилие пресса – произведение номинального давле­ния жидкости в цилиндре пресса на активную площадь его рабочих плунжеров.

Прессы в зависимости от технологического назначения отличаются друг от друга конструкцией основных узлов, их расположением и количеством, а также величиной основных параметров (Z – открытая высота штампового пространства; Н – полный ход подвижной поперечины, – размеры стола).

Рис. 20.1. Гидравлический пресс:

а – принцип действия; б – конструктивная схема; в – схема пресса с подвижной станиной

РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Время цикла гидравлического пресса в общем виде может быть записано

где - время удерживания поперечины на весу, в течение которого проделывают необходимые манипуляции с заготовкой и инструментом; - время холостого хода, в течение которого подвижная поперечина перемещается до соприкосновения инстру­мента с заготовкой; - время подъема давления в рабочих цилиндрах; - время рабочего хода, в течение которого произ­водится технологическая операция; - время выдержки изделия под давлением; - время сброса давления в рабочих цилиндрах; - время обратного хода поперечины; - время переклю­чения органов управления.

Для прессов различного назначения время полного цикла может значительно различаться по наличию отдельных составляю­щих и по их величине. Величина отдельных периодов определяет тип привода.

Способы осуществления холостого хода: рабочие и возвратные цилиндры, каждый в отдельности, соединяют с баком; рабочие и возвратные цилиндры соединяют между собой и с баком; подают жидкость повышенного давления в рабочий цилиндр при нижнем его расположении.

Способы осуществления рабочего хода: рабочие цилиндры соединяют с источником жидкости высокого давления, а возврат­ные цилиндры — с баком; рабочие и возвратные цилиндры соеди­няют между собой и с источником жидкости высокого давления; рабочие цилиндры соединяют с источником жидкости высокого давления, а возвратные цилиндры — с аккумулятором.

Способы осуществления обратного хода: рабочие цилиндры соединяют с баком, возвратные цилиндры — с источником жидко­сти высокого давления; при нижнем расположении рабочего ци­линдра последний соединяют с баком, а опускание подвижных частей происходит под действием собственного веса.

-------------------------------------------------------------------------------------------------

21. Безаккумуляторный насосный привод гидравлического пресса.

В состав гидропрессовой установки входят собственно пресс; рабочая жидкость; источник жидкости высокого давления, питаю­щий пресс — привод; приемники для жидкости — баки; органы управления — распределители, клапаны; трубопровод с соответствующей аппаратурой, соединяющий все указанные элементы в единую систему; электропривод [3, 5].

Тип привода определяется источником жидкости высокого давления, питающим пресс во время рабочего хода. Он оказывает значительное влияние на схему и действие гидропрессовых установок, в связи с чем последние классифицируют по этому признаку (рис. 20.4).

При насосных безаккумуляторных приводах питание пресса рабочей жидкостью высокого давления осуществляется непосредственно от насосов.

Для характеристики гидропрессовой установки необходимо указывать не только тип ее привода, но и род применяемой рабочей жидкости, определяющей конструктивные особенности прессовой установки, например маслонасосной безаккумуляторный привод.

НАЗНАЧЕНИЕ И РАБОТА ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ

Установка пресса с водяным (водно-эмульсионным) насосно-безаккумуляторным приводом показана на рис. 21.

Пресс 1 служит для создания усилия при обработке давлением,

- наполнительный клапан 2 обеспечивает питание пресса рабочей жидкостью низкого давления при холостом ходе и во время рабо­чего хода отсекает наполнительный бак от магистрали высокого давления.

- cервопривод 3 автоматически поднимает наполнительный кла­пан, обеспечивая возврат жидкости из рабочего цилиндра в напол­нительный бак при обратном ходе поперечины;

- наполнительный бак 4 снабжает пресс рабочей жидкостью во время холостого хода, давление воздуха в нем обычно 0,4—0,8 МПа (4—8 кгс/см²).

- автомат разгрузки 5 переключает насос на холостую работу по достижении установлен­ного давления.

- циркуля­ционный клапан 6, обратный кла­пан 7, кривошипно-плунжерный насос 5, питающий пресс рабочей жидкостью высокого давления во время рабочего хода;

- клапанный распределитель 9 управляет прессом;

- управляемый обратный клапан 10 возврат­ных цилиндров для впуска и выпуска рабочей жидкости из них;

- впускной 11 и сливной 12 клапаны рабочего цилиндра.

Рис. 21.1. Схема установки пресса с во­дяным насосно-безаккумуляторным при­водом

КОМПОНОВКА ГИДРООБОРУДОВАНИЯ ПРЕССА

С МАСЛОНАСОСНЫМ ПРИВОДОМ

Гидрооборудование для маслонасосного привода обычно поставляют специализированные заводы. В гидросистеме пресса оно обеспечивает быстрый холостой ход; уравновешивание подвижных частей; соприкосновение штампа с заготовкой при уменьшенной скорости; выдержку изделий под давлением; изменение скорости рабочего хода; понижение давления перед изменением направления движения ползуна и т. п. Все перечисленное не обязательно для каждого пресса, а зависит от назначения машины.

Рассмотрим типовые схемы компоновки гидрооборудования прессов.

В простейшем случае (рис. 79, а) распределитель 4 с тремя пози­циями позволяет направить поданное насосом 2 масло в бак, по направлению к поршневой полости или к кольцевой полости поршня S₂ цилиндра 5.

Рис. 79. Гидросхемы прессов:

а — без ускоренного холостого хода; б — с ускоренным холостым ходом с помощью ускори­тельного плунжера; в — с ускоренным холостым ходом благодаря силе тяжести подвижных частей

Скорость обратного хода поршня значи­тельно больше рабочей скорости. Скорости рабочего и холостого ходов постоянны и одинаковы. Подача масла, вытекающего из по­лости во время обратного хода, больше номинальной подачи на­соса. Это необходимо учитывать при определении размеров различ­ных гидроаппаратов и сечения трубопроводов.

Максимальное давление в системе обеспечивается регулировкой предохранительного клапана 3.

Насос постоянной подачи можно использовать для осуществления быстрого холостого хода. Для этого цилиндр 5 снабжается ускорительным плунжером (рис. 79, б). Так как полость S₃ меньше полости S₁, скорость холостого хода выше скорости рабочего хода при одинаковой подаче масла.

Часто ускорительный плунжер заменяют двумя боковыми ци­линдрами поршневого типа.

В ряде вертикальных прессов массу подвижных частей используют для получения требуемой скорости холостого хода. В этом случае применяют цилиндр поршневого типа (рис. 79, в). Когда распределитель 4 находится в позиции питания полости S₁ подвижные части опускаются под действием силы тяжести. Цилиндр наполняется всасыванием через наполнительный клапан 7 из бака 6. При контакте инструмента с изделием насос, непрерывно подающий масло, закрывает наполнительный клапан 7, и осуществляется рабочий ход. Такая система применяется в вертикальных прессах, у которых значительная масса подвижных частей и подвижные детали не испытывают чрезмерного трения.

----------------------------

Дата добавления: 2015-10-21