КШО Бочаров (Ю.А. Бочаров - Кузнечно-штамповочное оборудование), страница 13

рис. 7.4): времени т = — г из (7.31), а скорости Р г вд- = Ф(т) из (7.32), перемещения Н=х — = / Гс Ь /~ь а = 1п(с)гт) из (7.33), ускорения / = — — = сп ат из (7.34). (Ь а йг с 67 Движеиие плуижера во время рабочего хода (деформировапия поковки). Работа деформирования поковки прессами осуществляется энергией давления Р, жидкости, поступающей из аккумулятора в рабочую полость цилиндра.

Возвратные цилиндры соединены со сливным баком, где давление Р, (см. рис. 7.3). Гидровинтовые пРессы и еи4юмолоты деформируют поковку за счет накопленной во время разгона рабочей массы кинетической энергии. Чтобы сократить время контакта штампа с поковкой, напорный клапан в конце рабочего хода должен быть закрыт, прекращая полачу жидкости из аккумулятора в рабочую полость цилиндра, а сливной клапан открыт, соединяя эту полость со сливным баком. Сливной клапан возвратной полости должен быть закрыт, а напорный — открыт, соединяя эту полость с аккумулятором. У лресс-молотое подача жидкости из аккумулятора не прекращается и деформирование поковки осуществляется совместным действием энергии давления жидкости и кинетической энергии.

Уравнение движения рабочих частей де и = Р14 — Р2~2+тй,~~г4 гл (7.3б) пг с = р~Я, — РД2 + тк — ~~> Я, — Г„(з). ~ы (7.37) При выполнении операций осадки, протяжки деформирующая сила Г„- Р„ )г„,(г) = Р + — = 6+~г ге (7.38) где Ры Р— начальное и конечное значение деформируюшей силы. Уравнение движения (7.36) в этом случае можно привести к виду где М вЂ” приведенная масса рабочих частей; т — масса вертикально движущихся частей; Р;, — деформирующая сила, которую можно представить для различных операций обработки давлением в соответствии с рис.

2.1 и табл. 2.1. При обратном выдавливании, прямом прессовании, закрытой прошивке деформирующую силу приближенно можно принять постоянной. В этом случае решение уравнения (7.3б) аналогично рассмотренному для хода приближения (7.30) и полученные решения имеют одинаковый вид с (7.31) — (7.35). Коэффициенты а и Ь сохраняются, а коэффициент с должен учитывать силу сопротивления поковки Р„(з): а — + Ь = — )с», СЬ с(г (7.39) где коэффициенты а, Ь, /с определяют аналогично (7.30) и (7.38), а коэффициент с Рзя! РФ2 + т8 Го. (7.40) Решение (7.39) найдем с помощью замены переменной бг =— (Ь и обозначения вдс = ду.

Тогда у = — + с,. Из начальных условий 2 (и = О, у = 0) найдем с, = О, откуда и» = 2у. Уравнение (7.39) в новых обозначениях ду Ь с — М вЂ” + — 2у = —. сЬ а а (7.41) Линейное дифференциальное уравнение с правой частью (?.41) решается двумя интегралами: общим решением однородного уравнения (без правой части) бу — + — 2у =0 д» и и частным решением, полученным вариацией произвольной постоянной.

После преобразований найдем скорость рабочих частей в функции перемещения л» а = со2 — — — — ехр — + — — — + —,; (7.42) ускорение (замедление) — — — с„- '----- — ехр — +— (7.43) 69 где гь — начальная скорость рабочего хода: для гидропресса ио = 0; для гидромолота ио = с„, — максимальная скорость в конце разгона рабочих частей. Для определения времени движения по перемещению следует в (7.42) заменить с = сЬ/бг и решить уравнение относительно в Это приводит к интегралу, который решается численными методами на ЭВМ, но не может быть решен в элементарных функциях. Время движения в период рабочего хода можно приближенно определить методом конечных разностей: дз Ьз бг лг и Дз (7.44) ю'=! гсвг где цр, — средняя скорость на отрезке пути А~ь В случае операции объемной штамповки (см. рис.

2.1 и табл. 2.1) можно рассматривать линеаризованный график с двумя участками. Тогда произвольная постоянная должна быть определена из начальных условий каждого участка. Значения постоянных коэффициентов уравнений (7.30) и (7.39) оказывают влияние на характер изменения скорости подвижных частей [201. С увеличением коэффициента а максимальная скорость несколько уменьшается и смещается в сторону конца процесса деформирования поковки, а продолжительность рабочего хода несколько возрастает.

Для уменьшения этого коэффициента следует уменьшать массу подвижной поперечины пресса и сокращать длину гидролиний. Коэффициент Ь зависит от гидравлического сопротивления и размеров гидралиний. С уменьшением этого коэффициента возрастает максимальное значение скорости и происходит смещение этого значения к началу рабочего хода. При проектировании гидросистем следует стремиться к уменьшению гидравлических сопротивлений. Как показывают экспериментальные исследования 17, 8) суммарное сопротивление близко расположенных местных сопротивлений оказывается в 2 — 2,5 раза меньше суммы сопротивлений, подсчитанных по справочникам по принципу наложения потерь, принятому в гидравлике. Это означает, что гцдролинии прессов и молотов можно рассматривать как отдельные сложные сопротивления, реальное значение которых можно определить лишь экспериментально.

Возрастание значения коэффициента с вызывает увеличение скоросги установившегося движения, однако это целесообразно до определенного предела — 0,2...0,3 м/с, принятого для гидро- прессов. После некоторого определенного значения этого коэффициента происходит уменьшение КПД гидросистемы. Для определения оптимального значения этого коэффициента требуются энергетические расчеты. Коэффициент (с характеризует интенсивность нарастания сопротивления поковки деформированию, оказывающего влияние на динамические процессы в гидросистеме.

70 Возвратный ход прессов. Жидкость под высоким давлением подается из аккумулятора в возвратные цилиндры (штоковую полость поршневого цилиндра) по линии 1» и 1, (см. рис. 7.3). Слив жидкости из поршневой полости рабочего цилиндра осуществляется обычно по двум линиям: в наполнительный бак объемом Рм через открытый наполнительный клапан по линии 14 и в сливной бак через сливной клапан распределителя по линии 1ъ Поскольку по данным (16] поток по линии 1, не превышает 7 % от общего потока, то им можно пренебречь и считать, что слив происходит только по линии 1». Уравнение движения для возвратного хода (7.45) где г' — скорость рабочих частей во время возвратного хода; 2,' »1— »=! сумма сил сопротивления на возвратном ходе.

Давление в возвратных цилиндрах (штоковой полости поршневого цилиндра) и в рабочем цилиндре по уравнению Бернулли и )„1.(г ) п Р» = Р! Р~~, РХ ;,2»1 ' х»1 (г») р!'= р +рХ вЂ” ' +рХ »., 2»(» ()' " й 2;!' бг* (г») Ь; 1» +рХ1» »-! (7.46) 71 где р, — давление в аккумуляторе; р, — давление в наполнительном баке; р — плотность рабочей жидкости; и, »7 — число гидравлических элементов в напорной гидролинии; Ц, 1ь Х», 1» — коэффициенты сопротивления и длина прямых участков гидролинии; г', и и'» — скорость жидкости на участках» и А; »(ь»7» — диаметр гидролинии на соответствующих участках; ~! — коэффициенты местных сопротивлений.

Подставляя значения (7.46) в (7.45), после группировки членов получим уравнение, аналогичное (7.30) и соответствующие решения (7.31) и далее. Для анализа возвратного хода можно так же воспользоваться графиками безразмерных относительных функций (рис. 7.4). Следует заметить, что у машин ударного действия (гидромолотов и гидровинтовых прессов) возвратный ход обычно состоит из двух периодов: разгона и торможения. При разгоне справедливы все приведенные выражения. При торможении необходимо принять р! = р„= йн поскольку при этом рабочие и возвратные цилин- Н 2,0 1,8 1,6 1,4 1„2 1,О О,8 О,б 0,4 0,2 чг 1„О 0,9 0,8 О,б 0,5 О,а о,г О,1 о 0 5 1 0 1,5 2,0 2 5 Рис.

7.4. Относительные параметры движения жидкости и рабочих частей машин с васоево-аккумуляторным приводом для жесткой модели гнлрсснстсмы при постоянном давлении в аккумуляторе: Н вЂ” лсрсисщснис; с — скорость; 7 — ускорение А=рса 1+ —, (7.47) где рс5 — начальное давление газа в аккумуляторе; Р и М' — начальный объем и изменение объема газа; п — показатель политропического процесса расширения газа для пресса, и = 1,30...1,35; 72 дры (штоковые полости поршневого цилиндра) соединены со сливным баком, а рабочие части машины перемещаются до исходного гюложения за счет накопленной в период разгона кинетической энергии. Движение с учетом переменногодавлення в аккумуляторе.

Изменение давления в аккумуляторе гидропрессов незначительное, обычно менее 10 %. Это связано с необходимостью обеспечить номинальную силу пресса. Поэтому им можно пренебречь и считать, как это выполнено ранее, давление в аккумуляторе постоянным. Для машин ударного действия, характеризующихся не номинальной силой, а величиной кинетической энергии, ограничение в 10% может быть снято. С целью уменьшения габаритных размеров аккумуляторов, как показали исследования (71, можно допускать значительно больший перепад давлений до 50% Анализ движения рабочих частей необходимо проводить с учетом переменного давления в аккумуляторе. Решение уравнения движения рабочих частей машины (7ЗО) при переменном давлении жидкости в аккумуляторе или наполнительном баке можно получить после разложения в степенной ряд функции давления газа в гидропневматическом аккумуляторе (наполнительном баке): Ё для КШМ ударного действия л = 1,4...

1,5. Прн ограничении двумя членами разложения и введения опытного коэффициента а = 1,2 получим: Я, Р~ = Роз -пРмл — х (7.48) где з — перемещение рабочих частей машины. 5р Выражение (7.48) справедливо для — Я 0,5, что характерно для большинства конструкций насосно-аккумуляторньгх приводов КШМ. При этих условиях скорость рабочих частей пресса во время хода приближения или гидровинтового пресса и гидромолота во время разгона г = — — +(г -Я) ~1-ехр(- — х) ~- — х, (7,49) 5, где обозначено к = оРо,л —; и — масса рабочих частей машины; à — активная сила; Я вЂ” сила сопротивления; г — время; ~— приведенный к площади рабочего цилиндра 5, коэффициент сопротивления гидролинии: здесь р — плотность рабочей жидкости; Х; — коэффициент сопротивления прямых участков 1, гндролинии диаметром 4, площадью ~; ~, — коэффициент местного сопротивления; д — число прямых участкош и — число местных сопротивлений; а — коэффициент расширения газа в аккумуляторе; Є— начальное давление в аккумуляторе; и — показатель политропы„5, — площадь рабочего поршня; 1' — объем газа в аккумуляторе.