Методичка к ДЗ (Шитиков А.А. - Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу "Гидропривод КШМ"), страница 2

Цикловая диаграммаПериод циклаДлительностьпериода, сРабота электромагнитовЭ1Э2ЭiАппаратвключенияначалоконецпериода периодаКнопкаВК 1«Пуск»Ход приближения8-+…+Ход …………………Выталкивательвниз………………………………………………………6+…-+ВК 4ВК5Графики силового и скоростного режимов работы пресса, режимамощности.На графике силового режима работы пресса должно быть отраженоизменение давленияжидкости в полостях всех цилиндров (включаявспомогательные цилиндры механизации) на периодахприближения,деформирования и возвратного хода, а также изменение силы деформирования.На графике скоростного режима работы пресса нужно показать скорость рабочихчастей пресса на тех же периодах движения.

На графике режима мощностипоказывается изменение развиваемой насосами гидравлической мощности попериодам цикла.Графики следует строить в масштабе с указанием численных значенийвеличин в характерных точках.11ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВНезависимо от типа цилиндра (поршневой или плунжерный) рабочаяплощадь F1 поршня (плунжера) определяется формулой:PнрнF1 =где Рн – номинальная сила пресса,(1)рн – номинальное давление насоса (см.ГОСТ 12445).Диаметр рабочего поршня (плунжера):4 ⋅ F1πD1 =(2)Суммарная площадь возвратных плунжеров или кольцевая площадь поршня:Pвр2F2 =(3)где Рв - сила возвратного хода (см.

выше), р2 - давление в возвратных цилиндрахр2 ≤ рнДиаметр возвратного плунжераD2 =4 ⋅ F2π⋅Ζ(4)где Z – число возвратных плунжеров (обычно Z=2)Диаметр штока поршневого рабочего гидроцилиндраd = D12 −4 ⋅ F2π(5)Размеры цилиндра выталкивателя рассчитываются по аналогичнымформулам с подстановкой в них силы выталкивателя Рвыт.Диаметры плунжеров, поршней и штоков должны быть округлены достандартных значений из ГОСТ 6540, или до размеров стандартных уплотнений,например, ГОСТ 22704.

Округление необходимо производить таким образом,чтобы необходимое для преодоления нагрузки давление не превысилономинальное.12РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ПРИВОДОВНасосный привод постоянной подачиРасчет производится в следующей последовательности:1. По ГОСТ 12445 выбирается номинальное давление насоса рн и по формулам(1) - (5) определяются площади и диаметры гидроцилиндров пресса.2. При заданных величинах времени tД и хода SД деформирования определяетсяподача насоса:Qн = F1 ⋅SДtД(6)3.

Установочная мощность насоса:N ну = рн ⋅ Qн(7)4. Установочная мощность электродвигателя:N эу =N нуηн(8)где ηн = 0,8 – эффективный КПД насоса5. Скорости на всех периодах цикла определяются по общей формуле:Vi =где Vi и FiQнFi(9)- скорость подвижных частей и площадь полости цилиндра,заполняемая на соответствующем периоде цикла (приближение, рабочий ход,возвратный ход).6. Время отдельных периодов цикла рассчитывается какti =SiVi(10)где Si и Vi - перемещение и скорость подвижных частей пресса насоответствующем периоде цикла.137. Общее время цикла:Tц = ∑ t i(11)8.

Производительность машины:П=60Tц(12)Насосный двухступенчатый приводВ приводе используются два насоса разных характеристик: насос низкогодавления (НД) р1 с большой подачей Q1 и насос высокого давления (ВД) р2 смалой подачей Q21. Определяются размеры исполнительных цилиндров по формулам (1) – (5).2. На силовом графике РД=f(S) аналитическим, численным или графическимпутем находится точка «К», в которой следует отключить насос НДР1Р2PS1S2SSДРисунок 1Эта точка соответствует условию, что заштрихованная площадь награфике – максимальна,f = ( P2 − P1 ) ⋅ S1 → max(13)а также условию, что при этом привод развивает в конце каждого участкамаксимальную и одинаковую мощность, которая принимается за установочную:N ну = р1 ⋅ (Q1 + Q2 ) = р2 ⋅ Q2Положение точки «К» определит значения р1 (р2=рн), Q1, Q214(14)3. При заданном времени деформирования tД определяется установочнаямощностьN ну =F1⋅ ( р1 ⋅ S1 + р2 ⋅ S 2 )tД ηгм(15)где ηгм = 0,8…0,9 - гидромеханический КПД пресса.4.

Установочная мощность электродвигателя определяется по (8)5. Из формулы (13) можно найти значения подачи насосов:Q2 =Q1 =N нуN нур1р2(16)− Q26. При известных подачах насосов определяются скорости движения подвижныхчастей пресса при ходе вниз (V1, V2, ) и ходе вверх (Vв):− при совместной работе двух насосов V1 =− при работе одного насоса V2 =Q1 + Q2F1Q2F1(17)QвF2где Qв - подача при ходе вверх (одного или двух насосов)− для хода вверх Vв =7. Далее определяются время отдельных периодов цикла, общее время цикла ипроизводительность (см.

формулы (10)-(12)).Примечание. Графическое определение положения точки «К» применяется дляслучая, когда отключение насоса НД производится по давлению (с помощью реле давления,настроенного на давление p1). Это оптимальный случай, когда установочная мощностьопределяется по формуле (15), а мощности в конце каждой ступени равны (16).Можно отключать насос НД при помощи конечного выключателя при достиженииползуном пресса определенного положения.

В этом случае участки S1, S2 и давление р1определяются положением точки «К», которая задается разработчиком привода по егоусмотрению.15Насосный привод с регулируемой подачей Q=f(p)Характеристика регулируемого насоса показана на рисунке 2.QQmaxКppпрpmaxРисунок 2Точка «К» определяет давление рпр начальной затяжки пружины насоса,при превышении которого начнется регулирование подачи. Точка «К» делитобщий ход деформирования на два участка: S1 - нерегулируемый, на которомподача насоса постоянна и максимальна, и S2 – регулируемый, на котором подачаизменяется в функции давления.рpпрpmaxKSS2S1SДРисунок 3ПоложениеточкиК,т.е.начальнуюзатяжкупружины(началорегулирования) задает разработчик.

Рекомендуется выбирать положение точкитаким образом, чтобы обеспечить минимальную установочную мощностьпривода.161.Определяются размеры исполнительных цилиндров по формулам (1) – (5).2.На силовом графике РД=f(S) отмечается точка «К», с которой начинаетсярегулирование подачи (см. рис.3). Определяются участки S1 и S2 .3.При заданном времени деформирования tД определяется максимальнаяподача насоса4.Установочная мощность насосаN ну = рпр ⋅ Qmax(18)5.Установочная мощность электродвигателя определяется по (8)6.Скорость движения на ходе приближения и нерегулируемом участкерабочего хода:V1 =7.QmaxF1(18)Скорость движения на регулируемом участке хода определяется текущейподачей насоса: рmax − pi Qi = Qmax ⋅ p −p пр  max(19)где Qi и рi - текущие значения подачи и давления на участке регулирования.Снимая с силового графика на участке S2 значения рi определяем по (21)соответствующее значение Qi и по формуле Vi =Qi/F1находим текущеезначение скорости на участке S2 .8.Время перемещения ползуна пресса на ходе приближения и нерегулируемомучастке рабочего хода определяется по общей формуле:ti =SiViгде индекс i относится к соответствующему(приближение, 1 участок рабочего хода)17(20)перемещению и скорости9.Время перемещения на нерегулируемом участке S1 рабочего хода находитсяпо (10), на регулируемом участке S2 время можно рассчитать по той жезависимости, принимая скорость движения, как среднюю на этом участке.10.

Скорость и время возвратного хода определяетсяпо (9) и (10) с учетомтого, при каком давлении работает насос на возвратном ходе. При рвоз<рпрнасос работает с максимальной подачей, при рвоз>рпр – с соответствующейтекущей подачей Qi.11. Общее время цикла и производительность машины определяются по (11),(12).Насосно-маховичный приводНасосно-маховичный привод отличается от обычного привода тем, чтомежду электродвигателем и насосом установлен маховик. Это обеспечиваетснижениеустановочноймощностиэлектродвигателяпосравнениюсустановочной мощностью насоса. Если в обычном приводе установочнаямощность Nэу>Nну, то в насосно-маховичном приводе Nэу <Nну.В части определения всех параметров привода, кроме установочноймощности электродвигателя, методика расчета не отличается от рассмотренныхвыше типов приводов.

Специфика расчета состоит только в определенииустановочной мощности электродвигателя и в необходимости определениямомента инерции маховика.Установочная мощность электродвигателя определяетсяпо среднеймощности за рабочий ход, т.е.:N эу =AДt Д ⋅ ηэ(21)SДгде AД =∫ P (S )dSД- работа деформирования, определяемая по силовому графику0технологической операции, ηэ = 0,3…0,4 – эффективный КПД пресса.18Поскольку эта мощность не является максимальной, электродвигатель неможет обеспечить подъем давления насосом до максимального значения рн, алишь до некоторого значения рс < рн.Так как N эу =pc ⋅ Qн, откудаηнpc =N эу ⋅ ηнQн(22)р∆АмрсрнСS1SS2SДРисунок 4На участке S2 работа Аэ2=F1·рс·S2 совершается электродвигателем, а работа∆Ам – совершается маховиком, поскольку двигатель с мощностью, рассчитаннойпо формуле (23), не может поднять давление выше рс.Маховик отдает энергию, снижая свои обороты в пределах допустимогоскольжения (для асинхронного двигателя ~ 10%).

Поэтому отдаваемая энергия:ωн2 − ωк2∆Aм = I м ⋅2(23)где Iм – момент инерции маховика, ωн – начальная угловая скорость,соответствующая номинальным оборотам двигателя, ωк = 0,9·ωн – конечнаяугловая скорость, определяемая допустимым скольжением двигателя.1. Методика расчета насосно-маховичного приводав части определенияподачи, давления и установочной мощности насоса, скоростей на отдельныхпериодахцикла,временипериодов,19общеговременициклаипроизводительности пресса не отличается от методики расчета обычногонасосного привода.2. Дополнительно по формуле (23) определяется установочная мощностьэлектродвигателя, по формуле (24) – давление рс, выше которогоэлектродвигатель с данной мощностью обеспечить не может.3. На силовом графике определяется работа деформирования ∆Ам , которуюдолжен совершить маховик для подъема давления выше рс, и по формуле (25)находится необходимый момент инерции маховика Iм.Насосный привод с ускорительными цилиндрамиС целью увеличения скорости хода приближения применяются zдополнительных ускорительных цилиндров, рабочая площадь которыхсущественно меньше рабочей площади главного цилиндра пресса (Fу < F1).На ходе приближения насос подает рабочую жидкость в ускорительныецилиндры, а главный цилиндр в это время заполняется жидкостью низкогодавления из наполнительного бака.