Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Для выпуска воздуха используют воздухоспускные пробки, расположенные в верхних участках трубопровода.Трубопроводы высокого давления, предназначенные для подачи жидкостиот насосно-аккумуляторной станции к двум или более прессам, выполняюткольцевыми с ответвлениями. Это позволяет отключать пресс для проведенияпрофилактического ремонта или выполнения других работ.В распределительных трубопроводах проходное сечение определяется проходными сечениями соответствующих клапанов.
Радиусы кривизны у изгибовтруб не должны быть меньше пяти наружных диаметров трубы. К арматуретрубопроводной сети относятся разветвительные блоки, запорные вентили дляотключения участков сети высокого давления, запорные задвижки, трехходовые краны.Разветвительные блоки представляют собой кубики из кованой стали спросверленными в них каналами. Запорные вентили применяют для отключения прессов от насосно-аккумуляторной станции.
Применение задвижекдопускают только во всасывающих трубопроводах, поэтому их используютредко и вместо них ставят обратные клапаны или трехходовые краны, которые используют в трубопроводах диаметром до 80 мм. Их размещают за распределителями.273РазделIL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫГлава 9. РАСЧЕТ НАСОСНОГО ПРИВОДАГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА9.1, Динамический расчет насосно-аккумуляторногоприводаНасосный привод в гидравлических прессах (установках) используют дляперемещения подвижной поперечины и вспомогательных механизмов - для перемещения стола, выталкивания заготовки и др. Расчеты приводов всех механизмов являются аналогичными, поэтому в дальнейшем будем рассматриватьтолько насосный привод, осуществляющий перемещение подвижной поперечины пресса.Задача динамического расчета - определить параметры гидравлическогопресса, удовлетворяющие техническим условиям на проектирование.
Такимипараметрами являются скорость подвижной поперечины, номинальное усилиепресса, а также силы, создаваемые возвратными и уравновешивающими цилиндрами.Исходными данными для расчета насосного привода являются: график деформирующей силы, приложенной к подвижной поперечине; допускаемая скорость течения жидкости в трубопроводе; характеристика рабочей жидкости;коэффициенты местных потерь и потерь по длине трубопровода.Расчеты насосно-аккумуляторного и безаккумуляторного приводов несколько различаются между собой, а расчет привода с гидравлическим мультипликатором аналогичен расчету насосного безаккумуляторного привода с одноплунжерным насосом.Схема насосно-аккумуляторного привода гидравлического пресса рассмотрена на рис. 6.13.
Для определения сил, действующих на подвижную поперечину в процессе полного двойного хода, составим уравнения ее движения для каждого этапа: прямого холостого, рабочего и обратного холостогоходов.Прямой холостой ход (ход приближения). Уравнение движения поперечины имеет видMg + P,-P2-P^,-P^2-P.,= М^,(9.1)где М - масса подвижных частей пресса; Pj, Р2 - равнодействующие давления жидкости в рабочих и возвратных цилиндрах; P^^j, Р^^2 ~ равнодействующие сил трения в уплотнениях рабочих и возвратных цилиндров;Р^р - равнодействующая сил трения в направляющих подвижной поперечины.274Глава9. Расчет насосного привода гидравлического прессаРавнодействующую давления жидкости определяем как произведение соответствующих давлений и суммы площадей поперечных сечений плунжеров:(9.2)Равнодействующие сил трения в уплотнениях пропорциональны давлениямжидкости:где |1;, ^2 и bj, b2 - коэффициенты трения и высота уплотнений соответственнов рабочем и возвратных цилиндрах.В направляющих подвижной поперечины равнодействующую сил тренияпринимаем постоянной и пропорциональной силе тяжести:R = [iMg.Подставив выражения (9.2) в уравнение движения (9.1), получимЛ(f Е ^ ' -ОЛ5Ц;71Х^А)/'/ -[^1^2+0,15|1,ЯХО,6,Xxp2Hl-li)Mg=M^,(9.3)atПри прямом холостом ходе рабочие цилиндры пресса соединены с наполнительным баком, а возвратные - со сливным.
Давление жидкости в рабочих и возвратных цилиндрах определяем, применяя уравнение Бернулли для соответствующих участков трубопровода. При этом вводим следующие упрощенияв расчетной схеме:а) клапаны открываются мгновенно;б) ввиду малых скоростей течения жидкости в рабочем цилиндре и наполнительном баке переносное ускорение не учитываем;в) давление жидкости в наполнительном и сливном баках считаем постоянным;г) скорость течения жидкости в сливном баке равна нулю.Согласно уравнению неразрывности, выразим скорости течения жидкостив трубопроводе и наполнительном баке через скорость перемещения подвижнойпоперечины:275РазделIL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ_ Z^/T^l«2-5^4Давление жидкости в рабочих и возвратных цилиндрах при прямом холостомходе определяем с помощью выражений, полученных после подстановок и преобразования уравнения Бернулли для участков 7 - 4 и 2-5 трубопровода:Л2Л2+Pl=P4-Pl =Р5 +YD]E^2^2^2-5d,-4lA^-1л\ V dUz^. z^\2J/J- 1 pv2 ^^ d t ^ ^ d]_s+^2-5(9.4)где P4, Ps - соответственно давление в наполнительном и сливном баках; D^ диаметр наполнительного бака; ^ = XI/d - коэффициент потерь энергии подлине трубопровода; / - длина трубопровода.Подставив выражения (9.4) в уравнение движения (9.3), после преобразований получим(9.5)dtгде А,ВиС-постоянные коэффициенты:V4+5 =4^ХА'-0Д5Ц;КХАЙ;^Х^2+0,15ц,яХ^АV4J)d2_sz^2лZ^ХЛ ^lAz^dj_4+ Z^^Jj2dj-4 J\4z_^^-1Ps-Уравнение (9.5) представляет собой частный случай уравнения Риккати, где коэффициент А характеризует приведенные к подвижной поперечине массы движу276Глава9.
Расчет насосного привода гидравлического прессащихся частей пресса движущейся в трубопроводе рабочей жидкости и сил трения вуплотнениях рабочих и возвратных цилиндров; коэффициент В - постоянное сопротивление движению подвижной поперечины; С - активные силы, приложенныек подвижной поперечине, под действием которых происходит движение.Интегрируя уравнение (9.5), получаем формулу для определения скоростиподвижной поперечины:/exp(2/V5C/^)-lV = 4Ф—;,..
..., !— - VcAe-th^V5c/^ .(9.6)Qxp[2t^/BC/Aj-{-2^^Произвольная постоянная определена из условия, что при / = О v = 0. При расчете гидравлических прессов обычно строят график изменения скорости в зависимости от хода подвижной поперечины. Для установления функциональнойзависимости скорости v от хода S выполним следующее преобразование:dv _ dv dS _ dv _ 1 <^ . 2ч~It " ~dS~dt ~ ~dS^ " YdsТогда уравнение (9.5) примет вид- ^ — ( v ^ ) + 5 v - C = 0.2 dSПосле разделения переменных и интегрирования получаемПроизвольная постоянная интегрирования определена из начальных условий: при ^ = 0 *S=0 и v = 0. Решая совместно уравнения (9.6) и (9.7) относительно /S*, находим^ ехр / V ^ C / ^ +ехр - / л / 5 С / ^^ .•(9.8)-In^^^^ = - 1 п chityfBC А]В2В I ^' >.Из формулы (9.6) следует, что при ^ -> ©о скорость подвижной поперечиныстановится постоянной, v = sjC/B = v^^^, а ее движение - установившимся.Для практических расчетов очень важно определить время разгона подвижной поперечины, что соответствует переходному процессу /„.п- Учитывая, что Qxpllt^BC/Aj:^1, в формуле (9.6) можно пренебречь единицей в2/ ВС^числителе и знаменателе (ошибка не более 10 %) и принять —= 3 > 1 • ТогдаА277Раздел II.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫV = yjC/B = Vy„. С учетом этого продолжительность t^^ переходного процессав приводеtn.n =ЗА(9.9)2VSCСогласно формуле (9.9), чем меньше приведенная масса движущихся частейпресса (коэффициент А) и больше сопротивление (коэффициент В) или активнаясила (коэффициент Q , тем короче переходный процесс, а, согласно (9.6), чембольше активная сила и меньше сопротивление движению, тем выше скоростьустановившегося движения.Подставив в формулу (9.8) t = t^^, найдем путь, пройденный подвижнойпоперечиной за время переходного процесса:5„,„=0,8Ы/5.(9.10)Путь, проходимый подвижной поперечиной при установившемся движении(при/>/„.„),^=5n.n+v,cT(^-^.n)-0,81(^/S) + Vc7s •(/-/„.„).(9.11)Скорость при прямом холостом ходе Vy^^ не должна превышать определенного значения, обусловленного давлением жидкости в наполнительном баке.Предельное значение Vy^,^ находят из уравнения движения (9.1) при Р^ = 0.
Этоозначает, что статический напор жидкости в наполнительном баке полностьюрасходуется на преодоление скоростного напора и гидравлических сопротивлений на участке трубопровода 4-1 (наполнительный бак - рабочий цилиндр).При дальнейшем увеличении скорости подвижной поперечины под действиемее собственной силы тяжести произойдет разрыв струи (образование вакуума),и в результате в гидравлическую систему прессовой установки будет засасываться воздух, что недопустимо. Для предотвращения разрыва струи необходимоувеличить сопротивление со стороны возвратных цилиндров (увеличить их размеры) или повысить давление в наполнительном баке.Давление рабочей жидкости в наполнительном баке, соответствующее положению нижнего уровня ее поверхности, определим из первого уравнения(9.4), приняв/?у = 0:2\1-12'X278+Е^HD] 2 \•Z^^Ч-4^f-^2'p2glZ^'2 ЛЧ-4(9.12)Глава9.
Расчет насосного привода гидравлического прессаВ этом случае коэффициенты в уравнении движения (9.5) будут следующими:^' = ^ + ( ^ 1 ^ ' + О Л 5 Ц , 7 1 Х ^ Л ] Р 1 Ф ^B' = \'^'^D]+0,\5\l,nY,D,b,'D]^I^iq^hBdU J\^2-5 JC' = {\-a)Mg-\^Y^D]+0,\5\i,'Y^D,b,'5-Тогда скорость установившегося движения подвижной поперечиныустy[cyF.(9.13)Подставляя v^^^ в выражение (9.12), находим наименьшее возможное давление в наполнительном баке р'^. На практике давление, соответствующее нижнему уровню поверхности рабочей жидкости в наполнительном баке, принимают на 20...30% выше полученного значения или определяют из условиязаданных скоростей прямого холостого хода.При наличии уравновешивающих цилиндров, которые устанавливают только в тяжелых прессах, уравнение движения (9.1) содержит еще одно слагаемое равнодействующую давления жидкости в уравновешивающих цилиндрах.При расчете параметров прямого холостого хода давление в наполнительном баке принимают равным наименьшему значению, при котором еще не происходит разрыва струи жидкости в трубопроводе.Рабочий ход.
Для осуществления рабочего хода необходимо соединить рабочие цилиндры пресса с жидкостью высокого давления - аккумулятором,а возвратные - со сливным баком.Деформирующая сила при рабочем ходе, приложенная к подвижной поперечине, не является постоянной. На рис. 9.1 показаны типовые схемы технологических операций обработки давлением и графики изменения деформирующейсилы, построенные согласно приведенным ниже формулам. Так, при осадкеР = (?а^nd'(9.14)З/ггде ф - масштабный фактор; dQ<d<d^; h^<h< HQ.При прессовании (прямом выдавливании)Р = ф20^KD'и4bD-d,In-—+2(1-d,exp2|xL(9.15)D279РазделIL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫШ^д^Pf11Pf\Ji D i^II ^ d^ Ii"^Ido/hofe\Ш^\1 1 II,чЧЧЧхУК^^ ^ ^'^издdjh^ dih ОdihШ \ОРис. 9.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
