Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Так, объемный КПД цикла аккумулятораЛобЗ ^ ^ З и н д / ^ З ц и л 9(9.53)гидравлическийЛ гидр i^Bbixi / ^ B x i ,(9.54)где ^Bbixi? ^Bxi ~ энергия рабочей жидкости, расходуемая соответственно на выходе из аккумулятора и входе в него без учета утечек.Термодинамический КПД аккумулятора характеризует потери энергии при изменении в нем давления воздуха (наполнение и опорожнение аккумулятора). Термодинамические процессы при этом протекают в разных температурных условиях,что обусловливает различные значения коэффициентов политропы.
Опорожнениеаккумулятора происходит сравнительно быстро, а следовательно, теплообмен черезего стенки будет незначительным и показатель политропы можно принимать равным адиабатическому: А: = 1,4. В противоположность этому наполнение аккумулятора происходит медленно. В начале наполнения температура внутри аккумулятораниже, чем снаружи, т. е. теплота поступает извне (показатель политропы больше,чем адиабаты), в конце - наоборот. Разность между политропами сжатия и расширения характеризует рассеяние энергии - термодинамические потери.Отношение энергий расширения и сжатия за цикл называют термодинамическим КПД аккумулятора:ЛтермЗ "^ ^расшЗ /^сжЗ'(9.55)где ^расшз ~ работа адиабатического расширения; А^^^ - работа политропического сжатия.Пневматический КПД аккумулятора Tj^Hi характеризует утечки воздухаиз пневматических баллонов.Полный КПД аккумулятора Г| ^ определяется произведением его объемного,гидравлического, термодинамического и пневматического КПД:Л i ^ Л обзЛ гидр^Л термзЛ пнЗ-(9.56)3.
Соединительные трубопроводы. В соединительных трубопроводах естьгидравлические и объемные потери энергии при нагнетании рабочей жидкостив отдельные элементы системы: аккумулятор, рабочий цилиндр и др. Их определяют аналогично рассмотренным выше.Полный КПД трубопроводаЛтб-^ЛгидрЛоб(9.57)4. Мультипликатор. Работа мультипликатора аналогична работе гидравлического пресса. Следовательно, полный КПД мультипликатораЛ 7 = Л мех/Л об7Л гидр7-(9.58)291Раздел II. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ5.
Насос. Гидравлические насосы имеют гидравлические, объемные и механические потери (способы их вычисления см. в гл. 7). Полный КПД насосаЛ б ^ ЛмехбЛгидрбЛобб-(^-5")Таким образом, эффективный КПД гидропрессовой установки определяетсяпроизведением его отдельных составляющих:Л ^ЛуЛтбЛзЛбЛэл.(9.60)где Г|зл - КПД электродвигателя.Гидропрессовые установки с несколькими ступенями нагружений. Гидропрессовые установки с насосно-аккумуляторным приводом, используемые длявыполнения технологических операций с пиковыми нагрузками в конце рабочего хода, неэкономичны даже при оптимальных соотношениях между деформирующей силой и номинальным усилием, которые определяют по выражениям(9.39) и (9.48).На рис.
9.3, а показан график изменения деформирующей силы по ходу подSвижной поперечины. Совершаемая прессом полезная работа равна{pdSои пропорциональна площади под кривой Ode. Оптимальная сила даже без учетапотерь должна быть больше Р^ах? ^ следовательно, избыток давления/?^ -pj между аккумулятором и рабочим цилиндром в каждой точке хода должен поглощаться в гидравлической системе, вызывая нагревание рабочей жидкости. Расходуемаядля совершения рабочего хода потенциальная энергия аккумулятора пропорциональна площади ОаЬс. Для повышения экономичности гидропрессовых установокс насосно-аккумуляторным приводом увеличение деформирующей силы в процессе рабочего хода осуществляют ступенями, что возможно при наличии нескольких рабочих цилиндров или гидравлического мультипликатора.^тахКРтах)dSS2SjfiSРис.
9.3. Определение оптимальной деформирующей силы в трехцилиндровомгидравлическом прессе292Глава9. Расчет насосного привода гидравлического прессаВ трехцилиндровом гидравлическом прессе при выполнении любой технологической операции необходимое ступенчатое изменение деформирующей силы можно осуществить в следующей последовательности (см. гл.
6):1) в средний рабочий цилиндр подают жидкость высокого давления, а в боковые - низкого;2) в боковые рабочие цилиндры подают жидкость высокого давления, а всредний - низкого;3) во все рабочие цилиндры (средний и боковые) подают жидкость высокогодавления.В одноцилиндровом прессе с насосно-аккумуляторным приводом и мультипликатором возможны две ступени изменения деформирующей силы:1) в рабочий цилиндр подают жидкость высокого давления непосредственноиз аккумулятора;2) жидкость из аккумулятора подают в цилиндр сверхвысокого давлениямультипликатора, а затем в рабочий цилиндр.При выборе силы на каждой ступени нагружения для трехцилиндровогопресса необходимо учесть, что при постоянном давлении она пропорциональнасоответствующей площади поперечного сечения плунжера: P^^ - площади F^^^плунжера среднего цилиндра, Рз ~ сумме площадей F^^^^ плунжеров боковых цилиндров, Рз - сумме площадей всех плунжеров: F^ = F^^^ + ^шокНа рис.
9.3 видно, что выбор деформирующей силы на каждой ступени будет оптимальным, если сумма площадей прямоугольников, основания которыхобразуют участки хода 5^1, (5^2 - S^)VL{S^- S2), а высоты - силы Pj, ^2 и Р^, будетминимальной. Это позволяет графически подобрать оптимальные значения силдля каждой ступени и соответственно размеры плунжеров. Такое условие можнозаписать в виде^к(^1ср + ^1бок) - ^2^1ср - ^l(^160K - ^ I c p ) = m i n(9.61)или52^icp + ^1 (^1бок - ^icp) - ^2^icp + ^1(^1 - 2F,,p) = max.(9.62)Для случая линейного изменения деформирующей силы (см. рис.
9.3, б) рассматриваемую задачу можно решить аналитически. Примем, что изменение деформирующей силы определяют по формулегдeД=tgp.Поскольку приращение давления жидкости в рабочем цилиндре в конце каждой ступени одинаково, для точек bud, соответствующих силам Р^ а Pj, можнозаписать:F„p = a +fc,;(9.63)^1бок = ^ 1 - ^ 1 с р = ^ + *^2,где a=Pjp^;(9-64)Ь=Д/рз293Раздел IL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫРешая совместно уравнения (9.62) и (9.64), получаем{F, - F,,р - а) F,,р + {F,,р - a){F, - 2F,,^) = max.(9.65)Дифференцируя уравнение (9.65) по F^^^ и приравнивая к нулю производную, находимF„p = F,/3 + a/6.(9.66)Подставив полученное выражение для F^^^ в выражение (9.64), получаемF,g„,= 2 F , / 3 - a / 6 .(9.67)Площадь каждого плунжера бокового рабочего цилиндра равнаF,6„j2=F,/3-a/l2.(9.68)Следовательно, при оптимальном выборе ступеней изменения деформирующей силы диаметры плунжеров боковых и среднего рабочих цилиндров должныбыть различными.Аналогично можно определить оптимальный режим изменения деформирующей силы для аккумуляторного гидропривода с мультипликатором.9.3.
Предварительный расчет основных параметровнасосно-аккумуляторного приводаНа первой стадии проектирования гидравлического пресса размеры трубопровода известны приблизительно и рассчитать его параметры невозможно, поэтому проводят предварительный расчет.Исходными данными для расчета являются номинальное усилие пресса Р^^^и давление жидкости р^ в аккумуляторе.
На основании этих данных определяютразмеры плунжеров рабочих цилиндров согласно формуле (6.1):Z ^ /=^иом/Рз'Диаметры плунжеров возвратных и уравновешивающих цилиндров определяют из решения уравнений статического равновесия при прямом и обратномхолостых ходах. Изменение давления в наполнительном баке и аккумулятореучитывают следующим образом. При составлении уравнений равновесия подвижной поперечины для прямого холостого хода давление в наполнительномбаке принимают минимальным, а в аккумуляторе - максимальным; для обратного холостого хода, наоборот, давление в наполнительном баке считают максимальным, а в аккумуляторе - минимальным.Давление жидкости в возвратных и уравновешивающих цилиндрах при холостом ходе поперечины изменяется незначительно.
Перепад давлений междуаккумулятором и цилиндром принимают из условия максимального КПД со294Глава9. Расчет насосного привода гидравлического прессагласно (9.40) без учета вредных сопротивлений. Следовательно, потери давленияв трубопроводе высокого давленияДля наполнительного трубопровода потери давления составляютА;7=р,-(0,1...0,2).Потери давления в трубопроводе, ведущем к наполнительному баку, пропорциональны квадрату скорости течения жидкости. Следовательно, если скорости подвижной поперечины равны при прямом и обратном холостых ходах, топерепад давлений в сливном трубопроводе (учитывая, что скорость теченияжидкости в последнем в 1,5-2 раза меньше, чем в напорном трубопроводе)можно определить по формуле^Р ^1Т-"^—Рз'(l,5l..2,0') 10 'При принятых допущениях уравнения статического равновесия подвижной поперечины при прямом и обратном холостых ходах имеют видM^ + Z ^ r ( 0 , 1 . .
. 0 , 2 ) = : l ; . , „ i „ X ^ 2 + ^ / ' ^ m i n Z ^ y . « ;(9-69)Mg + X^;-[2p..ax-(0,1...0,2)] = | ; 7 , , , „ ( S ^ 2 + Z ^ y . u ) '(9-70)где 2]^у.ц ~ сумма площадей поперечных течений плунжеров уравновешивающих цилиндров.Площадь плунжеров уравновешивающих цилиндров(9.71)- L F , . - - ^ .Р 3 maxПодставив ^^^у.ц из формулы (9.71) в выражение (9.69), находим площадьплунжеров возвратных цилиндров:2^.^ = Л.2;^.,(о,,...0,2)3 J ^ .Рзтт^РзттДавление жидкости в наполнительном баке определяем по формуле (9.70) послеподстановки в нее выражений для ^ ^ у ц и ^ F ^ :^ 13(0,1...0,2)Р 4 max^2 9 - 6 Рз mmЛMgРз max у295Раздел IL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫПри отсутствии уравновешивающих цилиндров размеры плунжеров возвратных цилиндров и давление в наполнительном баке определяются соотношениями:^^_\OMg2_^t2+10Х^у(0,1...0,2)Р Зтт.;Р Згтп17 Mg6 l^Fj23,^,6^^,Допустимую скорость течения жидкости в напорном трубопроводе при условии удвоенного номинального давления при гидравлическом ударе вычисляемпо формуле[Vi-s]=P3l9a.(9.72)где а - скорость распространения ударной волны в трубопроводе, a=yj к/р ; к модуль объемной упругости жидкости.Пользуясь уравнениями неразрывности и Бернулли для установившегосядвижения и учитывая гидравлические потери, определяем скорость теченияжидкости в трубопроводе и его диаметр:^i-sdf-s=vY.^';(9.73)где df_^ - диаметр рассматриваемого трубопровода; D - диаметр цилиндра (рабочего, возвратного, уравновешивающего) пресса.При приближенном расчете гидравлической системы прессовых установокзначение ^ ^ ^ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
