КШО Бочаров (1244845), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Т вЂ” температура„о — напряжение. Рабочие части машины Тип уравнения движения Сопротив- ление тече- нию Термодина- мический процесс Движение рабочих часгей Незатухающих линейных ко- лебаний Жесткая сосредото- ченная Упругая састтедато- че иная Риккати и линейных затухающих колебаний Волновая распреде- ленная Волновое, в частных производ- ных ные для целей анализа свойства, а состояние рабочей жидкости характеризуется средними по сечению плотностью, скоростью и давлением. В зависимости от целей расчетов рекомендуется применять четыре расчетные модели гидросистем КШМ 18, 5Ц (табл. 7.1) При назначении модели гидросистемы следует учитывать требуемую точность результатов расчета, относительную продолжительность процесса, частотную характеристику гидросистемы, уровень демпфирования, соотношение масс рабочих частей и жидкости. Идеальную расчетную модель, учитывающую упругие свойства и не учитывающую диссипативные свойства гидросистем, рекомендуется применять для определения собственной частоты незатухающих колебаний гидросистемы и наибольшей амплитуды давления жидкости в ней на основе уравнений теории колебаний идеальных систем.
Жесткая модель с сосредоточенными параметрами гидросистемы нашла применение для анализа динамики гидропрессов и машин ударною действия с насосным и насосно-аккумуляторным приводом для расчета основных параметров движения рабочих часгей, когда упругие свойства гндросистемы не оказывают существенного влияния. Основой анализа при этом служит дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными типа Риккати неполного, которое легко интегрируется.
Расчетные па,:,' раметры движения жидкости получают приближенными, с достаточной для инженерных расчетов точностью. Упругая модель с сосредоточенными параметрами гидросистемы позволяет учитывать влияние сжимаемости жидкости и упру- Рис. 7.1. Характерные интервалы переходного процесса: г„= (0,30 ... 0,35) То — время возрастания лавления ло д„и начала включения распределителя; г, = (0,35... 1,50)Те — время пуска (движения до окончания включения распределителя); г, = (10...12)Те — движение с затухаюшими колебаниями; гз — монотонный разгон до г = 0,95е;, г, — движение с установившейся скоростью ~.„; Гг — время переходного процесса (разгона) гих свойств гидросистемы на параметры движения и давления рабочей жидкости в гидросистеме, а также на параметры движения рабочих частей КШМ.
Получаемые на основе уравнений теории колебаний решения, как правило„хорошо совпадают с экспериментальными данными. Волновую расчетную модель с распределенными параметрами целесообразно применять для анализа параметров движения жидкости и рабочих частей гидроимпульсных КШМ и анализа гидро- ударов в длинных гидролиниях прессов (Л.М.Тарко, 1963). Расчетную модель можно выбрать с учетом относительной продолжительности этапов неустановившегося движения (разгона) и характерных для этих этапов процессов (рис.
7.1). Константой для сравнения служит То = 41/с — период незатухающих колебаний жидкости в гидролинии длиной ! — от насоса или аккумулятора до рабочего цилиндра (с = 1200...1400 м/с — скорость упругой волны в жидкости) [8]. 7.2. Расчет основных конструктивных параметров К главному размерному параметру пресса относится номинальная сила, к основным характеристикам — открытая высота, номинальная сила, наибольший ход, площадь стола, быстроходность (число полных ходов в минуту) 116]. Деформирующая сила Г„, развиваемая прессом в процессе деформирования материала с определенной скоростью е, без учета инерционных сил где ~ — число рабочих цилиндров; р, — давление жидкости в цилиндре; Ю, — площадь рабочего цилиндра; р„— давление источника жидкости (насоса или аккумулятора)„~ — гидравлическое сопрогивление потоку жцдкости„приведенное к скорости поршня; г — скорость поршня (плунжера).
Номинальной является сила, создаваемая цилиндрами пресса при неподвижном упоре иггампов или бойков. Тогда в выражении (7.1) скорость г равна нулю и давление в цилиндре р, = р„: (7.2) Как это следует из выражения (7.! ) деформ ируюшая сила пресса всегда меньше номинальной из-за потерь давлении жидкости в гидросистеме. Открытая высота пресса Н, наибольший ход поперечины з = з и размеры стола пресса Ах Б регламентируются стандартами в зависимости от технологического назначения пресса ]16]. 56 Скорость плунжера пресса с насосным приводом зависит от подачи 0„(Г) насоса и обычно обусловлена технологическими требованиями: а = 0(Ф~. (7,3) Скорость плунжера пресса с насосно-аккумуляторным приводом зависит от разности давления в аккумуляторе р, и цилиндре (во время рабочего хода Р, = Р„/Я,) и от гидравлического сопротивления гидролинии.
При постоянном давлении в аккумуляторе, установившаяся скорость рабочих частей зависит от разносги давлений ЛР = Рз — Рр (7.4) где рз — давление в аккумуляторе; р — плотность рабочей жидкости; ~ — приведенное сопротивление течению жилкости в гидро- линии аккумулятор — рабочий цилиндр. Во время рабочего хода скорость кз рабочих частей пресса зависит от разности номинальной силы пресса Г„= Р,Ю, и силы сопротивления поковки деформированию Р, = Р~Я,: (7.5) При приблизительно постоянном значении силы деформирования, как это наблюдается в операциях прессования, выдавливания, прошивки, протяжки, М.В.Сторожев (1936) предложил определять оптимальную разность сил из условия получения максимальной мощности, развиваемой прессом: Исследуя эту функцию на максимум, возьмем первую производную и приравняем ее нулю: Знаменатель дроби не обрашается в бесконечность, тогда 2Є— 2 — ЗР; = 0 н максимальная мощность достигается при Е, = — Р„.
Расчеты основных конструктивных параметров других гидравлических КШМ рассматриваются в соответсгвуюн»их разделах. 7.3. Расчет параметров движения машин с насосным приводом С применением жесткой расчетной модели (см. табл. 7.1) скорость плунжера пресса с насосным приводом зависит от подачи насоса и при постоянной подаче насоса постоянна.
Отсюда полача насоса (7.б) Мощность насоса и приводного электродвигателя (7.7) (7.8) где ׄ— КПД насоса. Перемещение плунжера (поршня) з = еГ = — б 0„ 4, (7.9) 1 л» =-Р(И +1зЛ); 3 (7.10) »а — приведенная масса рабочих частей: (7.11) где л, д — число соответственно поступательно движущихся и вращающихся звеньев; л»ь 1» — соответственно масса и осевой момент инерции звеньев; Ь вЂ” шаг винтового механизма для гидровинтовых прессов; Г,(г) — функция включения клапана (распределительного золотника): при г<ь Х; при»>б (7.12) 58 где г — время. Влияние упругих свойств гидросистемы можно выяснить, применяя для расчетов упругую двухмассовую модель гидросистемы (см.
табл. 7.1, рис. 7.2), где обозначено: т, — приведенная масса жидкости в гидролинии (1, + 1,): Рис. 7.2. Расчетная схема (а) и динамическая модель (б) гидравлического пресса (машины) с насосным приводом: Г, — деформируюгцая сила; й, — сила трения; рь рь р„— давление соответственно в рабочей (поршневой), возвратной (штоковой) волости цилиндра и давление насоса; Бн 5, — площадь еоотвектвенно рабочей (поршневой) и возвратной (штоковой) полостей цилиндра; б у, а — еоотвектвенно длина, плошадь сечения, диаметр гидролннин (трубопровода); ք— подача насоса; ть м, — приведенная масса жидкости н рабочих частей; Л вЂ” сила сопротивления; к, г— козгрфицненты жесгкоети и вязкого сопротивления; х, х, — перемешения где Гв = р„~ — давление насоса на входе клапана; й — время вклю- чения клапана; Я вЂ” сила сопротивления; ~г! к2 — приведенная жесткость гидролинии (, + 1„ /й +~г гле К, /г, — приведенная жесткость жидкости и трубы.
Приведенная жесткость гидролинии (стальной трубы, заполненной жидкосп*ю), определяется из условия равенства потенциальной энергии последовательно соединенных жесткости )г, жидкости н ггз трубы. Приведенная жесткость гидролинии (, + гз (приведение к плошади поршня 5,) е2 гг = — 'к', К.з где К,„з — объем жидкости в гидролинии гмз (включая объем жид- кости в цилиндре).
При приведении к площади гидролинии в это выражение следует вместо 5, подставить|,; к* — приведенный модуль упругости гидролинии 1с„,: 1+ '"-(2-Н) --" Е 6 Риз+Я,а (7. 13) где к — модуль упругости жидкости (изотермический для гидро- прессов или адиабатический для машин ударного действия); для минерального масла при давлении до 30 МПа изотермический модуль к =(1,5 ...1,8) 10~ МПа, для водной эмульсии к= 2. 1О-' МПа (адиабатический модуль упругости примерно в 1,15 раза выше, зависит от температуры и повышается с ростом давления линейно 1б,7)); Š— модуль упругости материала трубы (для стали Е = =-2 10' МПа); ~1„6 — соответственно внутренний диаметр и толщина стенки трубы; 1'„, — объем жидкости в гидролинии 1, + 1„' Юь з, — соответственно плошадь и перемещение поршня.
Коэффициент вязкого демпфирования потока жидкости с = 2 )фт, !3. где !3 — относительный коэффициент демпфирования — его можно найти по формуле, полученной в результате обработки экспериментальных данных по испытанию гидравлических КШМ [б, 7, 8): 2 2 (7.! 4) где А — экспериментальный коэффициент, А = О,! -!О" — для систем с минеральным маслом, А = 0,9 10 г' — для систем с водной эмульсией; у, ч„— коэффициенты кинематической вязкости соответственно минерального масла (например, 20 сСт для масла «Минеральное 20ь) и водной эмульсии (! сСт) при рабочей температуре; 1„, с(; — эквивалентная длина и диаметр трубы.
Уравнения движения приведенных масс жидкости и рабочих частей машины (см. рис. 7.2) т,х, — с(х, — х)+А(х, — х) = Е,(г); т,х+с(х, — х) — й(х, — х) = Я. (7.15) Решение можно найти численным методом на ЗВМ. Аналитическое решение можно найти, упростив задачу следующим допущением. В системах, где источником постоянной или изменяющейся по любому закону подачи жидкости служит объемный насос, перемещение жидкости в начальном сечении гидролинии 1, + /, зависит от подачи насоса. Пренебрегая пульсацией подачи насоса и электромагнитного поля электродвигателя, а также вибрацией насоса и электродвигателя получим перемещение х, жидкости в гидролинии сечением Я, х, =1г,(г)а= — 1а,(г)а, о /~о (7.1б) При применении насоса с постоянной подачей Д„(г) = сопзг, перемещение приведенной к поршню площадью Я, массы рабочей жидкости становится известным: ~= ~од 0„ Я, (7.17) и можно рассматривать динамику одномассовой системы с кине- матическим возбуждением 17, 81.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
