Загальна компоновка, опрацювання схемних рішень, енергетичний розрахунок

5.1.1. Загальна компоновка гідравлічного преса, як правило, визначається його технологічним призначенням і уточнюється в процесі розробки технічного завдання. При цьому проектант визначає необхідну кількість головних циліндрів, тип циліндрів (поршневі, плунжерні), спосіб повернення рухомої траверси.

5.1.2. Після розробки загальної компоновки преса слід визначити діаметри циліндрів по їх силовим параметрам, наведеним в технічному завданні. Зусилля зворотних циліндрів визначається розрахунковим шляхом по наближеному значенню маси частин, що повертаються [2, с. 230-233, 241-243].

Повні зусилля, що розвиваються циліндрами, визначаються спільним рішенням рівнянь статичної рівноваги для робочого ходу траверси і її зворотного ходу:

 

,

,

де і – зусилля, яке створюється тиском рідини на плунжер головного циліндра (або на повну площу поршня для поршневого циліндра); – маса рухомих частин; , – зусилля, що створюється тиском рідини на зворотній плунжер (площа поршня по кільцю); , – сила тертя в ущільненні робочого циліндра; , – сила тертя в ущільненні зворотного циліндра; , – сила тертя в направляючих; , – опір деформації заготовки.

Підставивши значення доданків, отримаємо систему:

,

,

яку вирішують відносно площі робочого циліндра і зворотного , задаючись тиском рідини в робочій магістралі та в зворотній .

Тиск у робочій магістралі визначається максимальним тиском насоса, який регламентується по ГОСТ 356. Найбільш поширені тиски 20; 30; 42 . Тиск у зворотних циліндрах .

Значення коефіцієнтів та (коефіцієнт тертя) наведені в [2, с. 231, табл. 14].

5.1.3. Наступний етап – визначення витрат рідини під час прискореного опускання, робочого ходу, повернення бічних циліндрів, циліндра відштовхувача і т.д. При цьому попередньо встановлюють джерела живлення рідиною високого тиску систем, що забезпечують перераховані режими преса (тобто скільки і які циліндри живляться від даного джерела).

Витрата рідини

,

де – робоча площа циліндра (визначається за п. 5.1.2); – швидкість плунжера (поршня), яка приймається відповідно до технічного завдання; – об'ємний ККД, що враховує витікання рідини.

5.1.4. Визначивши витрати можна вибрати тип гідростанції – привід преса [27].

При виборі типу приводу необхідно орієнтуватися на насосний безаккумуляторний. В якості робочої рідини в цьому випадку використовуються мінеральні масла в'язкістю 1,5-6 ° Е при температурі 50 °С і атмосферному тиску. Коефіцієнт об'ємного стиснення для масел [6, с. 120-122]. Слід врахувати, що при тиску рідини близько в'язкість майже подвоюється. Це слід враховувати при розрахунку втрат в трубопроводах і т.д.

Якщо витрати (визначені в п. 5.1.3) настільки великі, що не можна підібрати насос достатньої продуктивності (наприклад, для кувальних гідравлічних пресів), то використовується насосно-акумуляторний привід. В цьому випадку в якості робочої рідини частіше використовується вода з додаванням 2-3% емульсола [6, с. 120].

Якщо необхідний тиск в гідроциліндрі вище того, що забезпечується насосом, використовують мультиплікаторний привід [19].

5.1.5. Відповідно до прийнятого типу приводу і режимів роботи преса, що наведені в технічному завданні, розробляється система управління пресом.

Система управління включає в себе підсистеми: наповнення, головного розподільника, апаратури функціонального призначення – зворотних, запобіжних, зливних, дросселюючих та інших клапанів.

Вибір типу апаратури управління, як і конструктивне виконання інших вузлів гідропресових установок, залежить від виду робочої рідини.

При використанні мінерального масла встановлюють розподільники золотникового типу; ущільнення гідроапаратури забезпечується притиранням або поршневими кільцями; циліндри поршневого типу і тільки для великих пресів – плунжерного; акумулятори з роздільним елементом.

При роботі на водній емульсії використовуються розподільники рідини високого тиску тільки клапанного виконання; ущільнення м'яке (гума, шкіра); циліндри плунжерного типу; акумулятори без розділових елементів.

Основою для розробки системи управління є циклограма роботи преса [22, с. 8].

Апаратуру управління вибирають за двома основними параметрами –робочому тиску і витраті рідини в магістралі вибираного апарату. Характеристики гідророзподільної апаратури, що використовується в гідропресових установках, наведені в [17-19; 22; 25].

5.1.6. Енергетичний розрахунок гідроприводу установки [19; 22; 27] полягає у визначенні його сумарної установчої потужності. Спільним для розрахунку потужності є рівняння

 

де – розмірний коефіцієнт; – загальний ККД приводу.

Потужності розраховують для різних режимів роботи преса (робочий хід, прискорене опускання, повернення, витримка під тиском), потім вибирають найбільше значення.

Енергетичні розрахунки завершуються вибором насосів і їх приводних двигунів, акумуляторів, фільтрів, охолоджувальних пристроїв.

Порівнянням показників спроектованої насосної (насосно-акумуляторної) станції з базовим варіантом за коефіцієнтом використання потужності судять про правильність прийнятих рішень. Коефіцієнт потужності визначається за [19, о. 95-106].

5.1.7. Етапи проектування по пп. 5.1.2-5.1.6 завершуються складанням принципової гідравлічної схеми. Гідросхему викреслюють в умовних позначеннях на 1-2 аркушах формату А1. На кресленні вказують параметри всіх елементів (розрахункові тиски, витрати, падіння тиску, тиск ланцюгів управління).

Комунікації викреслюють так, щоб можна було відрізнити магістралі високого тиску від магістралі низького, зливну магістраль, лінію управління. На гідросхемі зображують електричні управляючі елементи із зазначенням робочої напруги і струму.