Выбор гидроаппаратуры, их технические характеристики

Выбор распределителей.

Гидрораспределители предназначены для изменения направления или пуска и остановки потока в двух или более линиях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Они позволяют реверсировать движение рабочих органов в станках, останавливать рабочие органы, а также выполнять другие операции в соответствии с гидросхемой распределителя. Распределители имеют запорно регулирующий элемент, выполненный в виде золотника, совершающего осевое движение.

Выбираем ПГ73-35:

Основные параметры:

¾ Расход масла:

номинальный: 2000л/мин;

максимальный: 3200л/мин;

¾ Масса: 40кг.

¾ Рабочее давление 35 МПа.

Выбор предохранительного клапана

Предохранительные клапаны предназначены для предохранения гидропривода от давления, превышающего установленное. Они действуют эпизодически лишь в аварийных режимах работы гидропривода (пропускают масло из напорной линии в сливную) в отличие от переливных клапанов, предназначенных для поддержания заданного давления путем непрерывного слива масла во время работы. предохранительные клапаны станочных гидросистем, как правило, работают в режиме переливных клапанов.

Выбираем: МКПВ32,3…2

Основные параметры:

¾ Давление: 2-25МПа;

¾ Диаметр условного прохода: 32 мм;

¾ Номинальный расход масла: 320л/мин;

¾ Масса: 10 кг.

 

Разработка гидравлического источника питания

Источником питания гидропривода холодильника МНЛЗ служит насосно аккумуляторная станция (Рисунок 13), которая состоит из следующих элементов:

- шести аксиально роторно-поршневых насосов (4 рабочих, 2 резервных) с параметрами:

Q= 350 л/мин – подача;

N=90 кВТ – мощность;

n=1500 об/мин;

p_max=250 Бар=25 МПа

p_н=160 Бар=16 МПа.

- бака с маслом, объемом 10000 литров,

- восьми пневмогидравлических аккумуляторов, закаченных азотом (также, любым инертным газом) типа АРФ 16/320. Объем аккумулятора, необходимый для перемещения заготовки от одного края на другой – V_акк=0,46м³,

- станции рециркуляции масла (фильтрация охлаждение) для поддержки рабочей температуры и чистоты масла. В нее входят:

· 2 насоса винтовых для забора масла с бака Q=450 л/мин, p_max=1 МПа;

· 2 напорных фильтра, чистота очистки 5 мкм.

С насосной установки жидкость под давлением 16 МПа идет на аккумуляторы и на столы управления. При срабатывании гидроцилиндра холодильника, работающего на подъем, при недостаточном расходе рабочей жидкости от насосов, начинают работать аккумуляторы, дополняя нужный расход гидросистеме, далее при разрядке аккумуляторов снова начинается их заправка. При отключении насосов на аккумуляторах можно аварийно закончить цикл.

Для очистки рабочей жидкости и поддержании ее в рабочем состоянии в системе находится станция рециркуляции, которая фильтрует и охлаждает рабочую жидкость, что позволяет существенно улучшить рабочий процесс и уменьшить расход рабочий жидкости.

Рисунок 13 – Гидросхема насосно-аккумуляторной станции

 

Оценка волновых процессов

Привод холодильников шагового типа работает в тяжёлом повторно-кратковременном режиме со ступенчато прикладываемой к нему внешней нагрузкой. Цикл работы привода представляет собой определённую последовательность работы цилиндров подъёма и цилиндров перемещения

Гидроцилиндры, работающие на подъем, ход поршня у которых 250мм, поднимают заготовки (две плавки) весом 698тонн плюс вес рамы 300тонн со скоростью 50мм/сек.. Действие продолжается 4 ÷ 6 сек, после чего срабатывают гидроцилиндры, работающие на перемещение, со скоростью 75мм/сек и продвигают заготовки на 300мм за время равное 9 ÷ 10 секундам. После того, как гидроцилиндры перемещения продвинули заготовки, они возвращаются в исходное положение, за тем гидроцилиндры подъема опускаются, держа на себе лишь вес рамы. Цикл повторяется. Все время цикла занимает 19 ÷ 20 секунд

При рассмотрении продольных колебаний жидкости в трубопроводе, воспользуемся гипотезой пренебрежения поперечными движениями частиц жидкости, уравнение движения в этом случае выглядит следующим образом: [22, с. 325]

, (74)

где x— перемещение поперечного сечения, начальное положение ко­торого характеризуется координатой z.

Рассмотрим решение уравнения (73) по методу Даламбера. Легко видеть, что выражение: [22, с. 325]

 

(75)

всегда является решением уравнения, каковы бы ни были функции и . Вычисляя производные от выражения (74), находим:

 

(76)

 

(77)

где штрихи означают дифференцирование функций и по аргументам.

Подставляя выражение (76) в уравнение (74), видим, что оно удовлетворяется тождественно. Таким образом, выражение (75) действительно является решением уравнения (74) и притом решением общим, так как оно содержит две произвольные функции.

Физический смысл выражения (75) очевиден. Первое слагаемое представляет волну давления, движущуюся вдоль стержня в направлении оси со скоростью . Действительно, при ,

т. е. для наблюдателя, движущегося вдоль стержня со скоростью , картина давлений, соответствующих функ­ции остается неизменной. Точно так же второе слагаемое представ­ляет волну давлений, движущуюся с той же скоростью в противопо­ложном направлении. Движение стержня можно рассматривать как результат сложениядвух волн давлений, движущихся в противоположных направлениях. Задача заключается в выборе вида функций и так, чтобы выполнялись начальные и граничные условия. Эта задача может быть решена в каждом частном случае.

Рассмотрим задачу об ударе жесткого гру­за по столбу жидкости, конец которого будем считать «заделанным» (рисунок 14).

Рисунок 14 - удар груза о столб жидкости

 

Предполагается, что после соприкосновения груз и столб жидкости представляют собой одно целое до тех пор, пока усилие их взаимодействия остается сжимающим. Поместим начало координат в точку удара. Тогда для правого конца столба по­лучим граничное условие . Подставив сюда вместо х выра­жение (75), найдем: [22, с. 325]

 

(78)

Так как в этом равенстве может принять любое значение, то

, (79)

где аргумент может принимать произвольные значения.

Если произвести соответствующую замену в выражении (75),

то

, (80)

Вид функции можно определить, рассматривая взаимодействие столба жидкости с грузом.

Считая, что груз движется вместе с концом стержня , нахо­дим его силу инерции:

, (81)

Эта сила уравновешивается про­дольной силой на конце стержня, равной

, (82)

Таким образом, уравнение движения груза имеет вид: [22, с. 326]

(83)

или, поскольку ,

, (84)

где x - отношение массы столба жидкости к массе груза,

........ , (85)

Подставляя в уравнение (78) вместо его значение из выражения (75) и заменяя буквой величину , получаем: [22, с. 326]

, (86)

где штрихи обозначают дифференцирование по аргументу.

Отсюда:

, (87)

Дифференциальное уравнение (82) связывает значения функции со значением этой функции для аргумента, меньшего на . Исполь­зуя формулу (82) и начальные условия, можно шаг за шагом по­строить функцию .

До соприкосновения груза т со столбом жидкости (т.е. при ) для всех точек жидкости смещение равно нулю. Следовательно, при . Поэтому для интервала правая часть уравнения (82) равна нулю:

, (88)

Интегрируя это уравнение, находим, что при

, (89)

Так как в начальный Момент скорость конца столба жидкости равна скорости груза , то . Подставляя сюда выражение, получаем , или, так .

Таким образом, при функция определяется выражением: [22, с. 326]

(90)

Зная функцию для значений , можно исследовать изменение усилий и скоростей в любом сечении стержня, начиная с первого момента удара и до тех пор, пока , т.е. пока до данного сечения не дойдет отраженная от опоры волна деформации.

При функция и выражение для перемещения имеет вид

соответственно скорости и деформации в любом сечении равны:

, (91)

 

 

Подставляя сюда значение по формуле (83), найдем, что при

(92)
На рисунке 15 представлены построенные по формулам эпю­ры скоростей и деформаций по длине трубопровода для момента, когда волна деформации не дошла еще до правого конца трубопровода. Эти эпюры являются разрывными; на фрон­те волны скорость скачкообразно изме­няется от нуля до , а деформация — от нуля до .

Рисунок 15 – Графики скоростей и деформаций

 

Пока волна деформации не дошла до опоры, скорости и деформации в любом сечении оказываются связанными простым соотношением

, (93)

Таким образом, давление, возникающее в стержне в первый момент удара, полностью определяется скоростью удара и не зависит от массы ударяющего груза.

Выше рассмотрен лишь первый этап удара, когда имеется только прямая волна деформации, идущая по стержню слева направо.

Уравнение (20) позволяет построить функцию для следую­щего интервала изменения аргумента: . Подставив в пра­вую часть этого уравнения найденное выше значение функции для , получим для интервала .

, (94)

Произвольная постоянная при интегрировании этого уравнения определяется из условия, что скорость груза, а значит, и скорость конца стержня не могут изменяться скачкообразно, т. е. что

, (95)

представляет собой непрерывную функцию. Это условие удовлетворя­ется, если разрывы функции будут в точности повторяться при изменении аргумента на . Так как при функция скачком увеличивается на величину , то этот же скачок повторяется и при и т. д. В частности, при функция со значения, определяемого формулой (82)

, (96)

должна увеличиваться до

, (97)

Последнее значение и является начальным условием для интегрирования уравнения (23). Интегрируя это уравнение, получаем для интервала .

, (98)

Аналогично находим при

, (99)

Таким образом, шаг за шагом можно сконструировать функцию для любых значений аргумента.

Далее, можно интегрированием получить функцию , которая является непрерывной:

при

, (100)

при

, (101)

при

, (102)

и т.д.

Зная функцию , можно найти перемещение . Продифференцировав по , находим деформа­цию :

, (103)

 

Рисунок 16- график давлений

 

 

Таким образом, произведён расчёт волнового процесса от одного удара, определяющийся скоростью ударяемых тел, то есть разностью скоростей подвижных балок и груза. Но результат решения динамической задачи о движении балок и груза даёт нам целую серию ударов, происходящих один за другим с разными скоростями взаимодействия, следовательно наложение волн в этом случае будет происходить не только от первого удара заготовок в момент начала их движения прямых и отражённых, но и прямых и отражённых волн от последующей серии ударов.

 

 

Организационная часть